---
title: "Обмен веществ: пластический и энергетический обмен — ЕГЭ"
description: "Метаболизм: пластический и энергетический обмен, этапы окисления глюкозы и счёт АТФ, фазы фотосинтеза, хемосинтез. Для заданий 5–7 и 27 ЕГЭ."
url: https://neuromisha.ru/teoriya/biologiya/obmen-veschestv-i-prevraschenie-energii/
subject: "Биология"
exam: "ЕГЭ 2027"
kim: "Задание 5 КИМ (1 балл, базовый уровень) и задание 6 по тому же рисунку (2 балла, повышенный); также 2, 7, 22, 23, 27"
dateModified: 2026-09-22
author: "Редакция НейроМиши"
---

# Обмен веществ и превращение энергии (метаболизм): пластический и энергетический обмен, фотосинтез, хемосинтез, дыхание

Метаболизм — это совокупность всех химических реакций клетки: пластический обмен собирает сложные молекулы с затратой энергии, а энергетический расщепляет их и запасает энергию в АТФ. На ЕГЭ тема нужна в задании 5 (узнать структуру на рисунке, 1 балл) и в задании 6 по тому же рисунку (2 балла), а также в заданиях 2, 7, 22, 23 и 27.

Метаболизм — это два встречных потока клетки: пластический обмен строит молекулы и тратит энергию, энергетический — разбирает молекулы и энергию добывает. Фотосинтез и хемосинтез создают органику из неорганики, дыхание её окисляет. На ЕГЭ она встречается от рисунка в заданиях 5–6 до задачи 27, и в ней больше всего числовых ловушек: сколько АТФ, где именно идёт реакция и что с чем нельзя путать.

**Задание КИМ:** Задание 5 КИМ (1 балл, базовый уровень) и задание 6 по тому же рисунку (2 балла, повышенный); также 2, 7, 22, 23, 27  
**Баллы:** Макс. 1 балл  
**Обновлено:** 2026-09-22

## Что такое метаболизм и из каких процессов он состоит?

Обмен веществ в клетке — это не одно действие, а два противоположных, идущих одновременно. **Пластический обмен** (ассимиляция, анаболизм) собирает сложные молекулы из простых: аминокислоты соединяются в белки, глюкоза — в крахмал, нуклеотиды — в ДНК. Сборка требует энергии, поэтому пластический обмен эту энергию тратит.

**Энергетический обмен** (диссимиляция, катаболизм) действует наоборот: сложные органические молекулы разбираются на простые, а высвободившаяся энергия запасается в удобной форме — в молекулах АТФ. Дыхание — это и есть основной путь энергетического обмена в клетке.

Фотосинтез и хемосинтез — частные случаи пластического обмена: оба строят органические вещества из неорганических (углекислого газа и воды), но добывают энергию для этой стройки по-разному. Фотосинтез берёт энергию света, хемосинтез — энергию химических реакций окисления. Биосинтез белка на матрице РНК — тоже пластический обмен, но его механизм разобран отдельно, здесь важно только то, что он тоже требует затрат АТФ.

Заметь главную связку темы: то, что для клетки — пластический обмен (растение строит глюкозу при фотосинтезе), для дыхания той же клетки становится сырьём энергетического обмена. Два процесса не изолированы, а питают друг друга. И тот и другой идут только при участии ферментов: каждая реакция метаболизма ускоряется своим белком-катализатором.

## Кто как питается: автотрофы и гетеротрофы

По способу получения органических веществ организмы делят на две группы. **Автотрофы** сами синтезируют органику из неорганических веществ. Среди них **фототрофы** используют энергию света (растения, водоросли, цианобактерии), а **хемотрофы** — энергию окисления неорганических соединений (нитрифицирующие бактерии, серобактерии, железобактерии). **Гетеротрофы** получают готовые органические вещества с пищей: животные, грибы, большинство бактерий.

Запомни ловушку заданий на выбор трёх верных ответов (задание 7): грибы — гетеротрофы, хотя внешне похожи на растения, а цианобактерии — фотосинтезирующие автотрофы, хотя это бактерии.

Значение фотосинтеза для биосферы: он создаёт органические вещества, которыми питаются гетеротрофы, пополняет атмосферу кислородом и выводит из неё углекислый газ. Из атмосферного кислорода образуется озоновый слой, задерживающий жёсткое ультрафиолетовое излучение.

## Какие этапы у энергетического обмена и сколько они дают АТФ?

Полное окисление глюкозы в клетке идёт в три последовательных этапа, и у каждого своя локализация и свой выход энергии.

**Подготовительный этап** проходит в пищеварительном тракте, а внутри клеток — в **лизосомах** (их гидролитические ферменты расщепляют полимеры): крупные молекулы (белки, жиры, полисахариды) распадаются на простые — аминокислоты, глицерин и жирные кислоты, глюкозу. Энергия здесь выделяется в виде тепла, в АТФ почти не запасается.

**Бескислородный этап (гликолиз)** идёт в цитоплазме, без участия кислорода. Одна молекула глюкозы (6 атомов углерода) расщепляется до двух молекул пировиноградной кислоты (пирувата, по 3 атома углерода). Чистый выход — **2 молекулы АТФ** на одну молекулу глюкозы.

**Кислородный этап** идёт в митохондрии и требует кислорода. Пируват поступает в митохондрию и превращается в ацетил-КоА, а тот окисляется в цикле Кребса — в **матриксе** митохондрии. Образовавшиеся переносчики передают электроны в электрон-транспортную цепь на **кристах** — складках внутренней мембраны. На электронной фотографии ниже кристы видны как тёмные извилистые перегородки внутри органоида.

