Совокупность химических превращений в организме называют метаболизмом. Различают пластический и энергетический обмен. Синтез сложных веществ из простых называют анаболизмом. Иначе— пластический обмен. Расщепление компонентов питания — это катаболизм. Другое название — энергетический обмен….
Пластический обмен
Пластический обмен именуют ассимиляцией. Из низкомолекулярных веществ — мономеров собираются необходимые для жизнедеятельности сложные соединения. Почему ассимиляция называется пластическим способом обмена? Потому что синтезированные соединения служат строительными материалами для формирования тканей.
Важно! Ассимиляция (пластический) выполняет функцию производства строительного материала для формирования тканей.
Ассимиляцией управляет генетический аппарат, поэтому каждая клетка синтезирует практически такие же соединения из которых состоит сама. Химические реакции проходят с потреблением энергии. Главными веществами, необходимыми для протекания реакций, являются протеины, углеводы, а также липиды.
У разных типов организмов обмен веществ и энергии происходит неодинаково. Зеленые растения осуществляют фотосинтез, при котором, на свету из H2O, а также оксида углерода получают моносахариды. Примитивные организмы, лишенные хлорофилла, способны синтезировать строительный материал во тьме. Такой процесс получил название «хемосинтез». Животные получают готовые питательные вещества, которые расщепляют для последующей переработки.
Важно!Процессы ассимиляции протекают при помощи фотосинтеза, хемосинтеза или биосинтеза.
Фотосинтез
Что характеризует энергетический обмен в растительной клетке? Присутствие хлорофилла с помощью которого осуществляется фотосинтез по следующей схеме:
При постоянном освещении фотосинтез невозможен. Фотоны активирует воду, удаляя из нее кислород, который препятствует процессу. Во тьме происходит реакция синтеза с участием энергоносителя — АТФ по следующей схеме:
Из простых сахаров, а также неорганических соединений азота синтезируются аминокислоты. Избыток низкомолекулярных углеводов аккумулируется тканями в форме крахмала и жиров.
Важно! Для осуществления фотосинтеза необходимо чередование светлого и темного периодов.
Хемосинтез
Бактерии приспособились добывать энергию, активируя ионы водорода посредством химических реакций с неорганическим веществами. Нитрифицирующие организмы делают азотоводород азотной кислотой:
Железобактерии переводят Fe2+ в Fe3+.
Сульфурбактерии синтезируют серную кислоту из сероводорода:
Дальнейшие превращения углекислоты в моносахариды происходит по схеме темной стадии фотосинтеза.
Синтез белков
Процесс характерен для животных и грибов, получающих готовую пищу, подвергающуюся катаболизму, о котором будет подробнее сказано ниже. Они расщепляют поступающие протеины до аминокислот. Попадая в клетку, мономеры соединяются так, как диктует генетический кодировка ДНК клеточного ядра. Эта сложная процедура — трансляция, протекает в рибосомах при участии РНК.
Важно! Синтез белков осуществляется клеточным ядром при участии ДНК и РНК.
Энергетический обмен в клетке
Катаболизм или диссимиляция — это процесс расщепления сложных соединений на простые с участием кислорода или без него. В обоих случаях высвобождается энергия, которая аккумулируется макроэргическими молекулами — АТФ, содержащими три фосфорнокислых остатка.
Где происходит энергетический способ обмена? Он протекает внутри клеток, а также вне их, проходя следующие этапы:
- Предварительный,
- Анаэробное брожение,
- Клеточное дыхание.
Предварительный этап
Эта фаза протекает в алиментарном тракте. Посредством пищеварительных ферментов сложные вещества дробятся на простые, способные всосаться из кишечной трубки. Протеины распадаются до аминокислот. Углеводы становятся моносахаридами.
Главным источником энергии является глюкоза. Жиры расщепляются до карбоновых кислот, а также многоатомного спирта — глицерина. При распаде каждой разновидности питательных веществ образуется неодинаковое количество энергии. (таблица)
Транснациональная система мер определяет энергоемкость компонентов питания Джоулями. Одна Ккал равна 4,2 КДж. При окислении каких веществ освобождается больше энергии? Самыми калорийными компонентами пищи являются жиры, потому что состоят, преимущественно из высокомолекулярных карбоновых кислот. Так, Пальмитат (C16 H32 O2) содержит 12,5% кислорода, а глюкоза — 53,3. Материала для окисления у жирной кислоты больше, следовательно, энергоемкость выше. Поэтому калорийность липидов превышает питательность белков и углеводов в 2,25 раза.
Калорийность углеводов и протеина в 2,25 раза ниже, чем у жиров.
Анаэробное брожение
Невыгодная, с точки зрения извлечения энергии, процедура, которую именуют гликолизом. Альтернативное название — биологическое или неполное окисление. Оно протекает без использования O2. Выделяются богатые энергией водород, и метан, которые не окисляются. У разных организмов процессы протекают неодинаково. venus-escort
Дрожжевые грибки, некоторые бактерии, а также растения образуют спирты, ацетон, карбоновые кислоты. Это свойство используют при производстве алкоголя, сыров и заквашивании теста. Химическая реакция протекает, преимущественно, по следующему сценарию:
Молочнокислые микроорганизмы сбраживают углеводы до лактата. Это свойство бактерий применяют для изготовления кефира, йогурта, сыров, прочих изделий. Химическая реакция протекает по следующему сценарию:
У грибов, человека, других млекопитающих, энергетический обмен в клетке представляется сбраживанием углеводов до пировиноградной кислоты:
Все разновидности гликолиза, независимо от конечного продукта, сопровождаются выделением двух АТФ на молекулу глюкозы.
Клеточное дыхание
Что характеризует энергетический обмен в живой клетке? Под воздействием тканевых ферментов кислород высвобождается из эритроцита, проникает через мембрану, поступает в биологическую печь — митохондрию. Там он поддерживает низкотемпературное горение с образованием воды, а также окисла углерода. Последний ферменты удаляют из клетки, присоединяя к молекуле гемоглобина. Эритроциты доставляют отработанный шлак легким, где при помощи выдоха отработанный газ покидает организм.
Для осуществления биологического горения необходимы энзимы, которые вырабатываются лизосомами, а также АДФ — макроэнергические молекулы, содержащие не три, а два фосфорнокислых радикала.
Для извлечения энергии глюкоза и алкоголь предварительно превращаются в лактат. Дальнейшие преобразования представляются приведенным ниже уравнением:
Митохондрии умеют извлекать энергию из пирувата при менее эффективном выходе молекул АТФ.
Взаимосвязь анаболизма и катаболизма
Метаболизм представляется сочетанием процессов синтеза и расщепления. В организме такое преобразование происходит при температуре тела посредством биокатализаторов — ферментов. Функция пластического обмена заключается в синтезе необходимых организму соединений — протеинов, карбогидратов, липидов, АТФ, ферментов, прочих биологически деятельных веществ. Ассимиляция происходит с потреблением энергии, которая высвобождается органеллами.
Важно! Обмен веществ и энергии осуществляется при единовременном протекании процессов ассимиляции, а также диссимиляции.
Пластический и энергетический обмен. Биология 8 класс.
Метаболизм. Энергетический обмен. Для чего мы дышим?
Вывод
Метаболизм является сочетанием одномоментно происходящих процессов — это пластический и энергетический обмен. Практически все превращения происходят в цитоплазме или специальных органеллах клетки. Оба процесса взаимосвязаны, являются необходимыми для осуществления жизнедеятельности любого организма.