Обмен веществ в клетке – биология

9.Обмен веществ в клетке

В  клетках  постоянно  осуществляются  обмен  веществ  (метаболизм)  —  многообразные  химические  превращения,  обеспечивающие  их  рост,  жизнедеятельность,  постоянный  контакт  и  обмен  с окружающей  средой.

 Благодаря  обмену  веществ  белки,  жиры,  углеводы  и другие  вещества,  входящие  в состав клетки,  непрерывно расщепляются и синтезируются.  Реакции, составляющие эти  процессы,  происходят  с  помощью  специальных  ферментов  в  определенном  органоиде  клетки  и  характеризуются  высокой  организованностью и упорядоченностью.

  Благодаря  этому в клетках достигается  относительное  постоянство состава,  образование,  разрушение  и  обновление  клеточных структур  и  межклеточного  вещества.

Обмен  веществ  неразрывно  связан  с  процессами  превращения энергии. В результате химических превращений потенциальная энергия  химических  связей  преобразуется  в другие  виды  энергии,  используемой  на синтез  новых соединений, для  поддержания  структуры и функции клеток и т.д. 

Обмен веществ складывается из двух взаимосвязанных,  одновременно  протекающих  в  организме  процессов  —  пластического  и  энергетического  обменов.

Пластический обмен (анаболизм, ассимиляция) — совокупность всех реакций  биологического синтеза.  Эти  вещества  идут  на построение  органоидов  клетки  и  создание  новых  клеток при делении.Пластический  обмен  всегда  сопровождается  поглощением  энергии.

Энергетический обмен  (катаболизм,  диссимиляция)  —  совокупность  реакций  расщепления  сложных  высокомолекулярных  органических веществ  —  белков,  нуклеиновых  кислот,  жиров,  углеводов  на  более  простые,  низкомолекулярные.  При  этом  выделяется энергия,  заключенная в химических связях крупных органических молекул. Освобожденная энергия запасается в форме богатых энергией  фосфатных  связей  АТФ.

Реакции  пластического  и  энергетического  обменов  взаимосвязаны и в своем единстве составляют обмен веществ и превращение энергии  в  каждой  клетке  и  в организме  в  целом.

Пластический обмен

Суть  пластического  обмена  заключается  в  том,  что  из  простых веществ,  поступающих  в  клетку  извне,  образуются  вещества  клетки.  Рассмотрим этот процесс на примере образования важнейших органических соединений  клетки  —  белков.

В синтезе белка — этом сложном, многоступенчатом  процессе —участвуют ДНК,  мРНК,  тРНК,  рибосомы,  АТФ  и  разнообразные ферменты.  Начальный  этап белкового синтеза —  образование  полипептидной  цепи  из  отдельных  аминокислот,  расположенных  в

строго  определенной  последовательности.  Главная  роль  в определении  порядка расположения аминокислот, т.е.  первичной структуры белка, принадлежит молекулам ДНК. Последовательность аминокислот в белках определена последовательностью  нуклеотидов  в молекуле  ДНК.

  Участок ДНК,  характеризующийся  определенной последовательностью  нуклеотидов,  называется  геном.  Ген  —  это участок  ДНК,  являющийся  элементарной  частицей  генетической информации. Таким  образом,  синтез каждого определенного специфического  белка  определяется  геном.

  Каждой  аминокислоте  в полипептидной  цепочке  соответствует  комбинация  из трех  нуклеотидов — триплет, или кодон.  Именно три нуклеотида определяют присоединение  к полипептидной  цепи одной аминокислоты.  Например,  участок ДНК  с  триплетом  ААЦ  соответствует  аминокислоте  лейцину,  триплет  ТТТ  —  лизину,  ТГА  —  треонину.

  Данная корреляция  между  нуклеотидами  и  аминокислотами  называется генетическим кодом.  В состав белков входит 20 аминокислот и всего 4 нуклеотида. Только код, состоящий из трех последовательно расположенных  оснований,  мог  бы  обеспечить  задействование  всех 20 аминокислот в структурах белковых молекул.