На кристах же работает окислительное фосфорилирование: основная масса АТФ синтезируется за счёт энергии, которая выделяется при переносе электронов на кислород. Весь кислородный этап (цикл Кребса вместе с окислительным фосфорилированием) даёт **36 молекул АТФ** на одну молекулу глюкозы.

Складываем: 2 АТФ (гликолиз) + 36 АТФ (кислородный этап) = **38 молекул АТФ** на одну молекулу глюкозы. Это школьная конвенция ЕГЭ для полного окисления. В разных пособиях и сборниках встречаются и 36, и 38, поэтому держи в голове раскладку: 2 — гликолиз, 36 — кислородный этап, 38 — всего. Если задание спрашивает про итог всего окисления глюкозы, отвечай 38.

Конечные продукты полного окисления — углекислый газ и вода, они выводятся из клетки. Если кислорода нет, кислородный этап не идёт, и клетка довольствуется **брожением**. Сравни два пути по четырём признакам: брожение идёт в цитоплазме, без O₂, заканчивается этанолом и CO₂ (дрожжи) или молочной кислотой (мышца при нехватке кислорода) и даёт 2 АТФ; дыхание продолжается в митохондриях, требует O₂, заканчивается CO₂ и H₂O и даёт 38 АТФ.

*Рисунок: Три этапа энергетического обмена: где идут и сколько АТФ дают*

![Два округлых органоида с двойной мембраной и складками внутренней мембраны на срезе клетки](https://neuromisha.ru/content/theory/biologiya/img/obmen-mitohondrii-tem.webp)

*Две митохондрии в клетке лёгкого млекопитающего, просвечивающий электронный микроскоп, чёрно-белый снимок. Каждую окружает двойная мембрана, внутрь уходят складки внутренней мембраны — кристы, между ними светлее матрикс. По таким складкам митохондрию и узнают на рисунках в заданиях 5–6.*

Автор: Louisa Howard, общественное достояние, источник: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Mitochondria,_mammalian_lung_-_TEM.jpg

## Как идут световая и темновая фазы фотосинтеза?

Фотосинтез — создание органических веществ из углекислого газа и воды за счёт энергии света; идёт в хлоропластах и делится на две связанные, но пространственно разные фазы.

**Световая (светозависимая) фаза** идёт на мембранах **тилакоидов** — плоских мешочков, собранных в стопки (граны) внутри хлоропласта. Здесь свет поглощают пигменты (в основном хлорофилл), и происходит **фотолиз воды**: молекула воды расщепляется на кислород, протоны и электроны. Именно фотолиз воды — источник того самого O₂, который растение выделяет в атмосферу; углекислый газ на этом этапе ещё не участвует. Энергия света запускает синтез АТФ и восстановление переносчика НАДФ до НАДФ·Н — оба продукта нужны следующей фазе.

**Темновая (светонезависимая) фаза, цикл Кальвина** идёт в **строме** хлоропласта — жидком содержимом вокруг тилакоидов. Название «темновая» не означает, что она требует темноты: она просто не использует свет напрямую, а работает на АТФ и НАДФ·Н, произведённых на свету. Здесь идёт **фиксация CO₂**: углекислый газ присоединяется к пятиуглеродному акцептору, и через цепь реакций цикла образуется глюкоза.

Связь фаз односторонняя и обязательная: без продуктов световой фазы (АТФ, НАДФ·Н) цикл Кальвина быстро остановится, даже если углекислого газа в избытке. Это и есть главный источник дистракторов в заданиях: «фиксация CO₂ идёт в световую фазу» или «фотолиз воды — в темновую» — оба варианта переставляют местами процессы разных фаз.

Суммарное уравнение фотосинтеза: 6CO₂ + 6H₂O + энергия света → C₆H₁₂O₆ + 6O₂. Обрати внимание: весь выделившийся O₂ (все 12 атомов кислорода в 6 молекулах) происходит из воды, а не из CO₂ — это доказано опытами с водой, меченной изотопом кислорода. Поэтому точнее уравнение пишут так: 6CO₂ + 12H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6O₂ + 6H₂O. Упрощённая запись с 6H₂O только уравнивает атомы, но не показывает, откуда взялся кислород.

В задании 5 хлоропласт узнают по стопкам тилакоидов (гранам) внутри органоида — они хорошо видны на электронной фотографии ниже, — а митохондрию по складкам внутренней мембраны (кристам). В задании 6 те же структуры с рисунка связывают с процессами: в хлоропласте — фотолиз воды и фиксация CO₂, в митохондрии — цикл Кребса и окислительное фосфорилирование. Подробно строение органоидов разобрано в теме о строении клетки.

*Рисунок: Световая фаза — на мембранах тилакоидов, темновая — в строме хлоропласта*

![Вытянутый органоид с тёмными стопками мембран внутри, рядом со стенкой растительной клетки](https://neuromisha.ru/content/theory/biologiya/img/obmen-hloroplast-anemone-tem.webp)

*Хлоропласт в клетке листа ветреницы (Anemone), просвечивающий электронный микроскоп, чёрно-белый снимок; масштабная линейка — 1 мкм. Тёмные вытянутые стопки — граны из тилакоидов, где идёт световая фаза; их соединяют одиночные мембраны, а светлее вокруг — строма, место темновой фазы. Мелкие чёрные точки — жировые капли (пластоглобулы), широкая тёмная полоса сверху — клеточная стенка.*

Автор: and3k and caper437, лицензия CC BY-SA 3.0, источник: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Chloroplast_in_leaf_of_Anemone_sp_TEM_12000x.png

## Что такое хемосинтез?

Хемосинтез — тоже создание органических веществ из неорганических (CO₂ и воды), но без участия света: энергию берут из окисления неорганических соединений. В школьном курсе хемосинтез рассматривают у некоторых бактерий — хемосинтезирующих.

