Гайморит

Как происходит пластический обмен в клетке. Пластический обмен в животном организме

Метаболизм включает пластический и энергетический обмен. В процессе распада сложных веществ образуется энергия, которая тратится на построение и работу всего организма (рост тканей, сокращение мышц, поддержание тепла). Оба процесса тесно взаимосвязаны и неотделимы друг от друга.

Процесс обмена

Взаимосвязь между средой и живым организмом осуществляется посредством метаболизма или обмена веществ. Для жизнедеятельности необходимо, чтобы внутрь организма с пищей и воздухом поступали органические и неорганические вещества - белки, жиры, углеводы, соли, кислород, витамины. Все эти вещества участвуют в ряде химических реакций. В таблице энергетического и пластического обмена описаны особенности двух процессов.

Рис. 1. Пластический и энергетический обмен.

Кратко общий процесс метаболизма можно разделить на три этапа:

ферментативный (подготовительный) - при участии ферментов расщепляются поступившие из внешней среды белки, жиры, углеводы до более простых соединений;
метаболический (основной) - расщеплённые вещества переносятся током крови к каждой клетке организма, где происходит образование энергии в виде молекул АТФ и синтез веществ (клеточный метаболизм);
выделительный (заключительный) - продукты распада (углекислый газ, вода, аммиак) выводятся из организма посредством крови через выделительные органы и лёгкие.

Рис. 2. Процесс метаболизма.

Показателем здоровья является баланс между пластическим и энергетическим обменом. В период интенсивного роста (например, подростковый период) может наблюдаться преобладание анаболизма над катаболизмом.

Каждый день в организме происходят сложные процессы пластического и энергетического обмена. Чтобы организм смог использовать белки, жиры, углеводы, они должны пройти сложный путь. В таблице описаны процессы и функции веществ.

*Виды обмена*	*Процессы*	*Значение*
Белковый	Катаболизм - расщепление до аминокислот, анаболизм - синтез специализированных белков в цитоплазме клетки	Белки входят в состав ферментов, гормонов, антител. Являются основным строительным материалом организма. Конечными продуктами расщепления аминокислот являются вода, углекислый газ, аммиак
Углеводный	Катаболизм - распад гликогена (гликогенолиз), а затем глюкозы (гликолиз). Анаболизм - синтез гликогена (гликогеногенез)	Глюкоза является главным источником энергии, при избытке запасается в виде гликогена. Регулирует нормальную работу мозга. Конечные продукты расщепления - углекислый газ, вода
	Катаболизм - распад до жирных кислот и глицерина (липолиз), анаболизм - образование жирных кислот (липогенез)	Жиры являются источником энергии. Входят в состав клеточных мембран. Конечные продукты распада - углекислый газ, вода

Рис. 3. Обмен белков, жиров, углеводов.

Важную роль в метаболизме играют витамины - органические соединения, участвующие во многих химических реакциях организма. Они являются катализаторами, антиоксидантами, способствуют транспортировке веществ в клетку и образованию сигнальных молекул, реагирующих на изменение окружающей среды.

ТОП-4 статьи которые читают вместе с этой

Что мы узнали?

Из темы урока узнали о ходе метаболизма, чем пластический обмен отличается от энергетического. При энергетическом обмене происходит расщепление (окисление) сложных веществ до более простых с высвобождением энергии. При пластическом обмене образовавшиеся вещества вступают в реакции с затратой энергии для образования сложных веществ, необходимых организму. Синтезируемые вещества могут запасаться в виде жиров и гликогена, а при недостатке энергии - расщепляться.

Тест по теме

Оценка доклада

Средняя оценка: 4.3 . Всего получено оценок: 262.

Метаболизм, то есть совокупность всех химических реакций, происходящих в организме, включает в себя энергетический и пластический обмен. Первый - это реакции, направленные на получение энергии вследствие расщепления сложных органических соединений на более простые. Он еще называется катаболизмом. Пластический обмен называют еще анаболизмом. Он подразумевает реакции, с помощью которых организм синтезирует нужные ему сложные химические вещества из простых с использованием энергии. Таким образом, получается, что, добыв энергию в процессе катаболизма, часть её организм тратит на синтез новых органических веществ.

