Ассимиляция и диссимиляция метаболизм конспект

Клеточный обмен

Происходящие в клетке процессы ассимиляции и диссимиляции веществ играют важную роль для всего организма. Получение энергии из поступающих веществ происходит в цитоплазме и митохондриях. В ходе диссимиляции образуются молекулы АТФ (аденозинтрифосфат).

Диссимиляция	Где происходит	Результат
Подготовительный	Пищеварительный тракт многоклеточных животных Одномембранные органоиды – лизосомы в любой эукариотной клетке Пищеварительные вакуоли одноклеточных животных	Расщепление поступивших в организм белков, жиров, углеводов до более простых соединений: – белки – до аминокислот; – жиры – до жирных кислот и глицерина; – сложные углеводы (крахмал) – до глюкозы. На этой стадии вся энергия рассеивается в виде тепла.
Гликолиз	В цитоплазме	Бескислородное расщепление глюкозы до пировиноградной кислоты с образованием энергии. Большая часть (60 %) энергии рассеивается в виде тепла, оставшаяся часть (40 %) используется для образования двух молекул АТФ. В дальнейшем без доступа кислорода пировиноградная кислота превращается в молочную кислоту
Внутриклеточное дыхание	В митохондриях	Расщепление пировиноградной кислоты с участием кислорода. Образуется вода и углекислый газ – – конечные продукты распада и 36 молекул АТФ. И на этой стадии примерно 55 % энергии рассеивается в виде тепла, и примерно 45 % переходит в энергию химических связей АТФ

В состав АТФ входят:

• аденин – азотистое основание;
• рибоза – моносахарид;
• три остатка фосфорной кислоты.

Рис. 1. Формула АТФ.

АТФ является макроэргическим соединением и при гидролизе (взаимодействии с водой) высвобождает значительное количество энергии, которая идёт на восстановление и развитие организма, поддержание температуры тела, а также участвует в химических реакциях в процессе ассимиляции. Из более простых веществ в ходе анаболизма синтезируются сложные вещества, характерные для данного организма.

Примеры ассимиляции:

• рост клеток;
• обновление тканей;
• формирование мышц;
• заживление ран.

Рис. 2. Процесс метаболизма.

Процессы обмена веществ регулируются гормонами. Например, адреналин сдвигает обмен веществ в сторону диссимиляции, а инсулин – в сторону ассимиляции.
Все реакции метаболизма катализируются специфическими ферментами.

Что такое энергетический обмен

Определение

Энергетический обмен (катаболизм) — комплекс химических реакций поэтапного разложения органических веществ, сочетающихся с выплеском энергии, которая употребляется клеткой не сразу, а сохраняется в виде аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ) и подобных высокоэнергетических образований.

АТФ формируется в клетках всех организмов в ходе фосфорилирования — слияния неорганического фосфата и аденозиндифосфата (АДФ).

Пример диссимиляции (катаболизма): гидролиз полимеров до мономеров и разложение до низкомолекулярных образований.

Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут

Этапы энергетического обмена у животных

Подготовительный этап

Он характеризует разложение сложных органических молекул до простых. Полисахариды распадаются до моносахаридов, липиды делятся на глицерин и жирные кислоты, белки расщепляются до аминокислот. Так функционирует пищеварение.

У многоклеточных организмов (животные, человек) он протекает в желудочно-кишечном тракте с применением пищеварительных ферментов. У одноклеточных — под воздействием ферментов лизосом.

Энергии производится мало, она распространяется в форме тепла, не производя АТФ.

Бескислородное окисление (гликолиз)

Оно осуществляет запуск процесса ферментативного разложения органических веществ, которые создаются в течение подготовительного этапа. Кислород в этом процессе участия не принимает.

Биологическое значение гликолиза состоит в поэтапном расщеплении и окислении глюкозы, аккумулировании энергии в виде двух молекул АТФ. Бескислородное разложение глюкозы протекает в цитоплазме клеток.

