Пластический обмен – что это такое?

Фотосинтез и хемосинтез

Фотосинтез

Все живые существа нуждаются в пище и питательных веществах. Питаясь, они используют энергию, запасенную, прежде всего, в органических соединениях – белках, жирах, углеводах. Гетеротрофные организмы, как уже говорилось, используют пищу растительного и животного происхождения, уже содержащую органические соединения. Растения же создают органические вещества в процессе фотосинтеза.

Исследования в области фотосинтеза начались в 1630 г. экспериментами голландца ван Гельмонта. Он доказал, что растения получают органические вещества не из почвы, а создают их самостоятельно. Джозеф Пристли в 1771 г. доказал «исправление» воздуха растениями.

Помещенные под стеклянный колпак они поглощали углекислый газ, выделяемый тлеющей лучиной.

Исследования продолжались, и в настоящее время установлено, что фотосинтез – это процесс образования органических соединений из диоксида углерода (СО2) и воды с использованием энергии света и проходящий в хлоропластах зеленых растений и зеленых пигментах некоторых фотосинтезирующих бактерий.

Хлоропласты и складки цитоплазматической мембраны прокариот содержат зеленый пигмент – хлорофилл. Молекула хлорофилла способна возбуждаться под действием солнечного света и отдавать свои электроны и перемещать их на более высокие энергетические уровни.

Этот процесс можно сравнить с подброшенным вверх мячом. Поднимаясь, мяч запасается потенциальной энергией; падая, он теряет ее. Электроны не падают обратно, а подхватываются переносчиками электронов (НАДФ+ – никотинамиддифосфат).

При этом энергия, накопленная ими ранее, частично расходуется на образование АТФ. Продолжая сравнение с подброшенным мячом, можно сказать, что мяч, падая, нагревает окружающее пространство, а часть энергии падающих электронов запасается в виде АТФ.

Процесс фотосинтеза подразделяется на реакции, вызываемые светом, и реакции, связанные с фиксацией углерода. Их называют световой и темновой фазами.

• Световая фаза – это этап, на котором энергия света, поглощенная хлорофиллом, преобразуется в электрохимическую энергию в цепи переноса электронов. Осуществляется на свету, в мембранах гран при участии белков – переносчиков и АТФ-синтетазы.

• Реакции, вызываемые светом, происходят на фотосинтетических мембранах гран хлоропластов:
• 1) возбуждение электронов хлорофилла квантами света и их переход на более высокий энергетический уровень;
• 2) восстановление акцепторов электронов – НАДФ+ до НАДФ • Н
• 2Н+ + 4е- + НАДФ+ → НАДФ • Н;
• 3) фотолиз воды, происходящий при участии квантов света: 2Н2О → 4Н+ + 4е- + О2.

Данный процесс происходит внутри тилакоидов – складках внутренней мембраны хлоропластов. Из тилакоидов формируются граны – стопки мембран.

Результатами световых реакций являются: фотолиз воды с образованием свободного кислорода, синтез АТФ, восстановление НАДФ+ до НАДФ • Н. Таким образом, свет нужен только для синтеза АТФ и НАДФ-Н.

• Темновая фаза – процесс преобразования СО2 в глюкозу в строме (пространстве между гранами) хлоропластов с использованием энергии АТФ и НАДФ • Н.

Результатом темновых реакций являются превращения углекислого газа в глюкозу, а затем в крахмал. Помимо молекул глюкозы в строме происходит образование, аминокислот, нуклеотидов, спиртов.

Суммарное уравнение фотосинтеза

В процессе фотосинтеза образуется свободный кислород, который необходим для дыхания организмов:

• кислородом образован защитный озоновый экран, предохраняющий организмы от вредного воздействия ультрафиолетового излучения;
• фотосинтез обеспечивает производство исходных органических веществ, а следовательно, пищу для всех живых существ;
• фотосинтез способствует снижению концентрации диоксида углерода в атмосфере.

1. Хемосинтез
2. Хемосинтез – образование органических соединений из неорганических за счет энергии окислительно-восстановительных реакций соединений азота, железа, серы. Существует несколько видов хемосинтетических реакций:
3. 1) окисление аммиака до азотистой и азотной кислоты нитрифицирующими бактериями:
4. NH3 → HNQ2 → HNO3 + Q;
5. 2)превращение двухвалентного железа в трехвалентное железобактериями:
6. Fe2+ → Fe3+ + Q;
7. 3)окисление сероводорода до серы или серной кислоты серобактериями
8. H2S + O2 = 2H2O + 2S + Q,
9. H2S + O2 = 2H2SO4 + Q.
10. Выделяемая энергия используется для синтеза органических веществ.
11. Бактерии – хемосинтетики, разрушают горные породы, очищают сточные воды, участвуют в образовании полезных ископаемых.

Обмен веществ в организме человека

Категория: Профилактика.

