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
Одномембранные органеллы – лизосомы в любой эукариотической клетке
Пищеварительные вакуоли одноклеточных 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.

Ассимиляция и диссимиляция

Рис. 1. Формула АТФ.

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.

Ассимиляция и диссимиляция

Рис. 2. Метаболический процесс.

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.

Ассимиляция и диссимиляция

Рис. 3. Сравнение автотрофов и гетеротрофов.

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.