Примечание

Пировиноградная кислота (ПВК) преобразуется в молочную кислоту. Особенность молочной кислоты в том, что образуясь из-за дефицита кислорода и при перенапряжении мышечной ткани, у человека проявляется в виде боли.

По причине дефицита кислорода в клетках растений из ПВК происходит деление на этиловый спирт и углекислый газ (спиртовое брожение).

Кислородное окисление (дыхание)

Оно осуществляется на кристах митохондрий. Технологию этого этапа можно описать так: при дыхании пировиноградная кислота окисляется до углекислого газа и воды. Энергия откладывается в 36 молекулах АТФ (34 — в цикле окислительного фосфорилирования, 2 — в цикле Кребса).

Решением проблемы выработки энергии при дефиците глюкозы является использование белков и липидов, но углеводы играют главную роль в энергетическом обмене. 

«Обмен веществ»

Обмен веществ — совокупность реакций пластического и энергетического обменов.

Пластический и энергетический обмен, их взаимосвязь.

Пластический обмен {ассимиляция) — совокупность реакций синтеза сложных органических веществ (белков, жиров, углеводов и нуклеиновых кислот) из более простых. Энергетический обмен (диссимиляция) — совокупность реакций, обеспечивающих клетку энергией, в ходе которых происходит расщепление и окисление сложных органических веществ.

 Этапы обмена веществ:

• поступление веществ в организм;
• изменение веществ в ходе ассимиляции и диссимиляции;
• выведение конечных продуктов обмена.

Водно-минеральный обмен в организме.

Суточная потребность организма в воде в среднем составляет 2-2,5 л. Вода поступает в организм при питье (около 1 л), с пищей (около 1 л), небольшое количество (300— 350 мл) ее образуется в результате окисления органических веществ. Вода всасывается в кишечнике (тонком и толстом), ротовой полости и желудке. Из организма вода выводится с мочой (1,2-1,5 л), с потом (500-700 мл), выдыхаемым воздухом (350-800 мл), калом (100-150 мл).

Минеральные соли в организме могут быть в твердом состоянии в виде кристаллов — Са₃(Р0₄)₂ и СаСО₃ в костной ткани; в диссоциированном состоянии в виде катионов и анионов. Анионы создают фосфатную буферную систему, поддерживающую внутри клеток слабокислую среду (pH 6,9), и бикарбонатную буферную систему, поддерживающую слабощелочную реакцию внеклеточной среды (pH 7,4). Общее количество минеральных солей около 4,5%. Потребности организма в них удовлетворяются продуктами питания. Железа много в яблоках, йода — в морской капусте, кальция — в молочных продуктах. Человеку необходимо постоянное поступление натрия и хлора (до 10 г поваренной соли в сутки). Всасывание солей происходит вместе с водой в толстом кишечнике. Попавшие в кровь минеральные соли доставляются клеткам. Излишки минеральных солей выводятся с мочой, потом и калом.

Обмен белков.

Суточная потребность организма в белках составляет 72-92 г. Источником белков являются преимущественно продукты животного происхождения. По содержанию аминокислоты белки делятся на полноценные (белки молока, мяса, рыбы и др.) и неполноценные, которые не содержат ни одной из незаменимых аминокислот. Особенно важны десять незаменимых аминокислот, не синтезируемых в организме (лизин, валин, лейцин, изолейцин, треонин, фенилаланин, триптофан, метионин, аргинин, гистидин).

Протеолитические ферменты расщепляют белки до полипептидов и аминокислот. Аминокислоты всасываются в кровеносные капилляры ворсинок тонкого кишечника и разносятся кровью по организму. В клетках из них образуются белки, свойственные организму. При избытке белки преобразуются в углеводы и жиры. Часть аминокислот, не использованных в синтезе белка, окисляется с освобождением энергии (17,6 кДж на 1 г вещества) и образованием воды, диоксида углерода, аммиака и др. Аммиак в печени превращается в мочевину. Продукты диссимиляции белков выводятся с мочой, потом и частично с выдыхаемым воздухом.