Обмен веществ — это набор химических реакций, обеспечивающий жизнедеятельность и рост клетки. Обмен веществ — это то, что является основой живого организма, это обмен между химическим составом человека и окружающей среды.

В обменных процессах нашего организма участвуют все химические и природные элементы — белки, жиры и углеводы. Выполняя каждый свою роль — белки, создавая строительный материал, а жиры с углеводами, регулируя баланс энергетических затрат — четко и слаженно взаимодействуют друг с другом. К ним в помощь приходят минеральные вещества и витамины, которые улучшают клеточную среду.

Обмен веществ состоит из двух сторон:

1. диссимиляция — разложение, распад питательных веществ.
2. ассимиляция — синтез, создание и усвоение организмом новых веществ.

Эти процессы идут параллельно и всю жизнь. Различают следующие этапы:

1. Поступление питательных веществ в организм;
2. Всасывание их из пищеварительного тракта;
3. Перераспределение и усвоение питательных веществ (тканевый этап);
4. Выделение остатков продуктов распада, которые не могут усвоиться в организме.

Процессы обмена веществ идут в организме быстро и интенсивно, хотя в организме нет высокого давления и температуры. Эта быстрота обеспечивается участием ферментов и других веществ

Роль обмена веществ:

• Обмен веществ заслуживает того, чтобы уделить ему самое пристальное внимание. Ведь от его налаженной работы зависит снабжение наших клеток полезными веществами. Основу обмена веществ составляют химические реакции, происходящие в организме человека. Вещества, необходимые для жизнедеятельности организма мы получаем с пищей.
• Дополнительно нам нужен ещё кислород, который мы вдыхаем вместе с воздухом. В идеале должно наблюдаться равновесие между процессами строительства и распада. Однако это равновесие часто может быть нарушено и причин этому есть масса.

Причины нарушения обмена веществ:

• Среди первых причин нарушения обмена веществ можно выделить наследственный фактор. Хотя он и неисправим, с ним можно и нужно бороться! Также нарушения обмена веществ могут быть вызваны органическими заболеваниями. Однако зачастую эти нарушения являются следствием нашего неправильного питания.
• Как переизбыток полезных веществ, так и их недостаток очень вредит нашему организму. И последствия могут быть необратимыми. Избыток некоторых питательных элементов возникает в результате чрезмерного употребления жирной пищи, а недостаток — при строгом соблюдении различных диет для похудения. Основной диетой чаще всего является однообразное питание, что и ведет к недополучению необходимых питательных веществ, в свою очередь, это неизбежно приведёт к развитию различных болезней. Возможно возникновение аллергии на большую часть продуктов питания.

Болезни обмена веществ:

Даже сбалансировав все обменные процессы, снабдив организм недостающими витаминами, мы рискуем получить ряд серьёзных заболеваний, вызванных продуктами распада наших клеток.

Продукты распада имеют всё живое и растущее, а это и есть, пожалуй, самый опасный враг для нашего здоровья. Иначе говоря, организм должен вовремя очищаться от шлаков, либо они просто начнут отравлять его.

Оставаясь в избытке, продукты распада вызывают хронические болезни и замедляют работу всего организма.

При нарушениях углеводного обмена возникает тяжелое заболевание — сахарный диабет, при неправильном жировом обмене накапливается холестерин, вызывающий болезни сердца и сосудов. Свободные радикалы, которых становится в избытке, способствуют возникновению злокачественных образований.

Частым проявлением проблем с обменом веществ также является ожирение. К этой же группе также можно отнести подагру, нарушения пищеварения, некоторые формы сахарного диабета и т. п.

Нарушение баланса минеральных веществ и витаминов ведет к поражению мышц, костей, тяжелым нарушениям сердечнососудистой системы. У детей это может привести к очень серьезным последствиям в виде задержки роста и развития.

Стоит заметить, что не всегда рекомендуется дополнительное употребление витаминов, ведь их переизбыток также может иметь негативные последствия.

Профилактика:

Чтобы урегулировать обменные процессы в своем организме, мы должны знать, что есть некоторые вещества, препятствующие образованию шлаков и улучшающие качество обмена.

Во-первых, это кислород. Оптимальное количество кислорода в тканях значительно активизирует обменные процессы.

Во-вторых, витамины и минералы. С возрастом все процессы замедляются, происходит частичная закупорка сосудов, поэтому важно контролировать получение достаточного количества минеральных веществ, углеводов и кислорода.

Это обеспечит хорошую работу водно-солевого обмена клетки, так как по прошествии времени клетка высыхает и больше не получает все необходимые элементы для своей жизнедеятельности.

Зная это, нам важно искусственно питать стареющие клетки.

Существует масса рекомендаций и препаратов, регулирующих обмен веществ. Правильное питание, исключение из рациона продуктов, содержащих холестерин и другие вредные вещества — ещё один путь к безупречной работе организма.

