02.03.2026р.
Тема: Вітаміни, їх роль в обміні речовин.
Які особливості вітамінів визначають їхнє значення?
ВІТАМІНИ (від лат. vitae — життя та amin — амін) — біологічно активні речовини різної хімічної природи, необхідні в невеликих кількостях для нормального обміну речовин і життєдіяльності живих організмів. Вітаміни не виконують в організмі ані енергетичної, ані структурної функції, але є необхідними для обміну речовин і перетворення енергії
Існування і значення вітамінів для життя наприкінці минулого століття встановив М. І. Лунін (1881). Пізніше польський хімік К. Функ (1912) назвав речовину, що виділили з висівок, «вітаміном», оскільки її молекула містила аміногрупу. Ця назва збережена до цього часу, хоча Нітроген є не в усіх вітамінах. У 1913 р. американський біохімік Е. В. Макколлум запропонував називати вітаміни літерами латинської абетки. Нідерландський лікар К. Ейкман довів, що захворювання бері-бері спричиняє нестача важливих для організму речовин. Нині відомо близько 50 вітамінів, що їх вивчає наука вітамінологія.
За властивостями вітаміни поділяють на водо- та жиророзчинні. Розчинність впливає на всмоктування, транспортування, зберігання та екскрецію вітамінів. Так, гідрофільні вітаміни містяться у соковитих складниках їжі, а гідрофобні — в жирах і оліях. Водорозчинні вітаміни всмоктуються безпосередньо в кров, жиророзчинні потрапляють спочатку в лімфу, а потім у кров і переносяться транспортними білками. У клітинах водорозчинні вітаміни вільно циркулюють у цитоплазмі, в той час як жиророзчинні депонуються у вигляді включень. Невеликий надлишок водорозчинних вітамінів може легко виводитись через органи виділення. Через те що жиророзчинні вітаміни накопичуються в тілі, їх вживають у відносно великих кількостях час від часу, щоб задовольнити потреби організму, а ось водорозчинні мають надходити регулярно.
Автотрофні мікроорганізми й зелені рослини синтезують вітаміни самостійно. Не всі вітаміни є обов'язковими для різних видів тварин. Так, вітамін С є необхідним для людини, людиноподібних мавп і морських свинок, а для кроликів, щурів, мишей він не є вітаміном, оскільки синтезується в організмі. Гетеротрофні організми використовують синтезовані вітаміни в складі їжі або вступають в мутуалістичні відносини з організмами, здатними їх утворювати. І лише деякі вітаміни можуть синтезуватися в клітинах гетеротрофів. Так, у клітинах росткового шару шкіри людини синтезується вітамін D, у клітинах печінки утворюються вітаміни В1 й В3, але в недостатній кількості. Усі інші вітаміни в організмі людини не синтезуються взагалі, тому мають обов'язково надходити в складі харчових продуктів.
Отже, вітаміни потрібні організму в невеликій кількості, вони є водо- і жиророзчинними; їхнє значення визначається участю в життєво важливих процесах обміну речовин.
Які особливості й значення водорозчинних вітамінів?
Водорозчинні вітаміни є гідрофільними сполуками, що нерозчинні в жирах і органічних розчинниках. Ці вітаміни містять Нітроген, не накопичуються в клітинах і виявляють свою дію в складі ферментів; можуть спричиняти гіповітамінози. До групи водорозчинних вітамінів належать вітаміни В1 (тіамін), B2 (рибофлавін), B3(нікотинова кислота), В5 (пантотенова кислота), B6 (піридоксин), B9 (фолієва кислота), B12 (ціанокобаламін), Н (біотин), С (аскорбінова кислота).
Вітамін В1 (тіамін, антиневритний) — кристалічна сполука, добре розчинна у воді, стійка проти світла, кисню, нагрівання у кислому середовищі. Тіамін в складі ферментів активно впливає на обмін речовин, а також на нервову регуляцію. Нестача цього вітаміну призводить до захворювання бері-бері.
Вітамін В2 (рибофлавін, вітамін росту) широко розповсюджений у рослинному світі, синтезується мікроорганізмами. Є попередником флавінових складних ферментів, що беруть участь у регулюванні окисно-відновних процесів. У такий спосіб рибофлавін відіграє важливу роль у вуглеводному, білковому й жировому обміні.
Вітамін В12 (ціанокобаламін, антианемічний) тканинами тварин не утворюється. Його синтез у природі здійснюється тільки мікроорганізмами. Потреби людини й тварин у ньому забезпечуються мікрофлорою кишечнику. Ціанокобаламін входить до складу ферментів синтезу нуклеїнових кислот, є чинником росту й стимулятором гемопоезу, впливає на функції печінки й нервової системи, активує обмін вуглеводів і ліпідів.