Энергетический обмен: особенности и этапы

Этот вид обмена веществ осуществляется в три стадии: подготовительная, анаэробное брожение, или гликолиз, и клеточное дыхание. Рассмотрим их более подробно:

Пластический обмен — это что? Какие у него особенности?

Рассмотрев процесс катаболизма, можно перейти к описанию анаболизма, который является важной составляющей обмена веществ. Вследствие этого процесса образуются вещества, из которых построена клетка и весь организм в целом, которые могут служить в качестве гормонов или ферментов и т. д. Пластический обмен (он же биосинтез, или анаболизм) происходит, в отличие от катаболизма, исключительно в клетке. Он включает в себя три разновидности: фотосинтез, хемосинтез и биосинтез белков. Первый используется только растениями и некоторыми фотосинтезирующими бактериями. Такие организмы называются автотрофами, так как сами вырабатывают для себя органические соединения из неорганических. Второй используется определенными бактериями, в том числе и анаэробными, для жизни которых не требуется кислород. Формы жизни, использующие хемосинтез, называются хемотрофами. Животные и грибы относятся к гетеротрофам — существам, которые получают органические вещества из других организмов.

Фотосинтез

Это процесс, который, по сути, является основой жизни на планете Земля. Всем известно, что растения забирают из атмосферы углекислый газ и отдают кислород, но давайте более подробно рассмотрим, что же происходит во время фотосинтеза. Этот процесс осуществляется посредством реакции, которая предусматривает образование глюкозы и кислорода из углекислого газа и воды. Очень важный фактор - наличие солнечной энергии. Во время такого химического взаимодействия из шести молекул углекислого газа и воды образуется шесть молекул кислорода и одна - глюкозы.

Где происходит этот процесс?

Местом проведения подобного рода реакции являются зеленые листья растений, а точнее хлоропласты, которые содержатся в их клетках. В этих органеллах содержится хлорофилл, благодаря которому и происходит фотосинтез. Данное вещество также обеспечивает зеленый цвет листков. Хлоропласт окружен двумя мембранами, а в его цитоплазме расположены граны — стопки из тилакоидов, которые имеют собственную мембрану и содержат хлорофилл.

Хемосинтез

Хемосинтез — это также пластический обмен. только характерен он для микроорганизмов, в том числе и серных, нитрифицирующих и железобактерий. Они используют энергию, полученную в процессе окисления определенных веществ, для восстановления углекислого газа до органических соединений. Веществами же, которые окисляются данными бактериями в процессе энергетического обмена, являются сероводород для первых, аммиак для вторых и закись железа для последних.

Биосинтез белков

Обмен белков в организме подразумевает расщепление тех, которые были употреблены в пищу, на аминокислоты и построение из последних своих собственных белков, свойственных именно данному живому существу. Пластический обмен - это синтез белков клеткой, он включает в себя два основных процесса: транскрипцию и трансляцию.

Транскрипция

Это слово многим известно из уроков английского языка, однако в биологии данный термин имеет совсем другое значение. Транскрипция — это процесс синтеза информационной РНК с помощью ДНК по принципу комплементарности. Осуществляется он в ядре клетки и насчитывает три стадии: образование первичного транскрипта, процессинг и сплайсинг.

Трансляция

Этот термин обозначает перенос зашифрованной на иРНК информации о структуре белка на синтезирующийся полипептид. Местом для проведения данного процесса служит цитоплазма клетки, а именно, рибосома — специальный органоид, который отвечает за синтез белков. Это органелла овальной формы, состоящая из двух частей, которые соединяются в присутствии иРНК.