Пластический обмен (анаболизм)

Определение 1

Пластический обмен (анаболизм) – это совокупность химических реакций в живом организме, которая представляет собой одну сторону системы обмена веществ. Результатом такого процесса является образование высокомолекулярных соединений.

Для любого живого организма характерен такой фундаментальный процесс как обмен веществ. Он состоит из двух сторон: синтеза (анаболизма) и распада высокомолекулярных соединений (который называется катаболизм).

Процессы анаболизма, которые происходят в зеленых растениях с поглощением энергии (фотосинтез) имеют фундаментальное значение для поддержания жизни на планете.

Эти химические реакции включают в себя системы синтеза аминокислот, моносахаридов, нуклеотидов, жирных кислот, АТФ, нуклеиновых кислот и макромолекул.

Результатом пластического обмена можно признать тот факт, что он дает организму возможность построить свойственные ему белки, жиры и углеводы, регулируя процесс создания новых клеток, межклеточного вещества и всевозможных органелл.

Значение пластического обмена заключается в следующем:

• клетка обеспечивается строительным материалом;
• клетка обеспечивается органическими веществами.

Существуют различия в системе пластического обмена между гетеротрофами и автотрофами. Последние строят все необходимые вещества на основе органики, получаемой из неорганического углерода CO2. Это происходит в результате фото и хемосинтеза.

Они не нуждаются в поступлении органических веществ, так как создают их сами.

Гетеротрофные организмы, напротив, испытывают постоянную потребность в поступлении органических веществ из внешней среды, но такая необходимость сильно варьирует у разных организмов.

Замечание 1

Например, некоторые бактерии обладают способностью создавать комплекс необходимых веществ из простого органического предшественника ацетата или серы, фосфора. Люди, в свою, очередь не могут обходится без ряда незаменимых аминокислот и других элементов.

Для того, чтобы полностью представить сущность пластического обмена, как фундаментального физиологического процесса необходимо описать систему образования органических молекул.

Синтез белка

Этот процесс происходит в цитоплазме клетки. Белки состоят из аминокислот (всего их 20). Синтез белка подчинен матричному принципу.

Матричный синтез – это процесс анаболизма, при котором вещество создается на основе уникальной матричной молекулы, которая кодирует последовательность аминокислот в белке. Примером такой матрицы является информационная или матричная РНК (рибонуклеиновая кислота).

Этот процесс протекает в несколько этапов:

1. трансляция – создание цепи, состоящей из полипептидов;
2. фолдинг – создание трехмерной полипептидной структуры;
3. модификация химических веществ;
4. транспорт полученной структуры к месту «сборки» молекулы белка.

Трансляция характеризуется тем, что последовательность триплетов нуклеотидов (и – РНК) подбирается по принципу соответствия в пептидной цепочке с помощью такой органеллы, как рибосома. Она состоит из двух субъединиц. Они, в свою очередь, делятся на белковую и рибонуклеотидную часть.

Аминокислоты доставляются к рибосомам с помощью молекул т – РНК. На одном из ее участков содержится триплет – антикодон, который связывается с кодоном по принципу комплементарности. Затем данный комплекс связывается с рибосомой и переносить т – РНК на растущую полипептидную цепь.

Данный процесс требует колоссальных энергетических затрат, а именно:

• для активирования процесса трансляции необходима одна молекула АТФ;
• две макроэргические связи нужны для того, чтобы активировать любую аминокислоту, которая обеспечивает прикрепление к молекуле т – РНК. При этом АТФ разлагается до АМФ и пирофосфата;
• одна молекула АТФ обеспечивает связь аминокислоты, т – РНК и А –сайта рибосомы;
• еще одна молекула АТФ позволяет обеспечить транслокацию рибосом после того, как они образуют необходимую пептидную связь;
• одна молекула АТФ требуется для терминации трансляции.

В итоге каждая аминокислота, которая находится в белковой молекуле, состоит из четырёх макроэргических связей. Такие энергетические «потребности» компенсируются точностью и необратимостью образования цепи полипептидов.

Синтез углеводов

Определение 2

Синтез углеводов (глюконеогенез) – это процесс создания молекулы глюкозы из негулеводных соединений (пирувата и др.).

Реакции происходят в таких органах, как печень, эпителий тонкого кишечника и почки. По сути, все эти реакции представляют собой гликолиз, осуществляемый в цитоплазме. Но при этом ряд реакций протекает в митохондриях и эндоплазматической сети.

• Уравнение глюконеогенеза выглядит следующим образом:
• $4$ АТФ + $2$ ГТФ + $2$ пируват + $2Н^+$ + $4 H_2O$ + $2$ НАДН = $C_6H_{12}O_6$ + АДФ + $6$ Ф + $2$ НАД+.
• В свою очередь реакции синтеза гликогена из глюкозы происходят в цитоплазме мышечных тканей, а также клеток печени.

