Обмен веществ (метаболизм) — это две стороны одного процесса. Ассимиляция, или пластический обмен, — сборка сложных веществ из простых, она идёт с затратой энергии. Диссимиляция, или энергетический обмен, — расщепление сложных веществ до простых, оно идёт с выделением энергии. Одна сторона невозможна без другой: энергия, полученная при расщеплении, тратится на синтез, а синтезированные вещества потом снова расщепляются. Здесь и работают законы сохранения: вещество и энергия не появляются из ниоткуда и не исчезают бесследно, они переходят из одной формы в другую.
Второй слой — где именно берётся энергия. Фотосинтез превращает энергию света в энергию химических связей и делает органические вещества из углекислого газа и воды. В световой фазе на мембранах тилакоидов идёт расщепление воды, выделяется кислород и запасаются АТФ и НАДФ с водородом; в темновой фазе в строме из углекислого газа собираются углеводы. Хемосинтез решает ту же задачу без света: бактерии окисляют неорганические вещества и на этой энергии строят органику. Дальше эстафету подхватывает энергетический обмен: сначала бескислородный этап в цитоплазме, затем кислородное окисление в митохондриях. Кислородный этап даёт во много раз больше энергии, чем бескислородный.
Третий слой — матричный синтез, то есть работа по образцу. Репликация удваивает ДНК перед делением, транскрипция переписывает информацию с ДНК на РНК, трансляция собирает белок на рибосоме по триплетам генетического кода. Код универсален для всего живого, триплетен и вырожден: одну аминокислоту могут кодировать несколько триплетов. Отдельно в теме стоят вирусы — неклеточная форма жизни: у них нет собственного обмена веществ, они работают только через клетку-хозяина.
Три вопроса с объяснением. Первый: откуда берётся кислород при фотосинтезе и что дают световая и темновая фазы. Второй: сравнить, сколько энергии даёт бескислородный этап и кислородный, и объяснить, почему без митохондрий клетке энергии хватает ненадолго. Третий: по короткой цепочке ДНК восстановить порядок транскрипции и трансляции и объяснить, почему замена одного нуклеотида может изменить белок. Тема закрыта, если ребёнок различает обе стороны обмена веществ, называет этапы энергетического обмена по порядку и не путает транскрипцию с трансляцией.
Соответствие программе: федеральная рабочая программа среднего общего образования «Биология. 10–11 классы» (базовый уровень, 2025), edsoo.ru — 10 класс, тема 4 «Жизнедеятельность клетки» (6 ч): обмен веществ, или метаболизм; ассимиляция и диссимиляция как две стороны единого процесса; роль законов сохранения веществ и энергии; автотрофный и гетеротрофный типы обмена; роль ферментов; фотосинтез, световая и темновая фазы, эффективность фотосинтеза и его значение, влияние условий среды и способы повышения продуктивности культурных растений; хемосинтез и его значение; энергетический обмен, расщепление веществ и аккумулирование энергии, этапы энергетического обмена, гликолиз, брожение и его виды, кислородное окисление, окислительное фосфорилирование, эффективность энергетического обмена; реакции матричного синтеза, генетическая информация и ДНК, генетический код и его свойства, транскрипция и трансляция, кодирование аминокислот, роль рибосом; неклеточные формы жизни — вирусы, история открытия вирусов, особенности строения и жизненный цикл, бактериофаги, болезни растений, животных и человека, ВИЧ, обратная транскрипция, профилактика распространения вирусных заболеваний.
Разборы этой темы — наши аналоги заданий по программе, а не цитаты из учебника.