Процесс преобразования внешних веществ в энергию и совокупность реакций, в результате которых образуются сложные органические вещества, необходимые для функционирования организма, называется метаболизмом или обменом веществ. Основными процессами обмена являются ассимиляция и диссимиляция, которые тесно связаны между собой.
Метаболизм
Обмен веществ происходит на клеточном уровне, но начинается с процесса пищеварения и дыхания. В обмене веществ участвуют органические соединения и кислород.
Питательные вещества попадают в желудочно-кишечный тракт с пищей и начинают расщепляться в полости рта. В результате пищеварения молекулы веществ через ворсинки кишечника попадают в кровь и разносятся к каждой клетке. Кислород поступает в легкие при дыхании, а также переносится кровью.
Ассимиляция и диссимиляция в обмене веществ — два взаимосвязанных процесса, протекающих параллельно:
- ассимиляция или анаболизм – совокупность процессов синтеза органических веществ с затратой энергии;
- диссимиляция или катаболизм — это процесс разложения или окисления, в результате которого образуются более простые органические и неорганические вещества и энергия.
Диссимиляцию называют энергетическим метаболизмом, поскольку основной целью процесса является получение энергии. Ассимиляцию называют пластическим обменом, поскольку энергия, выделяющаяся в результате диссимиляции, используется для построения тела.
Клеточный обмен
Процессы ассимиляции и диссимиляции веществ, происходящие в клетке, играют важную роль для всего организма. Энергия получается из поступающих веществ в цитоплазму и митохондрии. В ходе диссимиляции образуются молекулы АТФ (аденозинтрифосфата). Это универсальный источник энергии, который участвует в дальнейших обменных процессах. Ход катаболизма на примере распада крахмала описан в таблице.
|
Диссимиляция |
Где это происходит |
Результат |
|
Подготовительный |
Пищеварительный тракт многоклеточных животных |
Распад белков, жиров и углеводов, поступающих в организм, на более простые соединения: – белки – к аминокислотам; – жир – жирным кислотам и глицерину; – сложные углеводы (крахмал) – в глюкозу. На этом этапе вся энергия теряется в виде тепла. |
|
Гликолиз |
В цитоплазме |
Бескислородное расщепление глюкозы до пировиноградной кислоты с выделением энергии. Большая часть (60%) энергии исчезает в виде тепла, остальная часть (40%) используется для образования двух молекул АТФ. Затем, без доступа кислорода, пировиноградная кислота превращается в молочную кислоту |
|
Внутриклеточное дыхание |
В митохондриях |
Разложение пировиноградной кислоты с участием кислорода. Образуются вода и углекислый газ – конечные продукты распада и 36 молекул АТФ. И на этом этапе около 55% энергии рассеивается в виде тепла, а около 45% преобразуется в энергию химических связей АТФ |
АТФ содержит:
- аденин – азотистое основание;
- рибоза – моносахарид;
- три остатка фосфорной кислоты.
АТФ является высокоэнергетическим соединением и при гидролизе (взаимодействии с водой) выделяет значительное количество энергии, которая используется для восстановления и развития организма, поддержания температуры тела, а также участвует в химических реакциях в процессе усвоения. Сложные вещества, характерные для данного организма, синтезируются из более простых веществ в процессе анаболизма.
Примеры ассимиляции:
- рост клеток;
- регенерация тканей;
- формирование мышц;
- лечение раны.
Процессы обмена веществ регулируются гормонами. Например, адреналин сдвигает обмен веществ в сторону диссимиляции, а инсулин – в сторону ассимиляции.
Все метаболические реакции катализируются специфическими ферментами.
Автотрофы и гетеротрофы
Все живые организмы в зависимости от способа питания делятся на автотрофы и гетеротрофы. К автотрофам относятся растения и некоторые бактерии, синтезирующие органические вещества из неорганических. Такие организмы самостоятельно создают все необходимые для жизни вещества.
В растениях процесс ассимиляции называется фотосинтезом. В качестве источника энергии для синтеза органических веществ используется солнечный свет. Это основной источник энергии!
Гетеротрофы – организмы, использующие готовые органические соединения для получения энергии и поддержания жизнедеятельности. К гетеротрофам относятся все животные, грибы, большинство бактерий и растений-паразитов. Органические вещества из пищи поступают в организм, где начинаются процессы анаболизма и катаболизма с высвобождением энергии и получением необходимых веществ.
Что мы узнали?
На уроке биологии 9 класса мы узнали об основных процессах, составляющих обмен веществ – ассимиляции (анаболизме) и диссимиляции (катаболизме). В результате катаболизма образуются простые органические вещества, из которых в процессе ассимиляции синтезируются сложные вещества, необходимые организму.
Комментирование закрыто