  Всего в генетическом  коде 64 разных триплета,  представляющих  возможные  сочетания  из  четырех  азотистых  оснований  по  три,  что  с  избытком  достаточно для кодирования 20 аминокислот. Каждый триплет шифрует  одну  аминокислоту,  но  большинство  аминокислот  кодируется более чем одним кодоном.

В настоящее время код ДНК расшифрован полностью. Для каждой аминокислоты точно установлен состав кодирующих ее триплетов. Например, аминокислоте аргинин могут соответствовать такие триплеты нуклеотидов ДНК,  как ГЦА, гцг, гцт, гцц, тцт, тцц.

Синтез  белка  осуществляется  на  рибосомах,  а  информация  о структуре  белка зашифрована в ДНК,  расположенной  в ядре. Для того  чтобы  синтезировался  белок, информация  о  последовательности аминокислот в его первичной структуре  должна  быть  доставлена  к  рибосомам.  Этот процесс включает два этапа: транскрипцию и трансляцию.

Транскрипция (буквально —  переписывание)  протекает  как  реакция матричного  синтеза.

  На цепи ДНК, как на матрице, по принципу комплементарности синтезируется  цепь  иРНК,  которая  по  своей нуклеотидной   последовательности точно  копирует  (комплементарна) полинуклеотидной  цепи  ДНК,  причем  тимину  в  ДНК соответствует урацил в  РНК.

  Информационная  РНК — это  копия  не  всей  молекулы  ДНК,  а  только  части  ее  —  одного гена,  несущего  информацию  о  структуре  белка,  сборку  которого необходимо произвести.

  Существуют специальные  механизмы  «узнавания»  начальной точки  синтеза,  выбора цепи ДНК,  с  которой считывается  информация,  а  также  механизмы  завершения  процесса,  в  которых  участвуют  специальные  кодоны.  Так образуется  матричная  РНК.  Молекула  мРНК,  несущая  ту  же  информацию, что и гены, выходит в цитоплазму. Перемещение РНК через  ядерную  оболочку  в  цитоплазму  происходит  благодаря  специальным  белкам,  которые образуют комплекс с молекулой  РНК.

В  цитоплазме  на  один  из  концов  молекулы  мРНК  нанизывается рибосома; аминокислоты в цитоплазме активизируются с помощью ферментов  и  присоединяются  опять  же  с  помощью  специальных ферментов к тРНК (специальному участку связывания с этой аминокислотой).  Для  каждой  аминокислоты  существует  своя  тРНК, один  из  участков  которой  (антикодон)  представляет  собой  триплет  нуклеотидов,  соответствующий  определенной  аминокислоте  и комплементарный строго определенному триплету иРНК.

Начинается  следующий  этап  биосинтеза  —  трансляция:  сборка полипептидных цепей на матрице иРНК. По мере сборки белковой молекулы рибосома перемещается по молекуле иРНК, причем  перемещается  не  плавно,  а  прерывисто,  триплет  за  триплетом.

  По  мере  перемещения  рибосомы  по  молекуле  мРНК сюда же  с  помощью  тРНК доставляются  аминокислоты,  соответствующие  триплетам  мРНК.  К  каждому триплету,  на  котором  останавливается  в  своем  передвижении  по  нитевидной  молекуле  мРНК рибосома, строго комплементарно присоединяется тРНК. При этом аминокислота,  связанная с тРНК,  оказывается у активного центра рибосомы.

  Здесь специальные ферменты  рибосомы  отщепляют аминокислоту от тРНК и присоединяют к предыдущей аминокислоте.  После установки первой аминокислоты рибосома передвигается  на один  триплет,  а тРНК,  оставив  аминокислоту,  мигрирует в цитоплазму за следующей аминокислотой. С помощью такого механизма шаг за шагом наращивается белковая цепь.

Аминокислоты соединяются  в  ней  в  строгом  соответствии  с  расположением  кодирующих триплетов в цепи молекулы мРНК. Чем дальше продвинулась рибосома по  иРНК,  тем  больший  отрезок белковой  молекулы «собран».  Когда рибосома достигнет противоположного  конца иРНК,  синтез окончен.  Нитевидная молекула белка отделяется от рибосомы.