Трансляция происходит в четыре этапа. На первой стадии аминокислоты активируются специальным ферментом под названием аминоацил Т-РНК-синтетаза. Для этого также используется АТФ. Впоследствии образуется аминоациладенилат. Далее следует процесс присоединения активированной аминокислоты к транспортной РНК, при этом выделяется АМФ (аденозинмонофосфат). Затем, на третьем этапе, образованный комплекс соединяется с рибосомой. Далее происходит включение аминокислот в структуру белка в определенном порядке, после чего тРНК высвобождается.

Раздел. Обмен веществ.

Задания для самостоятельного выполнения.

1.Подготовить сообщения и презентации на темы:

-«Роль вирусов в жизни человека»

- «Вирус герпеса: невидимый враг»,

-«ВИЧ: вирус иммунодефицита человека»;

используя различные (печатные, электронные) источники информации.

Форма контроля самостоятельной работы:

Защита презентации и сообщений

Проверка рабочей тетради

Вопросы для самоконтроля по теме:

1. Как устроены вирусы.

2. Чем отличаются простые вирусы от сложных.

3. Каков принцип взаимодействия вируса с клеткой.

4. Как вирус проникает в клетку.

5. В чем проявляется действие вирусов на клетку.

6. Почему вирусы называют внеклеточной формой жизни.

Основные понятия и термины по теме: гомеостаз, метаболизм, пластический обмен (анаболизм, ассимиляция), фотосинтез,

автотрофы, хемотрофы, гетеротрофы, световая фаза, темновая фаза, метаболизм, диссимиляция, брожение, подготовительный этап, кислородный этап.

План изучения темы:

1. Метаболизм- основа существования живых организмов.

2. Пластический обмен: фотосинтез как автотрофный тип обмена веществ

3. Энергетический обмен

4. Этапы энергетического обмена

5. Митохондрии - «силовые станции» клетки

Краткое изложение теоретических вопросов:

1. В клетке непрерывно идут процессы биологического синтеза. С помощью ферментов из простых веществ образуются сложные: из аминокислот синтезируются белки, из моносахаридов- углеводы, из азотистых оснований и сахаров- нуклеотиды, а из них- нуклеиновые кислоты. Совокупность реакций биосинтеза называется пластическим обменом . Процесс, противоположный синтезу, является диссимиляци я, или энергетический обмен . При расщеплении сложных веществ выделяется энергия, необходимая для биологического синтеза. Эти процессы взаимосвязаны друг с другом и обеспечивают постоянство внутренней среды организма- гомеостаз.

2. Пластический обмен (анаболизм, ассимиляция) –это совокупность реакций биологического синтеза. Все процессы метаболизма идут под контролем наследственного аппарата. Фотосинтез - особый тип обмена веществ, происходящий в клетках растений и ряда бактерий, содержащих хлорофилл и хлоропласты. Фотосинтез - процесс образования органических веществ в хлоропластах из углекислого газа и воды с использованием энергии солнечного света.

Суммарное уравнение фотосинтеза:

Хлорофилл - высокоактивное органическое вещество, зеленый пигмент, его роль в фотосинтезе: поглощение энергии солнечного света, которая используется для образования богатых энергией органических веществ из бедных энергией неорганических веществ - углекислого газа и воды.
Органоиды клетки - хлоропласты со множеством выростов на внутренней мембране, увеличивающих ее поверхность. Встроенные в мембраны гран молекулы хлорофилла и ферментов, необходимые для поглощения и преобразования энергии света, осуществления реакций фотосинтеза.

Выделяют 2 стадии:

Световая стадия - образуются высокоэнергетические продукты: АТФ, служащий в клетке источником энергии, и НАДФН, использующийся как восстановитель. В качестве побочного продукта выделяется кислород. В общем, роль световых реакций фотосинтеза заключается в том, что в световую фазу синтезируются молекула АТФ и молекулы-переносчики протонов, то есть НАДФ Н 2 .Происходит в гранах хлоропластов.

Темновая фаза - с участием АТФ и НАДФН происходит восстановление CO 2 до глюкозы (C 6 H 12 O 6). Хотя свет не требуется для осуществления данного процесса, он участвует в его регуляции. Происходит в строме хлоропластов.

