Рост, развитие, умственная и физическая активность возможны благодаря обмену веществ и энергии в клетке. Превращение веществ в энергию — главное условие существования живых организмов, от одноклеточных растений до человека.
Анаболизм и катаболизм
Метаболизм или обмен веществ – это совокупность сложных химических реакций, которые происходят в каждой клетке живого организма. Главным свойством обмена веществ и энергии является обеспечение взаимодействия внешней среды и организма для поддержания жизни и нормального функционирования тканей и органов. Все жизненно важные вещества (вода, кислород, органические соединения) поступают из внешней среды. Без их доступа нарушается или останавливается обмен веществ, что приводит к гибели живого организма.
Обмен веществ включает два тесно связанных между собой противоположных процесса:
- катаболизм или диссимиляция;
- анаболизм или ассимиляция.
Катаболизм или энергетический обмен – это процесс расщепления сложных веществ (сахара, жира) на более простые. В результате энергия вырабатывается в виде молекулы АТФ (аденозинтрифосфата или аденозинтрифосфата), которая является универсальным источником энергии. Часть образующихся молекул АТФ участвует в синтезе различных веществ, а часть рассеивается в виде тепла.
Примеры катаболизма:
- деградация этанола;
- гликолиз – превращение глюкозы в кислоту, а затем в воду и углекислый газ;
- внутриклеточное дыхание (окисление).
Анаболизм или пластический обмен включает сложные химические реакции, в результате которых образуются высокомолекулярные вещества, необходимые для строительства и обновления организма (белки, жиры, углеводы). Для осуществления таких реакций необходима энергия, т.е анаболизм происходит при участии АТФ.
Анаболизм может наблюдаться в виде:
- рост волос и ногтей;
- формирование мышц;
- заживление ран, заживление костей и т д.
Фотосинтез является анаболизмом, но вместо АТФ используется энергия солнечных лучей.
В результате катаболизма (разложения) образуются простые вещества, которые могут соединяться при анаболизме (строительстве) и вновь разрушаться при катаболизме с выделением АТФ. Хорошим примером является жир, который образуется в процессе ассимиляции, хранится в тканях и расщепляется для получения энергии. Соотношение между вырабатываемой и использованной энергией называется энергетическим балансом. Анаболизм и катаболизм должны протекать параллельно, без преобладания одного из процессов.
Этапы
Прежде чем пища превратится в энергию, она должна пройти долгий путь через желудочно-кишечный тракт, попасть в кровь и достичь каждой клетки, где начинается метаболизм. Весь процесс разделен на три этапа, которые описаны в таблице.
|
Этапы |
Где это происходит |
Результат |
|
Подготовительный |
Желудочно-кишечный тракт |
Вещества, поступающие с пищей, расщепляются на молекулы и всасываются в кровь. Белки расщепляются на аминокислоты, углеводы на глюкозу, жиры на жирные кислоты и глицерин. Происходит небольшой выброс энергии |
|
Базовый |
Органеллы (функциональные структуры) клеток |
Химические реакции анаболизма и катаболизма. Образуется АТФ и синтезируются тканеспецифические белки, происходит обмен жиров и углеводов |
|
Окончательно |
Клетки |
Образование и удаление конечных продуктов разложения – воды и углекислого газа. Выведение происходит через почки, кишечник, легкие, потовые железы |
В обмене веществ участвуют катализаторы – ферменты, ускоряющие синтез или расщепление. Ферменты действуют избирательно: каждый тип участвует в строго определенных реакциях. Например, амилаза помогает расщеплять крахмал во рту.
Регуляцию обмена веществ осуществляет гипоталамус, где находятся центры теплообмена, ощущений голода, жажды, насыщения. Нейроны гипоталамуса реагируют на уровень глюкозы, изменение давления, температуры и т.д. В соответствии с полученной информацией гипоталамус корректирует метаболизм.
Что мы узнали?
Мы кратко узнали об основных стадиях и этапах обмена веществ, взаимодействии и примерах катаболизма и анаболизма, значении ферментов в обмене веществ и центре управления всеми внутриклеточными процессами.
Комментирование закрыто