Основные группы хемосинтезирующих бактерий и то, что они окисляют: **нитрифицирующие бактерии** окисляют аммиак до нитритов и далее до нитратов; **серобактерии** окисляют сероводород до серы или сульфатов; **железобактерии** окисляют соединения двухвалентного железа до трёхвалентного. Освободившаяся при этих реакциях окисления энергия запасается в АТФ и идёт на синтез органических веществ — так же, как в фотосинтезе энергия света идёт на цикл Кальвина.

Хемосинтез открыл русский микробиолог С. Н. Виноградский, изучая именно серобактерии и нитрифицирующие бактерии. Для экзамена достаточно фамилии учёного и принципа процесса.

Экологическое значение хемосинтеза выходит за пределы школьной привычной картины «растения кормят всех»: сообщества у глубоководных гидротермальных источников, куда солнечный свет не проникает вовсе, существуют именно за счёт хемосинтезирующих бактерий, а не фотосинтеза.

## Как фотосинтез и дыхание связаны и чем принципиально различаются

Проще всего увидеть связь, если сравнить итоговые уравнения. Фотосинтез: 6CO₂ + 6H₂O + энергия света → C₆H₁₂O₆ + 6O₂. Дыхание (полное окисление глюкозы): C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O + энергия (запасённая в АТФ). Это буквально зеркальные процессы: то, что фотосинтез производит, дыхание потребляет, и наоборот.

Различий при этом больше, чем сходства, и именно на них строят задания на сопоставление. Фотосинтез идёт только на свету: у растений и водорослей — в хлоропластах, у фотосинтезирующих бактерий (например, цианобактерий) — на внутренних мембранах клетки, хлоропластов у них нет. Дыхание идёт постоянно, днём и ночью, во всех живых клетках растения и в большинстве клеток других аэробных организмов. Фотосинтез запасает энергию в связях органических молекул; дыхание эту энергию высвобождает и переводит в удобную для использования форму — АТФ.

Важная тонкость для растительной клетки: она и фотосинтезирует, и дышит одновременно. Днём на свету фотосинтез обычно идёт активнее дыхания, поэтому суммарно клетка выделяет кислород в окружающую среду; ночью, без света, работает только дыхание, и клетка кислород поглощает. Ни один из двух процессов не «выключает» другой.

## Таблица признаков для заданий 6 и 7

В задании 6 на рисунке (том же, что в задании 5) цифрами обозначены две-три структуры, например митохондрия и хлоропласт, и шесть характеристик (А–Е) нужно отнести к ним. Характеристики часто описывают процессы, которые идут в этих структурах, поэтому держи под рукой пары признаков — они же помогают отсеивать дистракторы в задании 7.

**Гликолиз или кислородный этап.** Гликолиз: цитоплазма, без O₂, исходное вещество — глюкоза, продукт — 2 ПВК, 2 АТФ. Кислородный этап: митохондрия (матрикс и кристы), нужен O₂, исходное вещество — ПВК, продукты — CO₂ и H₂O, 36 АТФ.

**Световая или темновая фаза.** Световая: мембраны тилакоидов, нужен свет, фотолиз воды, синтез АТФ, восстановление НАДФ, выделяется O₂. Темновая: строма хлоропласта, свет напрямую не нужен, фиксация CO₂ в цикле Кальвина, образуется глюкоза.

**Митохондрия или хлоропласт.** Митохондрия: кристы и матрикс, кислородный этап дыхания, поглощает O₂, выделяет CO₂. Хлоропласт: тилакоиды (граны) и строма, фотосинтез, поглощает CO₂, выделяет O₂.

## Обмен белков и жиров: те же принципы, другое сырьё

Пластический и энергетический обмен работают не только с углеводами. **Белковый обмен**: пластически клетка собирает свои белки из 20 аминокислот по матрице иРНК (механизм трансляции разобран в теме о биосинтезе белка). Энергетически белки расщепляются до аминокислот в последнюю очередь, когда другие резервы истощены: прежде всего белки выполняют структурную и ферментативную функции.

**Жировой (липидный) обмен**: пластически жиры синтезируются из глицерина и жирных кислот и идут на построение мембран и запасание энергии; энергетически при расщеплении жиров высвобождается заметно больше энергии на единицу массы, чем при расщеплении углеводов или белков, поэтому жир — самый энергоёмкий резерв клетки и организма.

Отсюда порядок расходования резервов при длительном голодании. Сначала идёт легкодоступный гликоген печени и мышц. Затем — жир, самый энергоёмкий резерв. Белки — в последнюю очередь, потому что их разрушение нарушает работу органов.