Обмен жиров.

Суточная потребность организма в жирах составляет 81-110 г. Животные жиры поступают в организм в виде сливочного масла, сыра, сметаны, свиного сала; растительные — в виде растительного масла. Липолитические ферменты расщепляют жиры до глицерола и жирных кислот. Жиры всасываются в лимфу, затем поступают в кровь и разносятся по всем клеткам. Часть жира, попавшего в клетки, является строительным материалом. Большая же его часть откладывается в подкожной клетчатке. При окислении 1 г жира выделяется 38,9 кДж энергии. Жиры могут синтезироваться из углеводов и белков. Конечные продукты окисления жиров — диоксид углерода и вода, удаляются с выдыхаемым воздухом, мочой, потом.

Обмен углеводов.

В сутки человек должен получать 358—484 г углеводов. Основной их источник — продукты растительного происхождения (картофель, хлеб). Углеводы в организме могут образовываться из белков и жиров. Амилолитические ферменты расщепляют углеводы до дисахаридов и моносахаридов. Моносахариды всасываются в кровеносные капилляры ворсинок кишечника и разносятся кровью по организму. Избыток глюкозы превращается в печени в гликоген. При чрезмерном поступлении углеводов они превращаются в жиры. В клетках глюкоза окисляется до диоксида углерода и воды, которые удаляются с выдыхаемым воздухом, мочой, потом, при этом выделяется энергия (17,6 кДж на 1 г глюкозы).

Это конспект по биологии в 8 классе по теме «Обмен веществ». Выберите дальнейшие действия:

• Перейти к следующему конспекту: Витамины и их роль в обмене веществ.
• Вернуться к списку конспектов по Биологии.
• Проверить знания по Биологии.

Совокупность реакций ассимиляции и диссимиляции

Исходным условием жизнеспособности клетки и многоклеточных организмов является стабильность внутренней среды — гомеостаз.

Устойчивость биологической среды опирается на реакции обмена веществ — ассимиляцию (анаболизм) и диссимиляцию (катаболизм).

Определение

Пластический обмен (анаболизм) представляет собой систему химических реакций создания сложных веществ из простых. Например, углерод производят углекислый газ и вода во время фотосинтеза.

К пластическому обмену принадлежат:

• фотосинтез;
• хемосинтез;
• биосинтез.

Этот тип обмена наиболее выражен у развивающихся организмов.

Взаимосвязь ассимиляции и диссимиляции

Постоянный обмен веществ с окружающей средой — одно из основных свойств живых систем. В клетках непрерывно идут процессы биосинтеза (пластический обмен), т.е. из простых соединений образуются сложные. Все процессы синтеза идут с поглощением энергии. Примерно с такой же скоростью идет и расщепление сложных молекул до более простых с выделением энергии (энергетический обмен). Благоларя этим процессам сохраняетея относительное постоянство состава клеток.

Совокупность реакций ассимиляции и диссимиляции, лежащих в основе жизнедеятельности и обусловливающих связь организма с окружающей средой, называется обменом веществ.

Для реакций обмена характерна высокая упорядоченность. Каждая реакция протекает с участием специфических белков-ферментов. Они располагаются в основном на мембранах органоидов и в гиалоплазме клеток в строго определенном порядке, что обеспечивает необходимую последовательность реакций.

Пластический и энергетический обмены неразрывно связаны. Они являются противоположными сторонами единого процесса обмена веществ. Реакции биосинтеза нуждаются в затрате энергии, которая поставляется реакциями энергетического обмена. Для осуществления реакций энергетического обмена необходим постоянный биосинтез ферментов и структур органоидов, которые в процессе жизнедеятельности постепенно разрушаются.