Вітамін C (аскорбінова кислота, антискорбутний) — безколірна кристалічні речовина, має кислий смак, розчиняється у воді і руйнується за тривалого кип'ятіння. Міститься в значних кількостях у плодах шипшини, капусті, лимонах, апельсинах, хріні, ягодах, хвої та ін. Відкриття вітаміну С пов'язане із захворюванням під назвою «цинга», або «скорбут». Вітамін C є антиоксидантом, регулює всі види обміну речовин, зсідання крові, регенерацію тканин, синтез колагену, підвищує проникність капілярів, стійкість до інфекцій.
Отже, водорозчинні вітаміни синтезуються переважно рослинами й мікроорганізмами. Ці вітаміни впливають на процеси кровотворення в організмі, у складі ферментів регулюють обмін речовин, підвищують стійкість до інфекцій та ін.
Яке значення жиророзчинних вітамінів для організму людини?
Жиророзчинні вітаміни нерозчинні у воді, але розчиняються в органічних розчинниках, термостійкі й нечутливі до змін рН середовища; можуть накопичуватися в організмі й спричиняти гіпервітамінози. До жиророзчинних вітамінів належать вітаміни А (ретинол), D (кальцифероли), Е (токофероли), К (філохінони).
Вітамін А (ретинол, антиксерофтальмічний) синтезується тільки у тваринних тканинах. Рослини позбавлені цього вітаміну, однак багато з них містять каротин, що є попередником ретинолу. Вітамін А — антиоксидант, регулює процеси зроговіння, бере участь у синтезі родопсину, необхідний для підтримки імунітету й протипухлинного захисту організму. Нестача вітаміну А в організмі людини спричиняє захворювання, відоме як куряча сліпота.
Вітамін D (кальциферол, антирахітний) міститься переважно в організмах тварин й людини. У рослин й грибів є їхні попередники — стерини. Вітамін D чинить гормоноподібну дію, бере участь у метаболізмі Кальцію та Фосфору. У разі нестачі вітаміну D у людини розвиваються рахіт, остеомаляція й деякі форми остеопорозу.
Вітамін Е (токоферол, антистерильний) міститься в рослинних оліях й чинить антиоксидантний вплив. Відсутність цих вітамінів у їжі негативно позначається на здатності організму до розмноження. Через те вітамін Е називають також вітаміном розмноження. Авітаміноз Е порушує обмін речовин.
Вітамін К (філохінон, антигеморагічний) називають вітаміном коагуляції, оскільки підвищує зсідання крові. Крім того, він прискорює загоювання ран і регенерацію тканин після опіків. У людей авітаміноз К трапляється дуже рідко, його синтезують організми кишкової мікрофлори.
Отже, жиророзчинні вітаміни визначають здатність організму до розмноження, забезпечують зсідання крові, регулюють обмін солей, впливають на функцію зору та ін.
Заповніть у робочому зошиті таблицю та зробіть узагальнення щодо ролі вітамінів у метаболізмі клітин та обміні речовин організму людини.
Таблиця. КОРОТКІ ВІДОМОСТІ ПРО ОСНОВНІ ВІТАМІНИ
ВОДОРОЗЧИННІ ВІТАМІНИ | ЖИРОРОЗЧИННІ ВІТАМІНИ | ||
Назва | Функції | Назва | Функції |
В1 (тіамін) | D (кальцифероли) | ||
В2 (рибофлавін) | Е (токофероли) | ||
В3 (нікотинова кислота) | К (філохінони) | ||
В5 (пантотенова кислота) | А (ретинол) | ||
В6 (піридоксин) | |||
В9 (Вс, фолієва кислота) | |||
В12 (ціанкобаламін) | |||
Н (біотин) | |||
С (аскорбінова кислота) | |||
Опрацюйте §21 підручника https://pidruchnyk.com.ua/1132-biologiya-ekologiya-10-klas-anderson.html , зробіть короткий конспект.
Одного разу Александр Флемінг (1881—1955) випадково чхнув у чашку Петрі, в якій перебували бактерії, і через декілька днів виявив, що в тих місцях, куди потрапили краплини слини, бактерії було знищено. В результаті був відкритий захисний фермент лізоцим, що є найпоширенішим природним антибіотиком. Першу статтю про це відкриття було опубліковано в 1922 р.
Які особливості ферментів зумовлюють їхнє значення?
ФЕРМЕНТИ (від лат. fermentum — закваска), або ензими, — високоспецифічні білкові молекули, або РНК-молекули, які є біологічними каталізаторами процесів обміну речовин і перетворення енергії у клітинах та організмі. Термін «фермент» запропонував ще в XVII ст. нідерландський хімік і фізіолог Я. ван Гельмонт (1580—1644). Наука про ферменти виокремилася в окрему галузь біохімічної науки — ферментологію (ензимологію), що інтенсивно розвивається в тісному зв'язку з хімією, фізіологією, токсикологією, мікробіологією, генетикою, фармакологією та ін.
