«Беги, Форрест! Беги»
«С этого дня я больше не мог ходить. Я мог только бежать» Форрест Гамп
Форрест решил поучаствовать в ежегодном марафоне города Гринбоу, штата Алабама. Он пробежал всю дистанцию и был очень доволен результатом. Придя домой, он почувствовал неприятное жжение в мышцах. Форрест был очень любопытным, поэтому обратился к учебной литературе по биологии в желании найти ответ на свой вопрос. Он выяснил, что дискомфорт вызван накоплением соединения А в его мышцах. Формула соединения А показана ниже.
Задание 1. Назовите соединение А, которое доставило неудобства нашему герою.
Известно, что соединение А образуется в организме в результате процессов Б1 и Б2.
Уравнения процессов Б1 и Б2:
Дайте названия процессов, которые привели к излишнему накоплению соединения А в мышечных клетках Форреста. Почему после выполнения тяжелой физической нагрузки в мышцах накапливается большое количество соединения А?
- Молочная кислота (или лактат) 1 балл
- Гликолиз (1 балл) и молочнокислое брожение (1 балл) 2 балла
- Не хватает кислорода для окислительного фосфорилирования (дыхания), требуется быстрое получение АТФ – в гликолизе быстрее. 1 балл
Задание 2. Известно, что при полном сгорании в условиях изолированной системы 1 моль глюкозы выделяет приблизительно 686 ккал энергии в виде тепла. При клеточном катаболизме часть этой энергии идет на образование АТФ, при этом в одном моле АТФ запасается 7 ккал энергии. Рассчитайте, какой процент запасенной в глюкозе энергии будет преобразован в энергию химических связей АТФ при процессе Б1. Ответ дайте в процентах без знака "%".
На 1 моль глюкозы запасается 2 моля АТФ.
\text{Процент} = \frac{14 \, \text{ккал}}{686 \, \text{ккал}} \cdot 100\% = 2\%
2 б
Задание 3. В обычном состоянии работы мыщц в них происходит другой процесс - процесс В:
Дайте название этого процесса и рассчитайте его КПД. Почему КПД не достигает 100%?
- Клеточное дыхание 1б
- На 1 моль глюкозы запасается 32 моля АТФ.
\text{Процент} = \frac{7 \cdot 32 \, \text{ккал}}{686 \, \text{ккал}} \cdot 100\% = \frac{224 \, \text{ккал}}{686 \, \text{ккал}} \cdot 100\% = 32.7\% 2б
- Кол-во 686 ккал/моль получается окислением глюкозы в помощью одной реакции горения, дыхание в клетке – многоступенчатый процесс, в течение каждой реакции часть энергии уходит в виде тепла (по второму закону термодинамики) +2 балла
На некоторые из реакций окисления глюкозы в клетке требуются затраты энергии в виде АТФ +2 балла
4б
Задание 4. Исследователи изучали прохождение процессов Б и В в клетках. Оказалось, что многие клетки способны переходить с одного типа получения энергии на другой для наиболее эффективной адаптации. Исследователи добавляли различные вещества к культуре клеток и снимали показатели скорости закисления среды. Активность какого процесса отражает закисление среды? (ответ поясните) Подумайте, добавление каких веществ могло привести к переходу клеток в состояния, отмеченные на диаграмме стрелками 2 и 3, если в точке 1 была добавлена глюкоза. В таблице укажите 2 или 3 и поясните ответ.
- Процесса Б (гликолиза). Последовательное превращение в пируват и лактат сопровождается высвобождением протонов (Н+), что в свою очередь способствует закислению среды, окружающей клетку. 2б
