1. Основы биохимии: АТФ, макроэргические связи, роль процессов
Биохимические процессы — это основа жизни на молекулярном уровне. Они обеспечивают клетку энергией, строительным материалом и возможностью реагировать на изменения среды. Ключевым понятием здесь является АТФ (аденозинтрифосфат) — универсальный источник энергии.
Молекула АТФ состоит из аденина, рибозы и трех остатков фосфорной кислоты. Энергия запасается в макроэргических связях между фосфатными группами.
(Гидролиз АТФ с выделением энергии)
Расщепленные молекулы АТФ постоянно восстанавливаются за счет энергии, полученной при окислении органических веществ (глюкозы, жиров) или в процессе фотосинтеза.
(Фосфорилирование АДФ)
| Процесс | Где происходит | Основная функция | Ключевые продукты |
|---|---|---|---|
| Энергетический обмен (катаболизм) | Цитоплазма, митохондрии | Расщепление веществ, синтез АТФ | АТФ, CO₂, H₂O |
| Фотосинтез | Хлоропласты | Синтез органических веществ из неорганических | Глюкоза (C₆H₁₂O₆), O₂ |
| Биосинтез белка | Рибосомы (на ЭПС) | Синтез полипептидных цепей по матрице иРНК | Белки (полипептиды) |
2. Энергетический обмен (катаболизм): добыча энергии
Это процесс расщепления сложных органических веществ (глюкозы) до простых (CO₂ и H₂O) с выделением энергии, которая запасается в АТФ. Состоит из трех этапов.
Схема энергетического обмена: от глюкозы до АТФ
(в ЖКТ, лизосомах)
Цитоплазма, 2 АТФ
Кристы митохондрий, 34 АТФ
| Этап | Локализация | Что происходит | Выход АТФ (с 1 глюкозы) |
|---|---|---|---|
| 1. Подготовительный | Лизосомы, ЖКТ | Расщепление полимеров до мономеров | 0 |
| 2. Гликолиз (бескислородный) | Цитоплазма | C₆H₁₂O₆ → 2C₃H₄O₃ (ПВК). Субстратное фосфорилирование. | 2 АТФ (чистый выход) |
| 3. Кислородное окисление (Цикл Кребса + ДЦ) | Митохондрии | Окисление ПВК до CO₂ и H₂O, окислительное фосфорилирование. | 36 АТФ (2+34) |
1) С 1 молекулы глюкозы при полном окислении получается 38 АТФ (у эукариот: 2 в гликолизе + 36 в митохондриях).
2) В условии — фрагмент крахмала из 10 остатков глюкозы.
3) Общий выход: 10 × 38 = 380 молекул АТФ.
Ответ: Б) 380 АТФ. Обратите внимание: у прокариот, не имеющих митохондрий, выход с одной глюкозы составил бы 38 АТФ, так как нет затрат на транспорт веществ через мембраны.
3. Фотосинтез: создание органики и кислорода
Пластический обмен (анаболизм). Процесс преобразования световой энергии солнца в химическую энергию органических соединений. Происходит в хлоропластах растений, цианобактерий.
6CO₂ + 6H₂O + световая энергия → C₆H₁₂O₆ + 6O₂
Локализация: Тилакоиды гран.
Суть: Поглощение света хлорофиллом, фотолиз воды, синтез АТФ и НАДФ·H₂.
Уравнение: 2H₂O + АДФ + Ф + НАДФ⁺ → O₂ + АТФ + НАДФ·H₂.
Локализация: Строма хлоропласта.
Суть: Фиксация CO₂, использование АТФ и НАДФ·H₂ из световой фазы для синтеза глюкозы.
Ключевый фермент: Рибулозо-1,5-бисфосфаткарбоксилаза/оксигеназа (РуБисКО).
| Признак | Фотосинтез | Дыхание |
|---|---|---|
| Тип обмена | Пластический (анаболизм) | Энергетический (катаболизм) |
| Исходные вещества | CO₂, H₂O | Органические вещества (глюкоза), O₂ |
| Конечные продукты | Органические вещества (глюкоза), O₂ | CO₂, H₂O |
| Энергия | Запасается (в глюкозе) | Высвобождается (в АТФ) |
| Локализация | Хлоропласты | Цитоплазма, митохондрии |
4. Биосинтез белка: реализация генетической информации
Процесс синтеза полипептидной цепи на рибосоме согласно информации, закодированной в матричной РНК (иРНК). Состоит из двух основных этапов.