Загальними особливостями усіх ферментів є:
• наявність активних (каталітичних) центрів (іл.1) — ділянок, до яких приєднуються молекули субстрату. Ці ділянки у простих ферментах утворюють амінокислоти, а у складних — небілкові частини-кофактори (вітаміни, йони Купруму, Феруму, Магнію);
Іл.1. Каталітичні (1) та регуляторні (2) центри ферменту
• наявність регуляторних центрів (іл. 1), до яких можуть приєднуватися різні молекули й спричиняти збільшення або зменшення каталітичної активності. Через ці центри на активність ферментів впливають такі регуляторні чинники, як продукти реакцій, гормони, нейромедіатори та ін. Регуляторні чинники, що підвищують активність ферментів, називають активаторами (йони кислот, жовчні кислоти для ліпаз), а ті, що зменшують, — інгібіторами (наприклад, катіони важких металів);
• специфічність, що визначається здебільшого комплементарною відповідністю між ділянкою ферменту й молекулою субстрату;
• залежність активності від певних умов (рН, температури, тиску, концентрації субстрату та ферментів);
• невитратність — прискорюють реакції, але самі при цьому не витрачаються та ін.
Отже, здатність ферментів впливати на швидкість біохімічних реакцій є вирішальною умовою для процесів обміну речовин і перетворення енергії у клітинах та організмах.
Яка біологічна роль ферментів?
За біологічним значенням ферменти поділяють на метаболічні, травні й захисні.
Метаболічні ферменти — група ферментів, що каталізують анаболічні й катаболічні реакції у клітинах. Вони можуть міститися в гіалоплазмі (ферменти бродіння), в ядрі (РНК-полімераза, ДНК-полімераза), в мітохондріях (дегідрогенази й цитохроми дихального ланцюга), на рибосомах (синтетази білків), у хлоропластах (рибулозобіфосфаткарбоксилаза, або РуБісКо, — фермент фіксації СО2) та ін. У клітинах метаболічні перетворення субстратів здійснюються послідовно декількома ферментами. Кожний з цих ферментів каталізує певну ділянку загального метаболічного шляху. Сукупність ферментів, які каталізують перетворення субстрату через ланцюг послідовних реакцій, називається мультиферментним комплексом (мультиферментною системою). Метаболічні ферменти беруть участь у процесах дихання, росту, подразливості, скорочення м'язів тощо.
Травні ферменти — група ферментів, що розщеплює складні органічні сполуки та їх комплекси до простіших. Ці ферменти в живій природі спостерігаються в лізосомах твариноподібних організмів, секреторних міхурцях грибів, травних секретах комахоїдних рослин, травній системі тварин (іл.2). Травні ферменти належать до групи гідролаз, що каталізують реакції гідролізу. Так, у травному тракті хребетних тварин й людини наявні протеази (каталізують розщеплення білків), ліпази (ферменти розщеплення ліпідів), амілази (ферменти розщеплення вуглеводів), нуклеази (розщеплюють нуклеїнові кислоти до нуклеотидів).
Іл.2. Непентес — комахоїдна рослина з травними ферментами у глечиках
Серед ферментів є й такі, що захищають від токсичних речовин (наприклад, антиоксидантні ферменти пероксидаза, каталаза й супероксиддисмутаза), від втрат крові (наприклад, ферменти зсідання крові — тромбін, фібрин). Основним захисним ферментом багатьох організмів є лізоцим, що міститься в лейкоцитах, яєчному білку, шкірі, слизових оболонках і рідинах організму (слини, слізної рідини). Лізоцим розщеплює речовини, що є основою клітинної оболонки бактерій і захищає слизові оболонки ока, порожнини рота, кишечнику від інфекцій.
Отже, роль ферментів полягає в забезпеченні метаболізму клітин, перетравлюванні складних речовин до простіших і забезпеченні захисту від несприятливих чинників.
Опрацюйте §19 підручника https://pidruchnyk.com.ua/1132-biologiya-ekologiya-10-klas-anderson.html , зробіть короткий конспект.
Тема: Особливості обміну речовин в гетеротрофних організмів.
Енергетичне забезпечення процесів метаболізму. Способи отримання енергії в різних груп автотрофних та гетеротрофних організмів.