## Этапы энергетического обмена

*Где идёт каждый этап, что происходит и сколько АТФ он даёт на одну молекулу глюкозы*

| Этап | Где идёт | Что происходит | Выход АТФ |
| --- | --- | --- | --- |
| Подготовительный | пищеварительный тракт, в клетках — лизосомы | полимеры распадаются на аминокислоты, глицерин и жирные кислоты, глюкозу | энергия выделяется теплом, в АТФ почти не запасается |
| Бескислородный (гликолиз) | цитоплазма, без O₂ | глюкоза расщепляется до двух молекул ПВК | 2 АТФ |
| Кислородный | митохондрия: цикл Кребса в матриксе, окислительное фосфорилирование на кристах; нужен O₂ | ПВК окисляется до CO₂ и H₂O | 36 АТФ |
| Брожение (вместо кислородного этапа) | цитоплазма, без O₂ | образуются этанол и CO₂ (дрожжи) или молочная кислота (мышца) | 2 АТФ |

## Световая и темновая фазы фотосинтеза

*Две фазы фотосинтеза идут в разных частях хлоропласта*

| Признак | Световая фаза | Темновая фаза |
| --- | --- | --- |
| Где идёт | мембраны тилакоидов (граны) | строма хлоропласта |
| Нужен ли свет | да, свет поглощает хлорофилл | напрямую нет: работает на АТФ и НАДФ·Н световой фазы |
| Что происходит | фотолиз воды, синтез АТФ, восстановление НАДФ до НАДФ·Н | фиксация CO₂ в цикле Кальвина |
| Что образуется | O₂ (из воды), АТФ, НАДФ·Н | глюкоза |

## Разбор: расчёт АТФ (шаг к задаче 27)

**Условие.** Сколько молекул АТФ образуется при полном окислении 5 молекул глюкозы? В ответ запиши только число.

**Решение.**

- Вспоминаем раскладку на одну молекулу глюкозы: гликолиз даёт 2 АТФ, кислородный этап — 36, всего 38.
- Полное окисление — это оба этапа вместе, значит берём 38 на каждую молекулу: 5 × 38 = 190.
- Проверь, что именно спрашивают. Если бы вопрос был только про гликолиз, ответ был бы 5 × 2 = 10 АТФ (и 10 молекул ПВК), если только про кислородный этап — 5 × 36 = 180.

**Ответ:** 190.

## Разбор: соответствие характеристик структурам на рисунке (задание 6)

**Условие.** На рисунке к заданию 5 изображены два органоида растительной клетки: цифрой 1 обозначен органоид, внутренняя мембрана которого образует складки-кристы, цифрой 2 — органоид со стопками тилакоидов (гранами). Установи соответствие между характеристикой и органоидом.
А) в матриксе идёт цикл Кребса
Б) содержит хлорофилл
В) в строме фиксируется углекислый газ
Г) поглощает кислород и выделяет CO₂ при окислении пировиноградной кислоты
Д) синтезирует основную массу АТФ клетки за счёт окисления органических веществ
Е) на мембранах идёт фотолиз воды
Органоиды: 1) митохондрия; 2) хлоропласт.
Запиши цифры в порядке букв.

**Решение.**

- Сначала узнаём структуры по рисунку: складки внутренней мембраны (кристы) — митохондрия, это 1; стопки тилакоидов (граны) — хлоропласт, это 2.
- Цикл Кребса идёт в матриксе митохондрии: **А — 1**. Окисление ПВК с поглощением O₂ и выделением CO₂ — кислородный этап дыхания, тоже митохондрия: **Г — 1**. Основная масса АТФ за счёт окисления органики образуется на кристах: **Д — 1**.
- Хлорофилл, фиксация CO₂ в строме и фотолиз воды на мембранах тилакоидов — признаки хлоропласта: **Б — 2**, **В — 2**, **Е — 2**.
- Ловушка: АТФ синтезируют оба органоида, но хлоропласт — за счёт энергии света, а не окисления органики. Своя кольцевая ДНК и рибосомы тоже есть у обоих, поэтому такие признаки структуры не различают — читай формулировку до конца. За одну неверную позицию ставят 1 балл из 2.

**Ответ:** 122112.

## Разбор: задача на энергетический обмен (формат задания 27, 3 балла)

**Условие.** В диссимиляцию вступило 10 молекул глюкозы. Определи, сколько молекул АТФ образуется после гликолиза, после кислородного этапа и всего. Сколько молекул O₂ потребуется и сколько CO₂ выделится при полном окислении? Ответ поясни.

**Решение.**

- **Гликолиз.** Каждая молекула глюкозы даёт 2 АТФ: 10 × 2 = 20 АТФ. Образуется 20 молекул ПВК.
- **Кислородный этап.** Каждая молекула глюкозы (точнее, две её молекулы ПВК) даёт 36 АТФ: 10 × 36 = 360 АТФ.
- **Всего.** 20 + 360 = 380 АТФ, то есть 10 × 38. Поясни в ответе, откуда 38: 2 АТФ гликолиза плюс 36 кислородного этапа.
- **Газы.** По уравнению C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O на одну глюкозу нужно 6 O₂ и выделяется 6 CO₂. На 10 молекул: 60 O₂ и 60 CO₂. Каждый пункт с пояснением — отдельный элемент решения, за который ставят балл.

**Ответ:** Гликолиз — 20 АТФ, кислородный этап — 360 АТФ, всего 380 АТФ; потребуется 60 молекул O₂, выделится 60 молекул CO₂..