Что касается синтеза жирных кислот происходит в ПЖК. Этот процесс имеет много ступеней. Для его протекания в обязательном порядке необходим катализатор в виде единого полиферментного комплекса, представленного рядом белковых субъединиц. В ходе каждого цикла процесса синтеза жирных кислот молекула делится на 2 атома углерода.

Наконец, синтез нуклеотидов происходит в цитоплазме и реализуется любой активной клеткой организма. Этот процесс также имеет много сложных этапов, в ходе которых из нециклических молекул и ионов (аминокислоты, гидрокарбонат-ион) образуются гетероциклические азотистые основания.

https://www.youtube.com/watch?v=HwJPtQfI7Mg\u0026t=60s

Таким образом, анаболизм включает в себя систему создания всех жизненно важных веществ для любой клетки организма.

При этом целесообразно отслеживать возможные нарушения анаболизма, чтобы сохранить клеточную систему здоровой и способной полноценно поддерживать собственный гомеостаз.

Нарушения обмена веществ не только подрывают здоровье человека, но и делают невозможным существование любой живой системы.

Пластический обмен или анаболизм: описание процесса, функции, основное значение

Определение

Пластический обмен — это процессы, происходящие в клетке, благодаря которым синтезируются высокомолекулярные органические вещества — белки, углеводы, гормоны, ферменты и др.

Для синтеза органических соединений требуется выделение энергии.

Пластический обмен имеет и другие названия — анаболизм, ассимиляция, биосинтез.

Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.

Назначение пластического обмена

Пластический обмен свойственен всем живым организмам. Он необходим для обеспечения клетки строительным материалом. Так, например, в процессе фотосинтеза образуется глюкоза, а синтез белков способствует образованию новых клеток, позволяет тканям организма расти.

Клетка нуждается в постоянном пополнении органических веществ. Они образуются в результате пластического обмена. Один из признаков анаболизма — превращение неорганических веществ в органические. Питательные вещества, которые поступают в клетку извне, перерабатываются и становятся источником энергии, то есть участвуют в энергетическом обмене.

Синтез белка

Белок — необходимый строительный материал для клетки. В молекулах белка содержатся аминокислоты, расположенные в определенном порядке. Информация об этом порядке находится в молекуле ДНК и зашифрована последовательностью нуклеотидов. Участки ДНК с наследственной информацией называются генами.

Определение

Синтез белка — это реакция, в процессе которой генетическая информация, заключенная в ДНК, отражается особой последовательностью аминокислот во вновь создаваемых белках.

Пластический обмен белков происходит в два этапа:

1. Транскрипция. На молекуле ДНК синтезируется молекула иРНК, которая считывает генетическую информацию. С помощью фермента РНК-полимеразы и РНК копирует нужную цепочку ДНК.
2. Трансляция. Нуклеотиды и РНК передают свою последовательность аминокислот молекулам белка.

Необходимые для синтеза белка аминокислоты попадают в организм с пищей или синтезируются непосредственно в клетках.

Примечание

Нарушения в последовательности нуклеотидов называют мутациями.

Синтез углеводов

Определение

Синтез углеводов — процесс образования глюкозы и гликогена, которые происходят в печени, почках и толстом кишечнике.

Главная характеристика углеводного синтеза — большие энергозатраты: при окислении 1 г углеводов выделяется 17,2 кДж (4,1 ккал) энергии.

Формирование глюкозы

Глюкоза образуется в организме из неуглеводных соединений, попадающих в кишечник вместе с пищей. Синтез протекает в цитозоле, митохондриях и экзоплазме, в которых содержатся специфичные для синтеза углеводов ферменты.

Синтез гликогена

Гликоген синтезируется из глюкозы в мышечной ткани и в печени. Синтез происходит в несколько этапов:

1. Глюкоза фосфорилируется до глюкозо-6-фосфата.
2. Фосфатная группа в молекуле глюкозофосфата перемещается на первый атом углерода (глюкозо-1-фосфат).
3. Глюкозо-1-фосфат переносится на УТФ, в результате чего образуется молекула УДФ-глюкозы.
4. УДФ-глюкоза с помощью фермента гликогенсинтазы полимеризуется в гликоген.

Примечание

Уровень глюкозы в крови человека регулируется специальным гормоном инсулином. Его недостаток приводит к сахарному диабету.

Примечание

Избыточное количество углеводов в пище превращается в жиры.

Синтез нуклеотидов и жирных кислот

Сущность синтеза жирных кислот, который происходит в цитоплазме жировой ткани, заключается в том, что молекула жирной кислоты увеличивается на 2 углеродных атома. Особенность процесса в том, что он цикличен.