Читайте: Химический состав клетки #48

Пластический обмен

Пластическим обменом называется совокупность реакций биологического синтеза, идущих с поглощением энергии, при котором из поступивших в клетку веществ образуются вещества, специфические для данной клетки. К пластическому обмену относится фотосинтез, биосинтез белков, синтез нуклеиновых кислот, жиров и углеводов.

По типу питания живые организмы делятся на две группы гетеротрофные и автотрофные.

Гетеротрофными называются организмы, использующие в качестве пищи (источника энергии) готовые органические соединения. К гетеротрофам относятся большинство бактерий и протистов, грибы и животные.

Автотрофными называются организмы, способные синтезировать из неорганических веществ органические, являющиеся строительным материалом и источником энергии. К ним относятся некоторые бактерии и протисты и все зеленые растения. Автотрофные организмы подразделяются на хемосинтезирующие и фотосинтезирующие. Хемосинтезирующие (бактерии) потребляют энергию, выделяющуюся при окислении некоторых неорганических соединений (сероводорода, серы, аммиака, водорода и др.), а фотосинтезирующие (растения) используют энергию света.

Схема процесса фотосинтеза

Способность зеленых растений синтезировать в хлоропластах органические вещества из СО₂ и Н₂О при участии солнечного света называется фотосинтезом. Фотосинтез протекает в две фазы: световую и темновую.

В световую фазу при поглощении квантов света электроны хлорофилла «возбуждаются» и некоторые из них отрываются от молекул хлорофилла и переходят от одного переносчика к другому по электронтранспортной цепи, накапливаясь преимущественно на внешней стороне мембраны тилакоидов. Одновременно под действием света происходит фотолиз воды с образованием ионов Н+ и ОН—. Ионы Н+ накапливаются преимущественно на внутренней стороне мембран тилакоидов. Таким образом на мембранах создается разность потенциалов (достигает 200 мВ), под действием которой Н+ проходят через ионные каналы мембран на наружную их поверхность. Выделяющаяся при этом энергия используется ферментами для присоединения остатка фосфорной кислоты к АМФ или АДФ с образованием АТФ. На наружной поверхности мембран электроны присоединяется к иону водорода (Н+), восстанавливая его до атома (Н). Далее атомы водорода соединяются с никотинамидадениндинуклеотидфосфатом (НАДФ) и восстанавливают его до НАДФН + Н+. Ионы гидроксида, оставшись без противоионов Н+, отдают свои электроны и превращаются в свобоцные радикалы ОН‚ которые‚ взаимодействуя друг с другом, образуют воду и свободный кислород: 4ОН —> 2Н₂О + 0₂. Электроны гидроксильных групп возвращаются в молекулу хлорофилла на место ранее оторвавшихся. Таким образом, в световую фазу фотосинтеза, которая протекает на мембранах тилакоидов и гран хлоропластов только на свету, происходят процессы:

• фотолиз воды с выделением кислорода;
• восстановление НАДФ до НАДФ.Н + Н+;
• синтез АТФ.

В темновую фазу фотосинтеза накопленная в световую фазу энергия используется для синтеза моносахаридов из диоксида углерода (поступает из воздуха через устьица) и водорода (отсоединяется от НАДФ.Н + Н+) путем сложных ферментативных реакций. В итоге получается: 6CO₂ + 24H –> C₆H₁₂O₆ + 6H₂O

В дальнейшем могут образовываться ди-‚ полисахариды и другие органические соединения (аминокислоты, жирные кислоты и др.). Этот процесс протекает в строме хлоропластов как на свету, так и в темноте. Коэффициент полезного действия фотосинтеза достигает 60%.

При фотосинтезе энергия солнца аккумулируется в химических связях органических соединений, которые идут на питание всех гетеротрофов. При этом атмосфера обогащается кислородом и очищается от избытка диоксида углерода.

Читайте: Клеточное ядро как важнейший компонент клетки #47