## Разбор: три верных ответа про митохондрию (задание 7)

**Условие.** Выберите три верных ответа из шести. Какие процессы энергетического обмена протекают в митохондриях эукариотической клетки?
1) гликолиз
2) цикл Кребса
3) перенос электронов по дыхательной цепи
4) окислительное фосфорилирование
5) фотолиз воды
6) образование пирувата из глюкозы

**Решение.**

- Разбираем варианты по месту протекания. **Гликолиз (1)** идёт в цитоплазме, а не в митохондрии — значит, не подходит. По той же причине не подходит и вариант **6**: «образование пирувата из глюкозы» — это описание того же гликолиза, и место у него то же самое.
- **Фотолиз воды (5)** — это часть световой фазы фотосинтеза, процесс идёт на мембранах тилакоидов хлоропласта, и к митохондрии он отношения не имеет вовсе — это готовый дистрактор на смешение двух разных органоидов.
- Остаются три процесса кислородного этапа: **цикл Кребса (2)** идёт в матриксе митохондрии, **перенос электронов по дыхательной цепи (3)** и **окислительное фосфорилирование (4)** идут на кристах — складках внутренней мембраны. Все три происходят именно в митохондрии.

**Ответ:** 234 (цикл Кребса, перенос электронов по дыхательной цепи, окислительное фосфорилирование).

## Разбор: три верных ответа про световую фазу (задание 7)

**Условие.** Выберите три верных ответа из шести. Какие процессы протекают в светозависимых реакциях фотосинтеза?
1) фотолиз воды
2) синтез АТФ за счёт энергии света
3) восстановление НАДФ
4) фиксация углекислого газа
5) образование углеводов в цикле Кальвина
6) окисление ацетил-КоА в цикле Кребса

**Решение.**

- Сначала отсеиваем то, что относится к другой фазе фотосинтеза. **Фиксация CO₂ (4)** и **образование углеводов в цикле Кальвина (5)** — это работа темновой фазы в строме хлоропласта, а не световой.
- **Окисление ацетил-КоА в цикле Кребса (6)** — процесс энергетического обмена в митохондрии, к фотосинтезу отношения не имеет вообще: типичный дистрактор на смешение фотосинтеза с дыханием.
- Остаются три процесса световой фазы, все на мембранах тилакоидов: **фотолиз воды (1)** даёт электроны, протоны и кислород; энергия света запускает **синтез АТФ (2)**; электроны и протоны идут на **восстановление НАДФ до НАДФ·Н (3)**.

**Ответ:** 123 (фотолиз воды, синтез АТФ за счёт энергии света, восстановление НАДФ).

## Разбор: прогноз двух величин (задание 2)

**Условие.** Горшок с растением поставили под прозрачный герметичный колпак на яркий свет, а через час выключили лампу, оставив остальные условия прежними. Как изменятся после этого концентрация углекислого газа под колпаком и количество глюкозы, которое образуется в листьях за час?
Для каждой величины определи характер изменения: 1) увеличится; 2) уменьшится; 3) не изменится.
Запиши выбранные цифры в порядке величин. Цифры могут повторяться.

**Решение.**

- Без света останавливается световая фаза, а вслед за ней и темновая: ей нечем работать без АТФ и НАДФ·Н. Растение перестаёт поглощать CO₂.
- Дыхание при этом продолжается круглые сутки и выделяет CO₂. Значит, углекислого газа под колпаком становится больше: **1**.
- Глюкоза при фотосинтезе образуется в цикле Кальвина, который без продуктов световой фазы встаёт: её образование уменьшается — **2**.
- Ответ — две цифры в порядке величин из условия. За одну неверную позицию ставят 1 балл из 2.

**Ответ:** 12.

## Разбор: эксперимент с фотосинтезом (формат задания 22, методология)

**Условие.** Исследователь помещал побег водного растения в воду и считал пузырьки газа, выделяющиеся за минуту, при разном расстоянии до лампы. Сформулируй нулевую гипотезу, назови независимую и зависимую переменные, объясни, зачем нужен отрицательный контроль и почему остальные условия должны быть одинаковыми.

**Решение.**

- **Нулевая гипотеза** — предположение, что фактор не влияет на результат: «интенсивность освещения не влияет на скорость выделения кислорода побегом».
- **Независимая переменная** — то, что меняет сам исследователь: освещённость (расстояние до лампы). **Зависимая** — то, что измеряют: скорость выделения газа (число пузырьков O₂ в минуту).
- **Отрицательный контроль** — такая же установка без света (побег в темноте). Выделения кислорода там быть не должно; если оно есть, значит газ выделяется не за счёт фотосинтеза и опыт поставлен неверно.
- **Стандартизация.** Температура воды, количество растворённого CO₂, размер побега и время счёта должны быть одинаковыми во всех пробах. Иначе нельзя сказать, что скорость выделения O₂ изменилась именно из-за света: её меняют и температура, и концентрация CO₂.
- Биологическое объяснение результата — это уже формат задания 23 (выводы по эксперименту): свет даёт энергию световой фазе, при фотолизе воды выделяется O₂, поэтому при ярком свете пузырьков больше.

**Ответ:** Нулевая гипотеза: освещённость не влияет на скорость выделения O₂. Независимая переменная — освещённость, зависимая — скорость выделения кислорода. Отрицательный контроль — побег в темноте, он показывает, что газ выделяется именно при фотосинтезе. Остальные условия (температура, CO₂, размер побега) одинаковы, иначе изменение нельзя приписать свету..