Синтез нуклеиновых кислот и в том числе ДНК проходит во всех активных клетках организма. Из аминокислот и гидрокарбонат-ионов образуются азотистые основания. В основе синтеза лежит принцип матрицы — новые молекулы образуются на основе старых звеньев цепочки ДНК и других нуклеиновых кислот.

Значение пластического обмена веществ

Пластический обмен или анаболизм является неотъемлемой частью всего процесса обмена веществ в организме. Благодаря пластическому обмену происходит развитие и деление клеток организма. В результате ассимиляции происходит освобождение молекулы АТФ, чья энергия используется для проведения других химических реакций.

Пластический обмен, его этапы их характеристика. Биосинтез белка

Первое научное определение жизни дал Фридрих Энгельс «Диалектика природы» 1898 г. Жизнь есть способ существования белковых молекул, существенным моментом которого является постоянный обмен веществ с окружающей средой. С прекращением обмена веществ прекращается жизнь.

Свойства живого:

• Самовоспроизведение (размножение)
• Самообновление
• Саморегуляция
• Целостность и дискретность
• Обмен веществ – это процессы ассимиляции и диссимиляции.
• Наследственность-это свойство живых организмов передавать свои признаки потомкам.
• Изменчивость-это свойство изменяться под влиянием окружающей среды.
• Движение-свойство перемещаться в пространстве.
• Раздражимость-свойство отвечать различными реакциями на воздействия окружающей среды.

• Уровни организации живого:
• – Микробиосистема: (молекулярный, субклеточный, клеточный)
• – Мезобиосистема: (тканевой, органный, организменный)
• – Макробиосистема: (популяционно-видовой, биогеоценотический, биосферный)

Обмен веществ – это совокупность химических превращений, обеспечивающих рост, жизнедеятельность, воспроизведение в живых организмах.

В метаболизме различают 2противоположных процесса :ассимиляция и диссимиляция.

Ассимиляция (пластический обмен или анаболизм) – это эндотермический процесс синтеза высокомолекулярных органических веществ, сопровождающийся поглощением энергии. Происходит в цитоплазме.

Диссимиляция (энергетический обмен или катаболизм) – выделяется энергия. Распад веществ в клетке до простых, неспецифичных соединений. Начинается в цитоплазме, а заканчивается в митохондриях.

1. Виды обмена веществ:
2. – Белковый
3. – Углеводный
4. – Водный
5. – Солевой

Пластический обмен – это эндотермический процесс синтеза высокомолекулярных органических веществ, сопровождающийся поглощением энергии. Происходит в цитоплазме.

Этапы:

1) Подготовительный – из простых веществ и множества промежуточных соединений синтезируются необходимые для организма АМК, ВЖК, моносахара, азотные основания.

2) Безкислородный – происходит сборка сложных высокомолекулярных соединений (белки, жиры и т.д.). Эти реакции проходят на ЭПС, КГ, и в рибосомах.

• Биосинтез белка – сложный процесс создания белка в клетках из аминокислот
• Состоит из: 1) транскрипция (переписывание) и 2) трансляция (перевод).
• Транскрипция – процесс биосинтеза всех ви­дов РНК на ДНК, который протекает в ядре.

Определенный участок молекулы ДНК деспирализуется, водородные связи разрушаются. На одной цепи ДНК по принципу комплементарности из нуклеотидов синтезируется РНК-копия. В зависимости от уча­стка ДНК синтезируются рибосомные, транспортные, информационные РНК.

После синтеза, иРНК выходит из ядра и направляется в цитоплазму к месту синтеза бел­ка на рибосомы.

Трансляция – процесс синтеза полипептид­ных цепей, осуществляемый на рибосомах, где иРНК является посредником в передаче инфор­мации о первичной структуре белка. Каждая аминокислота соединяется с соответст­вующей тРНК за счет энергии АТФ. Образуется комплекс тРНК – аминокислота, который по­ступает на рибосомы. ИРНК в цитоплазме соединяется рибосомами.

ТРНК с аминокислотами по принципу комплементарности соединяются с иРНК и входят в рибосому. В рибосо­ме между двумя аминокислотами образуется пептидная связь, а освободившаяся тРНК покидает рибосому. При этом иРНК каждый раз про­двигается на один триплет. Весь процесс обеспечи­вается энергией АТФ. Происходит синтез молекул белка.

2.5.1. Энергетический и пластический обмен

Обмен веществ (метаболизм)  – это совокупность взаимосвязанных процессов синтеза и расщепления химических веществ, происходящих в организме:

1.анаболизм  (ассимиляция, пластический обмен) – синтез более сложных мономеров из более простых с поглощением и накоплением энергии в виде химических связей в синтезированных веществах.

2.катаболизм  (диссимиляция, энергетический обмен) – распад более сложных мономеров на более простые с освобождением энергии и ее запасанием в виде макроэргических связей АТФ.