3. Энергетический обмен - совокупность реакций окисления органических веществ в клетке, синтеза молекул АТФ за счет освобождаемой энергии. Значение энергетического обмена - снабжение клетки энергией, которая необходима для жизнедеятельности.
4. Этапы энергетического обмена : подготовительный, бескислородный, кислородный.
1) Подготовительный - расщепление в лизосомах полисахаридов до моносахаридов, жиров до глицерина и жирных кислот, белков до аминокислот, нуклеиновых кислот до нуклеотидов. Рассеивание в виде тепла небольшого количества освобождаемой при этом энергии;
2) бескислородный(анаэробный гликолиз)или брожение - окисление веществ без участия кислорода до более простых, синтез за счет освобождаемой энергии двух молекул АТФ. Осуществление процесса на внешних мембранах митохондрий при участии ферментов; Процесс этот малоэффективный.

3) кислородный - окисление кислородом воздуха простых органических веществ до углекислого газа и воды, образование при этом 36 молекул АТФ. Окисление веществ при участии ферментов, расположенных на кристах митохондрий. Сходство энергетического обмена в клетках растений, животных, человека и грибов - доказательство их родства.
5. Митохондрии - «силовые станции» клетки, их отграничение от цитоплазмы двумя мембранами - внешней и внутренней. Увеличение поверхности внутренней мембраны за счет образования складок - крист, на которых расположены ферменты. Они ускоряют реакции окисления и синтеза молекул АТФ. Огромное значение митохондрий - причина большого количества их в клетках организмов почти всех царств.

Лабораторные работы/ Практические занятия «не предусмотрено»

Обмен веществ краткая теория.

Обмен веществ (метаболизм)
Пластический обмен (анаболизм, ассимиляция)	Энергетический обмен (катаболизм, диссимиляция)
При пластическом обмене из простых веществ образуются (синтезируются) более сложные. При фотосинтезе из углекислого газа и воды синтезируется глюкоза. В клетках человека из простых органических веществ синтезируются сложные органические вещества, например, из аминокислот – белки, из глюкозы – гликоген.	Энергетический обмен (распад, дыхание) – это когда сложные вещества распадаются (окисляются) до более простых, и при этом выделяется энергия , необходимая для жизнедеятельности
Пластический обмен обеспечивает клетку сложными органическими веществами (белками, жирами, углеводами, нуклеиновыми кислотами), в том числе белками-ферментами для энергетического обмена.	Энергетический обмен обеспечивает клетку энергией. При выполнении работы (умственной, мышечной и т.п.) энергетический обмен усиливается.
АТФ – универсальное энергетическое вещество клетки (универсальный аккумулятор энергии). Образуется в процессе энергетического обмена (окисления органических веществ).
При пластическом обмене все вещества синтезируются, а АТФ – распадается. При этом расходуется энергия АТФ (энергия АТФ переходит в энергию химических связей сложных веществ, запасается в этих веществах).	При энергетическом обмене все вещества распадаются или окисляются, а АТФ – синтезируется. При этом энергия химических связей распавшихся сложных веществ переходит в энергию АТФ , энергия запасается в АТФ .

Этапы энергетического обмена.

Подготовительный этап.
В пищеварительной системе (в лизосомах у одноклеточных животных) сложные органические вещества распадаются до более простых (белки до аминокислот, крахмал до глюкозы, жиры до глицерина и жирных кислот и т.п.). При этом выделяется энергия, которая рассеивается в форме тепла.
Бескислородный этап (гликолиз – бескислородное окисление глюкозы)
Происходит в цитоплазме , без участия кислорода (анаэробно). Глюкоза окисляется до двух молекул пировиноградной кислоты, при этом 60% энергии рассеивается в виде тепла, а 40% энергии расходуется на синтез 2 молекул АТФ.
Кислородный этап.
Происходит в митохондриях. ПВК окисляется кислородом до углекислого газа, также образуется вода и вся выделяющаяся энергия идет на синтез 36 молекул АТФ.
Брожение и кислородное дыхание
Брожение состоит из гликолиза (2 АТФ) и превращения ПВК в молочную кислоту или спирт + углекислый газ (0 АТФ). Итого 2 АТФ.
Кислородное дыхание состоит из гликолиза (2 АТФ) и окисления ПВК в митохондриях (36 АТФ). Итого 38 АТФ.