## Как решать «выберите три верных ответа из шести» по метаболизму

1. **Определи, о каком процессе спрашивают.** Подготовительный этап в клетке — лизосомы; гликолиз — цитоплазма; цикл Кребса и окислительное фосфорилирование — митохондрия; световая фаза — тилакоиды; темновая фаза (цикл Кальвина) — строма хлоропласта.
2. **Найди среди вариантов процессы из соседней темы.** Дистракторы почти всегда берут из смежного процесса: в вопрос про дыхание подмешивают фотолиз воды, в вопрос про световую фазу — фиксацию CO₂ или цикл Кребса. Такие варианты убирай в первую очередь.
3. **Проверь локализацию, а не только название процесса.** Если процесс назван верно, но место указано неверно (например, «цикл Кребса на мембране тилакоида»), это тоже неверный вариант — читай условие полностью.
4. **Сосчитай, что осталось.** Должно остаться ровно три варианта. Если осталось больше или меньше — вернись и проверь, не пропустил ли дистрактор из соседнего процесса.

## Проверь себя

Вопросы ровно по тем местам, где на ЕГЭ теряют балл. Отвечай, не подглядывая в текст выше.

1. Сколько молекул АТФ образуется суммарно при полном окислении одной молекулы глюкозы (гликолиз + кислородный этап)?
   - 2
   - 36
   - 38 — **верный ответ**
   - 46

   *Пояснение:* Гликолиз в цитоплазме даёт 2 АТФ, кислородный этап в митохондрии — 36 АТФ. Полный итог по школьной конвенции ЕГЭ: 2 + 36 = 38 АТФ. 36 — выход кислородного этапа, если его не сложить с гликолизом, получится неполный ответ.

2. Из чего образуется кислород, выделяемый в световую фазу фотосинтеза?
   - Из углекислого газа
   - Из воды — **верный ответ**
   - Из глюкозы
   - Из НАДФ·Н

   *Пояснение:* Кислород выделяется при фотолизе воды на мембранах тилакоидов. Углекислый газ на этом этапе фотосинтеза ещё не задействован — он вступает в реакцию только в темновой фазе, в цикле Кальвина.

3. Где именно в клетке идёт цикл Кребса?
   - В цитоплазме
   - На кристах митохондрии
   - В матриксе митохондрии — **верный ответ**
   - В строме хлоропласта

   *Пояснение:* Цикл Кребса идёт в матриксе митохондрии. На кристах (складках внутренней мембраны) происходит следующий шаг — перенос электронов по дыхательной цепи и окислительное фосфорилирование.

4. Какой процесс относится к темновой фазе (циклу Кальвина), а не к световой?
   - Фотолиз воды
   - Синтез АТФ за счёт энергии света
   - Фиксация углекислого газа — **верный ответ**
   - Восстановление НАДФ

   *Пояснение:* Фиксация CO₂ и последующий синтез глюкозы идут в строме хлоропласта, в цикле Кальвина, за счёт АТФ и НАДФ·Н, полученных в световой фазе. Остальные три процесса идут на мембранах тилакоидов, в световой фазе.

5. Какие бактерии получают энергию для синтеза органических веществ за счёт окисления сероводорода?
   - Нитрифицирующие
   - Серобактерии — **верный ответ**
   - Железобактерии
   - Молочнокислые

   *Пояснение:* Серобактерии окисляют сероводород до серы или сульфатов и используют выделившуюся энергию для хемосинтеза. Нитрифицирующие бактерии окисляют аммиак и нитриты, железобактерии — соединения двухвалентного железа.

## Какие ошибки делают в заданиях про обмен веществ?

- **Ошибка 1.** **Путают 36 и 38 АТФ.** В пособиях встречаются оба числа. Школьная конвенция ЕГЭ: 36 — выход кислородного этапа в митохондрии, 38 — итог всего окисления глюкозы вместе с гликолизом (2 + 36). Если вопрос про полное окисление глюкозы — отвечай 38.
- **Ошибка 2.** **Помещают фиксацию CO₂ в световую фазу.** Фиксация углекислого газа и синтез глюкозы — это цикл Кальвина, темновая фаза, идёт в строме. Световая фаза работает только с водой, светом, АТФ и НАДФ·Н, на мембранах тилакоидов.
- **Ошибка 3.** **Считают, что кислород при фотосинтезе выделяется из CO₂.** На самом деле источник O₂ — вода, которая расщепляется при фотолизе в световую фазу. Углекислый газ в фотосинтезе становится источником углерода для глюкозы, а не кислорода.
- **Ошибка 4.** **Путают цикл Кребса и гликолиз по месту протекания.** Гликолиз — цитоплазма, без кислорода. Цикл Кребса — матрикс митохондрии, требует кислорода (точнее, требует кислородных условий для работы всей цепи). Смешение этих двух этапов — частый дистрактор в заданиях на соответствие.
- **Ошибка 5.** **Считают, что растение дышит только ночью.** Дыхание в растительной клетке идёт постоянно, круглые сутки. Днём на свету одновременно идёт и фотосинтез, который обычно перекрывает дыхание по объёму газообмена, поэтому суммарно клетка выделяет кислород — но сам процесс дыхания при этом не останавливается.
- **Ошибка 6.** **Путают, что расходуется первым при голодании.** Правильный порядок: сначала гликоген (углеводы), затем жиры, и только в последнюю очередь — белки. Ответ «сначала белки» или «сначала жиры» не учитывает разницу в доступности и функциональной незаменимости резервов.