 Анаболизм и катаболизм связаны между собой. Все синтетические процессы нуждаются в веществах и энергии, поставляемых процессами расщепления. Процессы расщепления катализируются ферментами, синтезирующимися в ходе пластического обмена, с использованием продуктов и энергии энергетического обмена.

Живые существа для своей жизнедеятельности используют световую и химическую энергию.

Зеленые растения – автотрофы – синтезируют органические соединения в процессе фотосинтеза, используя энергию солнечного света. Источником углерода для них является углекислый газ. Многие автотрофные прокариоты добывают энергию в процессе хемосинтеза  – окисления неорганических соединений. Для них источником энергии могут быть соединения серы, азота, углерода.

Гетеротрофы  используют органические источники углерода, т.е. питаются готовыми органическими веществами.

Особая группа организмов – миксотрофы – питаются смешанным способом  – это растения росянка, венерина мухоловка (среди растений есть даже  гетеротроф – раффлезия); одноклеточное  животное    эвглена зеленая.

Ферменты – это специфические белки – катализаторы. Термин «специфические» означает, что объект, по отношению к которому этот термин употребляется, имеет неповторимые особенности, свойства, характеристики. Каждый фермент обладает такими особенностями, потому что, как правило, катализирует определенный вид реакций.

Ни одна биохимическая реакция в организме не происходит без участия ферментов. Особенности специфичности молекулы фермента объясняются ее строением и свойствами.

В молекуле фермента есть активный центр, пространственная конфигурация которого соответствует пространственной конфигурации веществ, с которыми фермент взаимодействует.

Узнав свой субстрат, фермент взаимодействует с ним и ускоряет его превращение.

Ферментами катализируются все биохимические реакции.

Активность ферментов зависит от температуры, кислотности среды, количества субстрата, с которым он взаимодействует. При повышении температуры активность ферментов увеличивается. Однако происходит это до определенных пределов, т.к. при достаточно высоких температурах белок денатурируется.

Среда, в которой могут функционировать ферменты, для каждой группы различна. Есть ферменты, которые активны в кислой или слабокислой среде или в щелочной или слабощелочной среде. В кислой среде активны ферменты желудочного сока у млекопитающих. В слабощелочной среде активны ферменты кишечного сока.

Пищеварительный фермент поджелудочной железы активен в щелочной среде. Большинство же ферментов активны в нейтральной среде.

4. Виды пластического обмена

• 4. Виды пластического обмена
• Основными видами пластического обмена являются:
• 1) белковый;
• 2) углеводный;
• 3) липидный;
• 4) нуклеиновый.

Белковый обмен характеризуется катаболизмом и анаболизмом. В процессе катаболизма бактерии разлагают белки под действием протеаз с образованием пептидов.

Под действием пептидаз из пептидов образуются аминокислоты.

Распад белков в аэробных условиях называется тлением, в анаэробных – гниением.

В результате распада аминокислот клетка получает ионы аммония, необходимые для формирования собственных аминокислот. Бактериальные клетки способны синтезировать все 20 аминокислот.

Ведущими из них являются аланин, глютамин, аспарагин. Они включаются в процессы переаминирования и трансаминирования.

В белковом обмене процессы синтеза преобладают над распадом, при этом происходит потребление энергии.

В углеводном обмене у бактерий катаболизм преобладает над анаболизмом. Сложные углеводы внешней среды могут расщеплять только те бактерии, которые выделяют ферменты – полисахаридазы.

Полисахариды расщепляются до дисахаров, которые под действием олигосахаридаз распадаются до моносахаров, причем внутрь клетки может поступать только глюкоза.

Часть ее идет на синтез собственных полисахаридов в клетке, другая часть подвергается дальнейшему расщеплению, который может идти по двум путям: по пути анаэробного распада углеводов – брожению (гликолизу) и в аэробных условиях – по пути горения.

1. В зависимости от конечных продуктов выделяют следующие виды брожения:
2. 1) спиртовое (характерно для грибов);
3. 2) пропионионово-кислое (характерно для клостридий, пропиони-бактерий);
4. 3) молочнокислое (характерно для стрептококков);
5. 4) маслянокислое (характерно для сарцин);
6. 5) бутилденгликолевое (характерно для бацилл).

Наряду с основным анаэробным распадом (гликолизом) могут быть вспомогательные пути расщепления углеводов (пентозофосфатный, кетодезоксифосфоглюконатный и др.). Они отличаются ключевыми продуктами и реакциями.

Липидный обмен осуществляется с помощью ферментов – липопротеиназ, летициназ, липаз, фосфолипаз.

Липазы катализируют распад нейтральных жирных кислот, т. е. ответственны за отщепление этих кислот от глицерина. При распаде жирных кислот клетка запасает энергию. Конечным продуктом распада является ацетил-КоА.

