В биологии обмен веществ – это совокупность тесно связанных процессов, обеспечивающих связь живых организмов с окружающей средой. Целью обмена веществ является производство сложных веществ и снабжение организма энергией.
Определение
Клеточный метаболизм включает множество химических реакций, которые происходят в органеллах и необходимы для поддержания жизни.
Обмен веществ включает в себя два процесса:
- катаболизм (диссимиляция, энергетический обмен) – совокупность химических реакций, направленных на расщепление сложных веществ с образованием энергии;
- анаболизм (ассимиляция, пластический обмен) — реакции биосинтеза, при которых образуются сложные органические вещества с затратой энергии.
Оба процесса происходят одновременно и находятся в равновесии. Вещества, участвующие в анаболизме и катаболизме, поступают из внешней среды. Для нормального обмена веществ в животной клетке необходимы белки, жиры, углеводы, кислород и вода. Растениям необходима вода, кислород и солнечный свет.
Диссимиляция и ассимиляция – взаимосвязанные процессы, не происходящие в разрыве друг от друга. Чтобы происходил анаболизм, необходима энергия, которая выделяется в процессе катаболизма. Для расщепления (диссимиляции) необходимы ферменты, которые синтезируются в процессе ассимиляции.
Катаболизм и анаболизм
Диссимиляция может происходить как в присутствии, так и в отсутствие кислорода.
По отношению к кислороду все организмы делятся на два типа:
- аэробы – живут только при наличии кислорода (животные, растения, некоторые грибы);
- анаэробные – могут существовать при отсутствии кислорода (некоторые бактерии и грибы).
При поглощении кислорода происходит процесс окисления, и сложные вещества расщепляются на более простые. Ферментация происходит в бескислородной среде. В результате этих двух процессов выделяется большое количество энергии.
У аэробных организмов катаболизм протекает в три стадии, описанные в таблице.
|
Этап |
Как дела |
Где это происходит |
Энергия |
|
Подготовительный |
Ферментативное расщепление органических соединений: белки расщепляются до аминокислот, крахмал до глюкозы, жиры до жирных кислот и глицерина |
У одноклеточных — в лизосомах, у многоклеточных — в желудочно-кишечном тракте |
Небольшое количество теряется в виде тепла |
|
Бескислородный |
Глюкоза расщепляется на две молекулы пировиноградной кислоты (ПВС). При дальнейшем отсутствии кислорода ПВС в процессе брожения расщепляется либо на этиловый спирт (спиртовое брожение), либо на молочную кислоту (молочнокислое брожение). Образование двух молекул АТФ |
В цитоплазме клетки |
Затраты в виде глюкозы при гликолизе |
|
Кислород |
Окисление ПВХ до углекислого газа и воды |
В митохондриях |
Энергетические затраты на образование молекул АТФ |
Метаболизм анаэробов включает первые два этапа.
Анаболизм наступает после подготовительного этапа. Сложные органические вещества, свойственные организму, синтезируются из более простых организмов. Например, из аминокислот образуются ферменты, белки-носители, пигменты, нуклеиновые кислоты и т д. Образующиеся вещества способствуют катаболизму.
В растениях фотосинтез является анаболизмом, а дыхание – катаболизмом. В процессе фотосинтеза образуется глюкоза, которая запасается в качестве энергии и расходуется на построение организма. Дыхание или окисление способствует высвобождению энергии путём расщепления глюкозы до воды и углекислого газа, которые в дальнейшем используются в процессе фотосинтеза.
Что мы узнали?
Обмен веществ включает энергетический и пластический обмен. В результате первого процесса образуются простые вещества, второй процесс направлен на создание сложных органических веществ, участвующих в катаболизме. Оба процесса параллельны и протекают с энергозатратами.
Комментирование закрыто