Перегляньте відео:
https://www.youtube.com/watch?v=8ug8GR2rQdA
1. Способи отримання енергії автотрофними та гетеротрофними організмами
Джерелом енергії на планеті Земля є сонячне світло. Енергія сонячного світла, досягаючи поверхні Землі, вловлюється зеленими рослинами, які запасають її у формі хімічних зв’язків між атомами певних сполук, що синтезуються рослинами (наприклад, глюкози). Це перший етап перетворення енергії — фотосинтез. Зелені рослини здійснюють його за допомогою фотосинтетичних ферментів (зокрема, хлорофілу). Фотосинтетичні системи рослин ступінчасто (порціями) поглинають кінетичну енергію електронів. ця хімічна енергія використовується потім для синтезу вуглеводів та інших речовин з карбон (IV) оксиду та води.
Передача енергії на наступний рівень відбувається під час поїдання рослин тваринами або розкладання їх бактеріями. При цьому енергія, що містилась у хімічних зв’язках вуглеводів та інших молекул, під час окиснення цих молекул перетворюється на енергію, що можуть використовувати живі організми.
Кількість вивільненої енергії дорівнює кількості енергії, що витратилася на синтез цих речовин (перший закон термодинаміки). Однак частина цієї енергії перетворюється на тепло, що розсіюється, і таким чином не може бути використана у подальшому (другий закон термодинаміки). Інша частина енергії запасається у формі макроергічних зв’язків аденозинтрифосфатної кислоти (АТФ).
Тварини отримують енергію з їжі. Частина їжі є рослинною (горох, картопля, яблука, груші та ін.). М’ясо (свинина, яловичина, риба та ін.) є їжею тваринного походження. Однак тварини, що є джерелом м’яса, у свою чергу, отримали енергію, поїдаючи рослини.
Таким чином, рослини отримують енергію у вигляді електромагнітного випромінювання Сонця, а тварини використовують енергію, що міститься у хімічних зв’язках органічних молекул, що надходять з їжею.
2. Вивільнення енергії з поживних речовин
Проходить у три фази:
1) Перша фаза — підготовча. Необхідна для перетворення біополімерів, що надходять з їжею, на зручну для отримання енергії форму — мономери. Відбувається за допомогою гідролаз у кишечнику або всередині клітини. Енергетичної цінності ця фаза не має, оскільки таким способом вивільняється лише 1 % енергії, і вона розсіюється у формі теплоти.
2) Друга фаза — частковий розпад мономерів до проміжних продуктів, головним чином до ацетил-КоА та кількох кислот циклу Кребса. У цій фазі вивільняється до 20 % енергії, і це відбувається в анаеробних умовах. частина цієї енергії акумулюється у зв’язках АТФ, а частина розсіюється у вигляді теплоти. Перетворення мономерів відбувається в гіалоплазмі, а завершальні реакції — в мітохондріях.
3) Третя фаза — остаточний розпад поживних речовин до CO2 та H2O за участі кисню. ця фаза відбувається з повним вивільненням енергії (приблизно 80 % від усієї енергії хімічних зв’язків). Частина її виділяється у вигляді тепла. Всі реакції цієї фази відбуваються в мітохондріях.
Вивільнення енергії в живій клітині відбувається поступово. Завдяки цьому на різних етапах її вивільнення вона може акумулюватися у зручній для клітині хімічній формі — у вигляді АТФ.
3. Перетворення енергії живими організмами
Розрізняють три основних види перетворення енергії:
1) Енергія сонячного світла поглинається пігментом зелених рослин — хлорофілом і перетворюється в процесі фотосинтезу на хімічну енергію, яка використовується для синтезу з CO2 та H2O вуглеводів та інших складних молекул. Хімічна енергія запасається в молекулах вуглеводів та інших речовин у формі енергії зв’язків між атомами.
2) Хімічна енергія вуглеводів та інших біологічних молекул перетворюється в процесі клітинного дихання на енергію макроергічних фосфатних зв’язків АТФ. Такі перетворення енергії відбуваються у мітохондріях.
3) Перетворення енергії АТФ на різні форми енергії, що використовуються клітиною для здійснення різноманітних процесів: хімічних, механічних, електричних, теплових та інших. Частина енергії при цьому розсіюється у вигляді тепла.
4. Використання енергії живими організмами
Енергія, яку отримує організм у процесі метаболізму, як ви вже знаєте, витрачається на здійснення біологічних процесів:
• механічна енергія — рух тіл та здатність здійснювати механічну роботу;
• електрична енергія — енергія взаємодії електрично заряджених часток, рух цих часток в електричному полі;
• осмотична енергія — енергія для пересування молекул проти градієнту концентрації;
• хімічна енергія — енергія взаємодії атомів і молекул.
При цьому значна частина отриманої енергії вивільняється організмом у вигляді тепла і розсіюється у навколишнє середовище.
11.11.25р.
Тема: Біорізноманіття рослин. Біорізноманіття тварин.
Опрацюйте 12 і 13 параграфи підручника:
https://shkola.in.ua/1623-biolohiia-i-ekolohiia-10-klas-anderson-2018.html
Зробіть короткий конспект.