Биосинтез липидов осуществляется за счет ацетилпереносящих белков. При этом ацетильный остаток переходит на глицерофосфат с образованием фосфатидных кислот, а они уже вступают в химические реакции с образованием сложных эфиров со спиртами. Эти превращения лежат в основе синтеза фосфолипидов.

Бактерии способны синтезировать как насыщенные, так и ненасыщенные жирные кислоты, но синтез последних более характерен для аэробов, так как требует кислорода.

Нуклеиновый обмен бактерий связан с генетическим обменом. Синтез нуклеиновых кислот имеет значение для процесса деления клетки. Синтез осуществляется с помощью ферментов: рестриктазы, ДНК-полимеразы, лигазы, ДНК-зависимой-РНК-полимеразы.

Рестриктазы вырезают участки ДНК, убирая нежелательные вставки, а лигазы обеспечивают сшивку фрагментов нуклеиновой кислоты. ДНК-полимеразы ответственны за репликацию дочерней ДНК по материнской. ДНК-зкависимые-РНК-полимеразы отвечают за транскрипцию, осуществляют построение РНК на матрице ДНК.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Тема 10. ВОЗРАСТНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ОБМЕНА ВЕЩЕСТВ И ЭНЕРГИИ 10.1. Характеристика обменных процессов
Обмен веществ и энергии – основа процессов жизнедеятельности организма. В организме человека, в его органах, тканях, клетках идет непрерывный процесс синтеза, т. е.

10.3. Возрастные особенности энергетического обмена

10.3. Возрастные особенности энергетического обмена
Даже в условиях полного покоя человек расходует некоторое количество энергии: в организме непрерывно тратится энергия на физиологические процессы, которые не останавливаются ни на минуту. Минимальный для организма

Виды более крупных родов в каждой стране варьируют чаще, чем виды меньших родов

Виды более крупных родов в каждой стране варьируют чаще, чем виды меньших родов.
Если растения какой-нибудь страны, описанные в какой-либо «Флоре», разделить на две равные группы так, чтобы в одну из них вошли представители значительно крупных родов (т. е. родов, включающих

О медленном и постепенном появлении новых видов. – о различных скоростях их изменения. – виды, однажды исчезнувшие, не появляются вновь. – группы видов следуют в своем появлении и исчезновении тем же правилам, как и отдельные виды

О медленном и постепенном появлении новых видов. – о различных скоростях их изменения. – виды, однажды исчезнувшие, не появляются вновь. – группы видов следуют в своем появлении и исчезновении тем же правилам, как и отдельные виды.
Посмотрим теперь, согласуются ли

Уровни изучения обмена веществ

Уровни изучения обмена веществ
Уровни изучения обмена веществ:1. Целый организм.2. Изолированные органы (перфузируемые).3. Срезы тканей.4. Культуры клеток.5. Гомогенаты тканей.6. Изолированные клеточные органеллы.7. Молекулярный уровень (очищенные ферменты, рецепторы и

Нарушения энергетического обмена

Нарушения энергетического обмена
Все живые клетки постоянно нуждаются в АТФ для осуществления различных видов деятельности. Нарушение какого-либо этапа метаболизма, приводящие к прекращению синтеза АТФ, гибельны для клетки. Ткани с высокими энергетическими

Регуляция обмена ионов кальция и фосфатов

Регуляция обмена ионов кальция и фосфатов
Кальций и фосфаты являются структурными компонентами костной ткани. Ионы кальция участвуют в свертывании крови, мышечном сокращении, проведении нервного импульса, влияют на работу ионных насосов, способствуют секреции

Нарушения обмена гликогена

Нарушения обмена гликогена
Гликогеновые болезни – группа наследственных нарушений в основе которых лежит снижение или отсутствие активности ферментов, катализирующих реакции синтеза или распада гликогена. К данным нарушениям относятся гликогенозы и

Пути обмена аминокислот в тканях

Пути обмена аминокислот в тканях
Аминокислоты – это бифункциональные соединения, содержащие аминную и карбоксильную группу. Реакции по этим группам являются общими для различных аминокислот. К ним относят:1. по аминной группе – реакции дезаминирования и

Нарушение обмена фенилаланина и тирозина

Нарушение обмена фенилаланина и тирозина
ФенилкетонурияВ печени здоровых людей небольшая часть фенилаланина (до 10%) превращается в фениллактат и фенилацетилглутамин. Этот путь катаболизма фенилаланина становится главным при нарушении основного пути – превращения в

Нарушения обмена нуклеотидов

Нарушения обмена нуклеотидов
КсантинурияКсантинурия – наследственная энзимопатия, связанная с дефектом ксантиноксидазы, что приводит к нарушению катаболизма пуринов до мочевой кислоты. В плазме крови и моче может наблюдаться 10-ти кратное снижение уровня мочевой