  Молекула  мРНК  может  использоваться для  синтеза полипептидов  многократно,  как  и  рибосома.  На  одной  молекуле иРНК может размещаться несколько рибосом (полирибосома). Их число определяется длиной  мРНК.

Биосинтез белков — сложный многоступенчатый процесс, каждое  звено  которого  катализируется  определенными  ферментами  и снабжается  энергией  за  счет  молекул  АТФ.

Энергетический обмен

Процессом,  противоположным  синтезу,  является  диссимиляция — совокупность реакций расщепления.  В результате диссимиляции  освобождается  энергия,  заключенная  в  химических  связях пищевых  веществ.

  Эта  энергия  используется  клеткой  для  осуществления различной работы, в том числе и ассимиляции.  При расщеплении пищевых веществ энергия выделяется поэтапно при участии  ряда ферментов.

  В  энергетическом обмене обычно  выделяют три  этапа.

Первый этап — подготовительный.

  На этом  этапе сложные высокомолекулярные  органические  соединения  расщепляются  ферментативно,  путем  гидролиза, до более простых соединений  —  мономеров, из которых они состоят: белки — до аминокислот, углеводы  —  до  моносахаридов  (глюкозы),  нуклеиновые  кислоты  —  до нуклеотидов  и  т.д.  На данном  этапе  выделяется  небольшое  количество  энергии,  которая  рассеивается  в  виде  теплоты.

Второй этап — бескислородный, или анаэробный. Он называется также  анаэробным  дыханием  (гликолизом)  или  брожением.  Гликолиз происходит в клетках животных.  Он характеризуется ступенчатостью,  участием  более десятка различных ферментов  и  образованием  большого  числа  промежуточных  продуктов.

  Например,  в мышцах  в  результате  анаэробного  дыхания  шестиуглеродная  молекула  глюкозы  распадается  на  2  молекулы  пировиноградной кислоты  (С3Н403),  которые  затем  восстанавливаются  в  молочную кислоту (С3Н603).  В этом процессе принимают участие фосфорная кислота  и  АДФ.

Читайте также:  Размножение гидроидных. регенерация - биология

   Суммарное  выражение  процесса  следующее:

С6Н1 206+ 2Н3Р04+ 2АДФ -» 2С3Н603+ 2АТФ + 2Н20.

В ходе расщепления  выделяется около 200  кДж энергии.  Часть этой  энергии  (около  80  кДж)  расходуется  на  синтез  двух  молекул  АТФ,  благодаря  чему  40%  энергии  сохраняется  в  виде  химической  связи  в  молекуле  АТФ.  Оставшиеся  120  кДж  энергии (более  60 %)  рассеиваются  в  виде  теплоты.  Процесс  этот  малоэффективный.

При  спиртовом  брожении  из  одной  молекулы  глюкозы  в  результате  многоступенчатого  процесса  в  конечном  счете  образуются  две  молекулы  этилового  спирта,  две  молекулы С02

С6Н1206+ 2Н3Р04+ 2АДФ -> 2С2Н5ОН ++ 2С02+ 2АТФ + 2Н20.

В  этом  процессе  выход  энергии  (АТФ)  такой  же,  как  и  при гликолизе.  Процесс  брожения  —  источник  энергии  для  анаэробных  организмов.

Третий этап — кислородный, или аэробное дыхание, или кислородное расщепление.

  На этой стадии энергетического обмена происходит  последующее  расщепление  образовавшихся  на  предыдущем  этапе  органических  веществ  путем  окисления  их  кислородом воздуха до  простых неорганических,  являющихся  конечными  продуктами  —  СО2и  Н20.  Кислородное дыхание  сопровождается  выделением  большого  количества  энергии  (около  2600  кДж)  и  аккумуляцией  ее  в  молекулах  АТФ.