ДНК → (транскрипция) → иРНК → (трансляция) → Белок
| Этап | Транскрипция | Трансляция |
|---|---|---|
| Суть | Синтез иРНК на матрице ДНК | Синтез полипептидной цепи на матрице иРНК |
| Локализация | Ядро (у эукариот) | Цитоплазма (рибосомы) |
| Фермент | РНК-полимераза | - (осуществляется рибосомой) |
| Матрица | Одна цепь ДНК | Молекула иРНК |
| Исходные вещества | Рибонуклеозидтрифосфаты (АТФ, УТФ и др.) | Аминокислоты, тРНК, АТФ |
| Ключевые участники | ДНК, РНК-полимераза | Рибосома, иРНК, тРНК, аминокислоты |
1) Дана цепь ДНК: АЦГ-ТТА-ГЦТ.
2) С ней комплементарна вторая цепь ДНК (матричная для транскрипции): ТГЦ-ААТ-ЦГА (А-Т, Т-А, Г-Ц, Ц-Г).
3) С матричной цепи синтезируется иРНК, комплементарная ей (в РНК вместо Т – У): УГЦ-ААУ-ЦГА.
4) тРНК имеет антикодон, комплементарный кодону иРНК. Кодону иРНК "УГЦ" будет комплементарен антикодон тРНК АЦГ (но это один из трех). В задаче спрашивают последовательность на тРНК, соответствующую всей цепочке? Нет, у каждой тРНК — один антикодон. Видимо, подразумевается определение антикодона для первого триплета. Для кодона иРНК "УГЦ" антикодон тРНК — АЦГ.
Уточнение для ЕГЭ: Вопрос сформулирован некорректно для множества тРНК. Скорее всего, имеется в виду: "Определите последовательность антикодонов тРНК". Тогда она будет комплементарна иРНК: для иРНК УГЦ-ААУ-ЦГА антикодоны тРНК: АЦГ-УУА-ГЦУ (но это не вариант). Проверяем: вариант А и Б одинаковы (УГЦ-ААУ-ЦГА) — это копия иРНК, а не антикодоны. Видимо, в задаче подразумевается просто определение иРНК. Тогда правильный ответ — А/Б) УГЦ-ААУ-ЦГА.
5. Ферменты: биологические катализаторы
Ферменты (энзимы) — это белки, ускоряющие химические реакции в клетке в миллионы раз. Без них все биохимические процессы шли бы слишком медленно.
- Специфичность: каждый фермент катализирует только одну реакцию или тип реакций.
- Эффективность: снижают энергию активации реакции.
- Не расходуются в реакции.
- Работают в оптимальных условиях (температура, pH).
Ингибиторы — вещества, замедляющие работу ферментов.
- Конкурентное: ингибитор похож на субстрат, связывается с активным центром.
- Неконкурентное: ингибитор связывается с другим участком фермента, меняя его форму.
6. Обмен веществ (метаболизм): единство анаболизма и катаболизма
Метаболизм — совокупность всех химических реакций в организме, направленных на поддержание жизни. Две взаимосвязанные стороны:
| Признак | Анаболизм (пластический обмен) | Катаболизм (энергетический обмен) |
|---|---|---|
| Суть | Синтез сложных веществ из простых | Распад сложных веществ до простых |
| Энергия | Поглощается (эндергонические реакции) | Выделяется (экзергонические реакции) |
| Примеры | Фотосинтез, биосинтез белка, репликация ДНК | Дыхание, гликолиз, брожение |
| Значение | Рост, обновление, запасание энергии | Обеспечение энергией для всех процессов |
Вывод для ЕГЭ: Процессы анаболизма и катаболизма тесно связаны. Энергия, выделяющаяся в реакциях катаболизма (в виде АТФ), используется для реакций анаболизма.
Тест: 20 вопросов по теме "Биохимические процессы"
Пройдите финальный тест, чтобы оценить, насколько хорошо вы усвоили одну из самых сложных тем в ЕГЭ по биологии.
Ваш результат
Курсы для системной подготовки к ЕГЭ по биологии 2026
Биохимия — сложный раздел. Для его глубокого понимания и отработки навыков решения задач лучше всего подойдет структурированная подготовка с экспертами.
Углубленные курсы по биологии с детальным разбором молекулярной биологии и биохимии. Преподаватели — эксперты ЕГЭ, кандидаты наук.
Перейти на сайт ФоксфордаИнтенсивная практическая подготовка. Много заданий именно по биохимическим процессам, генетическому коду, расчетам энергии.
Перейти на сайт СоткиИндивидуальный подход. Репетитор поможет разобрать сложные цепи реакций, построить логические связи между процессами.
Перейти на сайт ТетрикиКрупная платформа с отработанной методикой. Доступ к личному кабинету с конспектами и записями вебинаров по биохимии.
Перейти на сайт УмскулОнлайн-школа от создателей Учи.ру. Пробный бесплатный урок поможет оценить уровень и построить персональный план.
Перейти на сайт Учи.Дома