## Запомни для ЕГЭ

- Гликолиз: цитоплазма, без O₂, 2 АТФ
- Цикл Кребса: матрикс митохондрии
- Подготовительный этап в клетке: лизосомы, АТФ почти нет
- Окислительное фосфорилирование: кристы митохондрии
- Кислородный этап (цикл Кребса + окислительное фосфорилирование): 36 АТФ
- Итого при полном окислении глюкозы: 2 + 36 = 38 АТФ
- Световая фаза: тилакоиды — фотолиз воды, O₂, АТФ, НАДФ·Н
- Темновая фаза: строма — фиксация CO₂, цикл Кальвина, глюкоза
- Кислород фотосинтеза — из воды, а не из CO₂

## На экзамене

- Задания 5 и 6 идут по одному рисунку: в 5 назови цифру структуры (1 балл), в 6 распредели шесть характеристик между структурами 1–2 (2 балла, одна ошибка — 1 балл). Расчёт АТФ отдельным заданием части 1 не стоит — он нужен внутри задачи 27: умножай число молекул глюкозы на 2 (гликолиз), 36 (кислородный этап) или 38 (всего) — смотря что спрашивают.
- Задание 6 (2 балла, повышенный уровень) идёт по тому же рисунку, что и задание 5: шесть характеристик (А–Е) относишь к структурам, обозначенным на рисунке цифрами, например к митохондрии и хлоропласту. Ответ — шесть цифр в порядке букв, одна неверная позиция — 1 балл. Опирайся на признаки: место процесса, кислород, исходные вещества, продукты, источник энергии для АТФ.
- Задание 7 — выбор трёх верных из шести (2 балла, порядок цифр не важен, одна ошибка — 1 балл). Сортируй варианты по локализации: цитоплазма, лизосомы, митохондрия (матрикс или кристы), хлоропласт (тилакоиды или строма). Правильно названный процесс с неправильным местом — всё равно неверный вариант.
- В задании 5 по рисунку узнают органоид: митохондрию — по кристам, хлоропласт — по стопкам тилакоидов (гранам).
- Задание 2 по этой теме — прогноз по описанному опыту: как изменятся две величины (например, CO₂ под колпаком и образование глюкозы после выключения света). Ответ — две цифры из трёх вариантов (1 — увеличится, 2 — уменьшится, 3 — не изменится), цифры могут повторяться.
- Увидел в вариантах и «фотолиз воды», и «цикл Кребса» одновременно — проверь внимательно, о каком органоиде спрашивает условие: это классический способ смешать фотосинтез и дыхание в одном списке дистракторов.
- В задании 22 методологического типа (гипотеза, независимая и зависимая переменные, контроль) метаболизм может быть темой эксперимента — например, про скорость дыхания или фотосинтеза при разных условиях. Формулируй нулевую гипотезу (предположение, что фактор не влияет на результат) и называй обе переменные явно, а не только описывай, что наблюдали. Не забудь отрицательный контроль и одинаковые остальные условия. В задании 23 по тому же опыту просят объяснить результаты — там нужна биология процесса: фотолиз воды, световая и темновая фазы, дыхание.
- Задание 27 (3 балла, высокий уровень) чаще всего — задача по таблице генетического кода или на число хромосом и ДНК при делении; эти форматы разобраны в темах о биосинтезе белка и о делении клетки. По метаболизму тренируй расчёт вида «в диссимиляцию вступило N молекул глюкозы»: АТФ после гликолиза, после кислородного этапа, всего — и каждое число с пояснением.

## Словарь темы

- **Метаболизм** — Совокупность всех химических реакций клетки: пластического обмена (сборка молекул, затраты энергии) и энергетического обмена (распад молекул, добыча энергии).
- **Пластический обмен (ассимиляция, анаболизм)** — Синтез сложных органических веществ из простых с затратой энергии: биосинтез белка, фотосинтез, хемосинтез.
- **Энергетический обмен (диссимиляция, катаболизм)** — Расщепление сложных органических веществ до простых с высвобождением энергии, которая запасается в АТФ. Основной путь — клеточное дыхание.
- **Гликолиз** — Бескислородное расщепление глюкозы до пирувата в цитоплазме клетки; даёт 2 молекулы АТФ на одну молекулу глюкозы.
- **Цикл Кребса** — Цепь реакций окисления в матриксе митохондрии, поставляющая переносчики электронов для электрон-транспортной цепи.
- **Окислительное фосфорилирование** — Синтез АТФ на кристах митохондрии за счёт энергии, высвобождаемой при переносе электронов по дыхательной цепи на кислород; основной источник АТФ клетки.
- **Фотолиз воды** — Расщепление молекулы воды светом в световой фазе фотосинтеза на мембранах тилакоидов; источник выделяемого клеткой кислорода.
- **Цикл Кальвина** — Совокупность реакций темновой фазы фотосинтеза в строме хлоропласта: фиксация CO₂ и синтез глюкозы за счёт АТФ и НАДФ·Н, полученных на свету.
- **Хемосинтез** — Синтез органических веществ из неорганических за счёт энергии окисления неорганических соединений (аммиака, сероводорода, соединений железа); свойствен некоторым бактериям.

## Частые вопросы

### Что такое метаболизм?

Метаболизм (обмен веществ) — совокупность всех химических реакций клетки: пластического обмена, при котором сложные молекулы собираются с затратой энергии, и энергетического обмена, при котором молекулы расщепляются, а энергия запасается в АТФ.

### Чем пластический обмен отличается от энергетического?

Пластический обмен (ассимиляция) синтезирует сложные вещества из простых и тратит энергию: биосинтез белка, фотосинтез, хемосинтез. Энергетический (диссимиляция) расщепляет сложные вещества до простых и запасает высвободившуюся энергию в АТФ; его основной путь — клеточное дыхание.