В  суммарном  виде  уравнение  аэробного дыхания  выглядит так:

2С3Н603+ 602+ 36АДФ -» 6С02+ 6Н20 + 36АТФ + 36Н20.

Таким  образом,  при  окислении двух  молекул  молочной  кислоты  за  счет  выделившейся  энергии  образуется  36  энергоемких  молекул  АТФ.  Следовательно,  основную  роль  в  обеспечении  клеткиэнергией  играет  аэробное  дыхание.

Источник: http://www.xn--90aeobaarlnb3f3fe.xn--p1ai/load/obshhaja_biologija/9_obmen_veshhestv_v_kletke/3-1-0-16

Обмен веществ и энергии в клетке . Видеоурок. Биология 9 Класс

Обязательным условием существования любого организма является постоянный приток питательных веществ и постоянное выделение конечных продуктов химических реакций, происходящих в клетках.

 Клетка постоянно находится в движении – цитоплазма перемещается, увлекая за собой органоиды и включения, активно работают рибосомы и митохондрии, совершается множество химических превращений. Все живые организмы, существующие на Земле, представляют собой открытые системы, характеризующиеся способностью активно обмениваться с окружающей средой веществами и энергией.

Из окружающей среды в клетку поступают различные вещества, а из клетки в окружающую среду удаляются ненужные продукты обмена – происходит обмен веществ, или метаболизм (Рис. 1).

Рис. 1. Обмен веществ клетки с окружающей средой (Источник)

Питательные вещества используются организмами в качестве источника атомов химических элементов (прежде всего атомов углерода), из которых строятся либо обновляются все структуры. В организм, кроме питательных веществ, поступают также вода, кислород, минеральные соли.

Поступившие в клетки органические вещества (или синтезированные в ходе фотосинтеза) расщепляются на строительные блоки – мономеры и направляются во все клетки организма (Рис. 2).

Часть молекул этих веществ расходуется на синтез специфических органических веществ, присущих данному организму.

В клетках синтезируются белки, липиды, углеводы, нуклеиновые кислоты и другие вещества, которые выполняют различные функции (строительную, каталитическую, регуляторную, защитную и так далее).

Другая часть низкомолекулярных органических соединений, поступивших в клетки, идет на образование АТФ, в молекулах которой заключена энергия, предназначенная непосредственно для выполнения работы.

Рис. 2. Распределение органических веществ (Источник)

Энергия необходима для синтеза всех специфических веществ организма, поддержания его высокоупорядоченной организации, активного транспорта веществ внутри клеток, из одних клеток в другие, из одной части организма в другую, для передачи нервных импульсов, передвижения организмов, поддержания постоянной температуры тела (у птиц и млекопитающих) и для других целей.

Обмен веществ (метаболизм) – совокупность биохимических реакций, протекающих в клетке и обеспечивающих процессы ее жизнедеятельности.

В ходе превращения веществ в клетках образуются конечные продукты обмена, которые могут быть токсичными для организма и выводятся из него (например, аммиак). Таким образом, все живые организмы постоянно потребляют из окружающей среды определенные вещества, преобразуют их и выделяют в среду конечные продукты.

В зависимости от общей направленности процессов выделяют катаболизм и анаболизм.

Анаболизм (ассимиляция) – совокупность химических процессов, направленных на образование и обновление структурных частей клеток, этот процесс имеет второе название – пластический обмен.

Фотосинтез: 6Н2О + 6СО2 → С6Н12О6 + 6СО2 ↑

Сюда можно отнести, например, фиксацию азота и биосинтез белка, синтез углеводов из углекислого газа и воды в ходе фотосинтеза, синтез полисахаридов, липидов, нуклеотидов, ДНК, РНК и других веществ. Анаболизм является созидательным этапом обмена веществ, он всегда осуществляется с потреблением энергии и с участием ферментов.

Катаболизм (диссимиляция) – совокупность реакций, в которых происходит распад крупных органических молекул до простых соединений с одновременным высвобождением энергии.

Катаболизм обеспечивает энергией все процессы, протекающие в клетке, и имеет второе название – энергетический обмен.