Болезни на почве нарушения обмена веществ Л. В. Панашева

Болезни на почве нарушения обмена веществ
Л. В. Панашева
Обмен веществ представляет собой два противоположных процесса: ассимиляцию и диссимиляцию. Ассимиляция — это воссоздание веществ, необходимых для образования и обновления клеток и тканей, — синтез живой

Гуморальные влияния на различные этапы обмена углеводов

Гуморальные влияния на различные этапы обмена углеводов
Рассмотрим превращения углеводов, поступающих в организм с пищей (рис. 2.11). Рис. 2.11. Схема превращения углеводов в организме (Е означает «энергия»). Поступление глюкозы в кровь происходит в результате того, что в

Болезни обмена веществ

Болезни обмена веществ
Болезни, связанные с нарушением обмена веществ у собак, довольно многочисленны. Причина — нарушение генетической информации, в результате чего гены, ответственные за воспроизведение белков в организме, не обеспечивают нормального синтеза

Болезни обмена веществ

Болезни обмена веществ Ожирение
Помимо клиники этих заболеваний в данной главе приводятся способы симптоматического лечения увеличенных лимфоузлов и критических состояний, связанных с:а) лихорадкой;б) гипотермией;в) истощением.Причиной этого заболевания является

5. Пластический обмен, его этапы их характеристика. Биосинтез белка

Пластический обмен – это эндотермический
процесс синтеза высокомолекулярных
органических веществ, сопровождающийся
поглощением энергии. Происходит в
цитоплазме.

Этапы:

1)Подготовительный – из простых веществ
и множества промежуточных соединений
синтезируются необходимые для организма
АМК, ВЖК, моносахара, азотные основания.

2)Безкислородный – происходит сборка
сложных высокомолекулярных
соединений(белки,жиры и т.д.). Эти реакции
проходят на ЭПС и в рибосомах.(из мономеров
строятся полимеры)

Биосинтез белка – сложный процесс
создания белка в клетках из аминокислот.

Транскрипция-процесс
биосинтеза всех ви­дов РНК
на ДНК, который протекает
в ядре.

Определенный участок
молекулы ДНК деспирализуется,
водородные связи
разрушаются. На одной цепи ДНК по принципу
комплементарности из нуклеотидов
синтезируется РНК-копия. В зависимости
от уча­стка ДНК синтезируются
рибосомные, транспортные, информационные
РНК.

После синтеза, иРНК выходит
из ядра и направляется в цитоплазму к
месту синтеза бел­ка
на рибосомы.

Трансляция-процесс
синтеза полипептид­ных цепей,
осуществляемый на рибосомах, где иРНК
является посредником в передаче
инфор­мации о первичной структуре
белка. Каждая аминокислота соединяется
с соответст­вующей тРНК за счет энергии
АТФ. Образуется комплекс тРНК –
аминокислота, который по­ступает на
рибосомы.

ИРНК в цитоплазме
соединяется рибосомами.ТРНК с
аминокислотами по принципу комплементарности
соединяются с иРНК и входят в рибосому.
В рибосо­ме между двумя аминокислотами
образуется пептидная связь, а освободившаяся
тРНК покидает рибосому. При этом иРНК
каждый раз про­двигается на один
триплет. Весь процесс обеспечи­вается
энергией АТФ.

Происходит синтез молекул
белка.

6. Энергетический обмен, его этапы их характеристика

Энергетический обмен – выделяется
энергия. Распад веществ в клетке до
простых, неспецифичных соединений.
Начинается в цитоплазме, а заканчивается
в митохондриях.

Этапы:

1) Подготовительный – крупные молекулы
распадаются на мономеры. Белки до АМК.
Углеводы до моносахаров. Жиры до ВЖК. У
одноклеточных животных идёт в вакуолях
и лизосомах. У многоклеточных животных
этот этап проходит в ЖКТ или в лизосомах
с выделением 10% энергии в виде тепла.

2) Безкислородный – происходит гликолиз
и молочнокислое брожение. При этом
глюкоза в цитоплазме клеток расщепляется
до молочной кислоты. При этом
высвобождающаяся энергия идет на синтез
2 молекул АТФ. У некоторых микроорганизмов,
а иногда и в клетках глюкоза расщепляется
до этанола. АМК, ВЖК, глицерин на этом
этапе расщепляются до молочной кислоты,
а иногда с образованием спирта.

3) Кислородный – универсальный этап, он
абсолютно одинаков для распада мономеров
с образованием воды и углекислого газа.
При расщеплении двух молекул молочной
кислоты выделяется энергия, необходимая
на синтез 36 молекул АТФ. Происходит в
митохондриях.

Там есть ферменты и
атмосферный кислород. Процесс окисления
органических веществ в присутствии
кислорода называется тканевым дыханием,
или биологическим окислением. Энергия
выделяется на этом этапе дискретно.

Основная часть энергии идёт на синтез
АТФ, а частично рассеивается в виде
тепла.