Тренировочные тесты

Обмен веществ и энергии. Стадии энергетического обмена.

А) более сложные углеводы синтезируются из менее сложных
Б) жиры превращаются в глицерин и жирные кислоты

А) ферментами
Б) молекулами белка
В) молекулами АТФ
Г) кислородом

3. Значение энергетического обмена в клеточном метаболизме состоит в том , что он обеспечивает реакции синтеза
А) ферментами
Б) витаминами
В) молекулами АТФ
Г) нуклеиновыми кислотами

В)расщепление глюкозы до ПВК и синтез 2 молекул АТФ;

Г)поступление ПВК в митохондрии;

Д)окисление ПВК и синтез 36 молекул АТФ

13.Установите соответствие между характеристикой и этапом энергетического обмена

Изменив немного тренировочные тесты можно легко составить проверочную работу.

Обмен веществ и энергии. Стадии энергетического обмена. 1 вариант.

1. В процессе пластического обмена
А) более сложные углеводы синтезируются из менее сложных
Б) жиры превращаются в глицерин и жирные кислоты
В) белки окисляются с образованием углекислого газа, воды, азотсодержащих веществ
Г) происходит освобождение энергии и синтез АТФ

2. Пластический обмен в клетках животных не может происходить без энергетического, так как энергетический обмен обеспечивает клетку
А) ферментами
Б) молекулами белка
В) молекулами АТФ
Г) кислородом

3. Значение энергетического обмена в клеточном метаболизме состоит в том, что он обеспечивает реакции синтеза
А) ферментами
Б) витаминами
В) молекулами АТФ
Г) нуклеиновыми кислотами

4. В процессе энергетического обмена, в отличие от пластического, происходит
А) расходование энергии, заключенной в молекулах АТФ
Б) запасание энергии в макроэргических связях молекул АТФ
В) обеспечение клеток белками и липидами
Г) обеспечение клеток углеводами и нуклеиновыми кислотами

5. При умственной работе в клетках мозга человека усиливается
А) образование гликогена
Б) накопление инсулина
В) энергетический обмен
Г) пластический обмен

6. Найдите соответствие

7. Каково значение пластического обмена в жизни живых организмов? Приведите примеры процессов.

Обмен веществ и энергии. Стадии энергетического обмена. 2 вариант.
1. Пластический обмен в клетке характеризуется
А) распадом органических веществ с освобождением энергии
Б) образованием органических веществ с накоплением в них энергии
В) всасыванием питательных веществ в кровь
Г) перевариванием пищи с образованием растворимых веществ

2. В результате кислородного этапа энергетического обмена в клетках синтезируются молекулы
А) белков
Б) глюкозы
В) АТФ
Г) ферментов

3. В процессе пластического обмена в клетках синтезируются молекулы
А) белков
Б) воды
В) АТФ
Г) неорганических веществ

4. В чем проявляется взаимосвязь пластического и энергетического обмена
А) пластический обмен поставляет органические вещества для энергетического
Б) энергетический обмен поставляет кислород для пластического
В) пластический обмен поставляет минеральные вещества для энергетического
Г) пластический обмен поставляет молекулы АТФ для энергетического

5. Какие реакции обмена веществ в клетке сопровождаются затратами энергии?
А) подготовительного этапа энергетического обмена
Б) молочнокислого брожения
В) окисления органических веществ
Г) пластического обмена

6.Установите соответствие между характеристикой и этапом энергетического обмена

7. Какое значение имеет энергетический обмен для пластического? Почему энергетический обмен протекает в 3 этапа?

Энергетический обмен: особенности и этапы