Дыхание: С6Н12О6 + 6СО2 → 6Н2О + 6СО2 + АТФ

При разрыве химических связей молекул органические соединения энергии высвобождаются и запасаются главным образом в виде молекул аденозинтрифосфорной кислоты – АТФ, универсального источника энергии у всех живых организмов (Рис. 3).

Рис. 3. Строение молекулы АТФ (Источник)

По своей химической природе АТФ является мононуклеотидом и состоит из азотистого основания аденина, углевода рибозы и трех остатков фосфорной кислоты, соединенных между собой макроэргическими связями.

Выделение энергии в клетке происходит при отделении одного из фосфорных остатков от молекулы АТФ, разрыв этой связи высвобождает 7,3 килокалории, тогда как при разрыве химических связей других соединений энергии выделяется в три-четыре раза меньше. При этом образуется молекула аденозиндифосфата – АДФ, с двумя фосфорными остатками.

Она легко может восстановиться до АТФ, присоединив один остаток фосфорной кислоты или отдать еще один фосфорный остаток и превратиться в аденозинмонофосфат – АМФ (Рис. 4).

Рис. 4. Выработка энергии в клетке (Источник)

Переход АТФ в АДФ и обратно – это основной механизм выработки энергии в клетке. Отщепление от АТФ и АДФ фосфорного остатка приводит к выделению энергии, а присоединение к АМФ и АДФ фосфорного остатка приводит к накоплению энергии.

Мы рассмотрели два основных процесса обмена веществ в клетке, оба вида обмена составляют основу жизнедеятельности любой клетки, а следовательно, и любого организма и тесно связаны между собой.

Список литературы

  1. Мамонтов С.Г., Захаров В.Б., Агафонова И.Б., Сонин Н.И. Биология. Общие закономерности. – Дрофа, 2009.
  2. Пономарева И.Н., Корнилова О.А., Чернова Н.М. Основы общей биологии. 9 класс: Учебник для учащихся 9 класса общеобразовательных учреждений/Под ред. проф. И.Н. Пономаревой. – 2-е изд., перераб. – М.: Вентана-Граф, 2005.
  3. Пасечник В.В., Каменский А.А., Криксунов Е.А. Биология. Введение в общую биологию и экологию: Учебник для 9 класса, 3-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2002.

Домашнее задание

  1. Дать определение метаболизму.
  2. Какие виды обмена составляют основу жизнедеятельности любой клетки?
  3. Что является источником энергии у всех живых организмов?

Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

Источник: https://interneturok.ru/lesson/biology/9-klass/fiziologiya-kletki/obmen-veschestv-i-energii-v-kletke?konspekt

Урок 10. обмен веществ и превращение энергии в клетке – Биология – 9 класс – Российская электронная школа

УрокКонспектОбязательным условием существования любого организма является постоянный приток питательных веществ и постоянное выделение конечных продуктов химических реакций, происходящих в клетках.

Все живые организмы, существующие на Земле, представляют собой открытые системы, характеризующиеся способностью активно обмениваться с окружающей средой веществами и энергией. Из окружающей среды в клетку поступают различные вещества, а из клетки в окружающую среду удаляются ненужные продукты обмена – происходит обмен веществ, или метаболизм.

Читайте также:  Химия клетки - биология

В организм, кроме питательных веществ, поступают также вода, кислород, минеральные соли.Поступившие в клетки органические вещества (или синтезированные в ходе фотосинтеза) расщепляются на строительные блоки – мономеры и направляются во все клетки организма.

Часть молекул этих веществ расходуется на синтез специфических органических веществ, присущих данному организму (белки, липиды, углеводы, нуклеиновые кислоты и другие вещества), которые выполняют различные функции (строительную, каталитическую, регуляторную, защитную и так далее).

Другая часть низкомолекулярных органических соединений, поступивших в клетки, идет на образование АТФ, в молекулах которой заключена энергия, предназначенная непосредственно для выполнения работы.

Обмен веществ (метаболизм) – совокупность биохимических реакций, протекающих в клетке и обеспечивающих процессы ее жизнедеятельности.