### Сколько АТФ образуется при полном окислении глюкозы?

В школьном счёте — 38 молекул: 2 АТФ даёт гликолиз в цитоплазме, 36 — кислородный этап в митохондриях. На подготовительном этапе энергия выделяется в виде тепла и в АТФ почти не запасается.

### Чем световая фаза фотосинтеза отличается от темновой?

Световая фаза идёт на мембранах тилакоидов: свет поглощает хлорофилл, происходит фотолиз воды, выделяется кислород, образуются АТФ и НАДФ·Н. Темновая фаза идёт в строме хлоропласта: в цикле Кальвина фиксируется CO₂ и синтезируется глюкоза.

### Как решать «выберите три верных ответа из шести» по метаболизму?

Шаги такие: 1) определи, о каком процессе спрашивают; 2) найди среди вариантов процессы из соседней темы; 3) проверь локализацию, а не только название процесса; 4) сосчитай, что осталось.

## Источники

- [Демоверсия, спецификация и кодификатор ЕГЭ 2027 по биологии (архив ФИПИ)](https://doc.fipi.ru/ege/demoversii-specifikacii-kodifikatory/2027/bi_11_2027.zip). ФИПИ, проект 2027 года.
- [ФИПИ: демоверсии, спецификации и кодификаторы ЕГЭ 2027](https://fipi.ru/ege/demoversii-specifikacii-kodifikatory). ФИПИ, проект 2027 года.
- Федеральный государственный образовательный стандарт среднего общего образования (приказ Минобрнауки России от 17.05.2012 № 413, в редакции приказа Минпросвещения России от 12.08.2022 № 732)
- Федеральная образовательная программа среднего общего образования (приказ Минпросвещения России от 18.05.2023 № 371)

**Соответствие кодификатору ЕГЭ 2027** (проект ФИПИ): 2.4 «Ассимиляция и диссимиляция. Фотосинтез, хемосинтез, брожение, энергетический обмен».

**Что сверено по документам:**

- Тема соответствует коду 2.4 кодификатора ФИПИ по биологии: обмен веществ и превращение энергии (метаболизм), пластический и энергетический обмен, фотосинтез, хемосинтез, дыхание.
- Гликолиз идёт в цитоплазме и даёт 2 молекулы АТФ на молекулу глюкозы; кислородный этап (цикл Кребса в матриксе митохондрии + окислительное фосфорилирование на кристах) даёт 36 АТФ; итог полного окисления глюкозы — 38 АТФ.
- Кислород, выделяемый в световую фазу фотосинтеза, образуется из воды при фотолизе, а не из CO₂; фиксация CO₂ происходит в темновую фазу (цикл Кальвина) в строме хлоропласта.
- В митохондриях эукариотической клетки из процессов энергетического обмена протекают цикл Кребса, перенос электронов по дыхательной цепи и окислительное фосфорилирование; гликолиз и образование пирувата из глюкозы идут в цитоплазме, а не в митохондрии.
- Хемосинтез — синтез органических веществ из неорганических за счёт энергии окисления неорганических соединений; нитрифицирующие бактерии окисляют аммиак/нитриты, серобактерии — сероводород, железобактерии — соединения двухвалентного железа; открытие принадлежит С. Н. Виноградскому.
- Фотосинтез и дыхание — зеркальные по итоговому уравнению процессы (6CO₂ + 6H₂O + свет → C₆H₁₂O₆ + 6O₂ при фотосинтезе; C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O + энергия при дыхании); растительная клетка дышит непрерывно, а не только в темноте.
- При длительном голодании организм сначала расходует запасы гликогена (углеводов), затем жиры как наиболее энергоёмкий резерв, и только в последнюю очередь — белки, поскольку они выполняют структурную и ферментативную функции.
- Пластический обмен (ассимиляция, анаболизм) — синтез сложных веществ с затратой энергии; энергетический обмен (диссимиляция, катаболизм) — распад сложных веществ с высвобождением энергии, запасаемой в АТФ.
- Соответствие характеристик органоидам: цикл Кребса, окисление ПВК с поглощением O₂, основная масса АТФ за счёт окисления органики — митохондрия; хлорофилл, фиксация CO₂ в строме, фотолиз воды — хлоропласт.
- Форматы заданий по документам ФИПИ: 2 — прогноз изменения двух величин (ответ из двух цифр, Б, 2 балла); 3 — расчёт числом (Б, 1; коды 2.2, 2.3, 2.5, 2.6, 7.4 — метаболизм 2.4 в него не входит); 5 — цифра структуры на рисунке (Б, 1); 6 — соответствие характеристик структурам на рисунке задания 5 (П, 2); 7 — выбор трёх из шести (Б, 2); 22 — методология эксперимента: гипотеза, переменные, контроль (П, 3); 23 — выводы по эксперименту (В, 3); 27 — задача (В, 3).
- Иллюстрации: электронные микрофотографии хлоропласта (Anemone sp.) и митохондрий (лёгкое млекопитающего) взяты с Wikimedia Commons под лицензиями CC BY-SA 3.0 и PD (PD-author).

## Связанные материалы

- [Разбор задания на ЕГЭ](https://neuromisha.ru/ege/biologiya/zadanie-5/)
- [Термины по биологии: словарь из 100 понятий для ЕГЭ и школы](https://neuromisha.ru/materialy/biologiya-terminy-i-zadachi-ege/)

---

Источник: https://neuromisha.ru/teoriya/biologiya/obmen-veschestv-i-prevraschenie-energii/ — НейроМиша, Редакция НейроМиши.