В зависимости от общей направленности процессов выделяют катаболизм и анаболизм.

Анаболизм (ассимиляция) – совокупность химических процессов, направленных на образование и обновление структурных частей клеток, этот процесс имеет второе название – пластический обмен.

Фотосинтез: 6Н2О + 6СО2 → С6Н12О6 + 6СО2 ↑Сюда можно отнести, например, фиксацию азота и биосинтез белка, синтез углеводов из углекислого газа и воды в ходе фотосинтеза, синтез полисахаридов, липидов, нуклеотидов, ДНК, РНК и других веществ. Анаболизм является созидательным этапом обмена веществ, он всегда осуществляется с потреблением энергии и с участием ферментов.

Катаболизм (диссимиляция) – совокупность реакций, в которых происходит распад крупных органических молекул до простых соединений с одновременным высвобождением энергии.

Катаболизм обеспечивает энергией все процессы, протекающие в клетке, и имеет второе название – энергетический обмен.

Дыхание: С6Н12О6 + 6СО2 → 6Н2О + 6СО2 + АТФ

При разрыве химических связей молекул органические соединения энергии высвобождаются и запасаются главным образом в виде молекул аденозинтрифосфорной кислоты – АТФ, универсального источника энергии у всех живых организмовПо своей химической природе АТФ является мононуклеотидом и состоит из азотистого основания аденина, углевода рибозы и трех остатков фосфорной кислоты, соединенных между собой макроэргическими связями. Выделение энергии в клетке происходит при отделении одного из фосфорных остатков от молекулы АТФ, разрыв этой связи высвобождает 7,3 килокалории, тогда как при разрыве химических связей других соединений энергии выделяется в три-четыре раза меньше. При этом образуется молекула аденозиндифосфата – АДФ, с двумя фосфорными остатками. Она легко может восстановиться до АТФ, присоединив один остаток фосфорной кислоты или отдать еще один фосфорный остаток и превратиться в аденозинмонофосфат – АМФ.Переход АТФ в АДФ и обратно – это основной механизм выработки энергии в клетке. Отщепление от АТФ и АДФ фосфорного остатка приводит к выделению энергии, а присоединение к АМФ и АДФ фосфорного остатка приводит к накоплению энергии.

Энергетический обмен – это совокупность химических реакций постепенного распада органических соединений, сопровождающихся высвобождением энергии, часть которой расходуется на синтез АТФ. Синтезированная АТФ становится универсальным источником энергии для жизнедеятельности организмов. Она образуется в результате реакции фосфорилирования – присоединения остатков фосфорной кислоты к молекуле АДФ. На эту реакцию расходуется энергия, которая затем накапливается в макроэргических связях молекулы АТФ, при распаде молекулы АТФ или при ее гидролизе до АДФ клетка получает около 40 кДж энергии.

Большинство живых организмов относятся к аэробам, использующим для обмена веществ кислород, который поступает из окружающей среды. Для аэробов энергетический обмен проходит в три этапа:- подготовительный;- бескислородный;- кислородный.

В организмах, которые обитают в бескислородной среде и не нуждаются в кислороде для энергетического обмена – анаэробах проходят энергетический обмен в два этапа:- подготовительный;- бескислородный.

Количество энергии, которое выделяется при двухэтапном варианте намного меньше, чем в трехэтапном.

Этапы энергетического обмена.

Подготовительный этап – во время него крупные пищевые полимерные молекулы распадаются на более мелкие фрагменты. В желудочно-кишечном тракте многоклеточных организмов он осуществляется пищеварительными ферментами, у одноклеточных – ферментами лизосом. Полисахариды распадаются на ди- и моносахариды, белки – до аминокислот, жиры – до глицерина и жирных кислот. В ходе этих превращений энергии выделяется мало, она рассеивается в виде тепла, и АТФ не образуется. Образующиеся в ходе подготовительного этапа соединения-мономеры могут участвовать в реакциях пластического обмена или подвергаться дальнейшему расщеплению с целью получения энергии.
Бескислородный этап (гликолиз) – происходит в цитоплазме клеток. Главным источником энергии в клетке является глюкоза. Ее бескислородное расщепление называют анаэробным гликолизом. Глюкоза является наиболее доступным субстратом для клетки как продукт расщепления полисахаридов, поэтому второй этап рассмотрим на примере бескислородного расщепления – гликолиза.Гликолиз – многоступенчатый процесс бескислородного расщепления молекулы глюкозы, содержащей шесть атомов углерода, до двух молекул пировиноградной кислоты (пируват), протекающий в цитоплазме клетки. В ходе гликолиза при расщеплении одного моля глюкозы выделяется около 200 кДж энергии, 60 % ее рассеивается в виде тепла, 40 % – для синтезирования двух молекул АТФ из двух молекул АДФ.

Кислородный этап стал возможен после накопления в атмосфере достаточного количества молекулярного кислорода, он происходит в митохондриях клеток.

Кислородный этап носит название окислительное фосфорилирование. Процесс многоступенчатый, идущий при участии большого количества ферментов.

В результате третьего этапа энергетического обмена из двух молекул пировиноградной кислоты формируется углекислый газ, вода и 36 молекул АТФ.

В итоге суммарный энергетический обмен в клетке в результате распада глюкозы можно представить как:

С6Н12О6 + 6О2 + 38АДФ + 38Н3РО4 = 6СО2 + 44Н2О + 38АТФ

В результате окисления одной молекулы глюкозы шестью молекулами кислорода образуется шесть молекул углекислого газа и выделяется тридцать восемь молекул АТФ.

Список литературы

1. Мамонтов С.Г., Захаров В.Б., Агафонова И.Б., Сонин Н.И. Биология. Общие закономерности. – Дрофа, 2009.2. Пономарева И.Н., Корнилова О.А., Чернова Н.М. Основы общей биологии. 9 класс: Учебник для учащихся 9 класса общеобразовательных учреждений/Под ред. проф. И.Н. Пономаревой. – 2-е изд., перераб. – М.: Вентана-Граф, 2005.3. Пасечник В.В., Каменский А.А., Криксунов Е.А. Биология. Введение в общую биологию и экологию: Учебник для 9 класса, 3-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2002. 4. Большой справочник по биологии/под ред. Т.В. Ивановой, Г.Л. Свиридовой. – М.: «Издательство Астрель», «Олимп», «Фирма «Издательство АСТ», 2000. – 448 с.: ил.Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет1. Интернет-портал Biofile.ru (Источник).2. Интернет-портал Yaklass.ru (Источник).3. Интернет-портал 5fan.ru (Источник)4. Prezentacii.com (Источник).5. https://ege.sdamgia.ru

Источник: http://resh.edu.ru/subject/lesson/2486/main/

Обмен веществ и энергии

Для различных процессов организма: образование веществ, мышечная работа, поддержание постоянной температуры тела необходима энергия. Основным источником энергии является энергия химических связей молекул органических соединений, получаемых с пищей углеводов, жиров, белков.

При распаде органических веществ освобождается химическая энергия, которая преобразуется в другие виды энергии – электрическую (энергия нервного импульса при работе мозга, нервных клеток), тепловую (поддержание постоянной температуры тела), механическую (мышечные сокращения), химическую (биосинтез свойственных данному организму веществ).

В нашем организме действует закон сохранения энергии: энергия не возникает и не исчезает, она только преобразуется, видоизменяется из одного вида в другой.

Затраченная организмом энергия восполняется питанием. Интенсивность энергетического обмена зависит от условий, в которых находится организм, пола, времени года, возраста, состояния здоровья и других факторов.

Обмен веществ – сложная цепь превращений веществ в организме, начиная с момента их поступления из внешней среды и кончая удалением продуктов распада. Клетки всех тканей организма образованы, главным образом, из органических веществ (углеводов, жиров, белков).

Они являются также единственным источником энергии в организме. По сути дела, жизнь обусловлена свойствами именно этих веществ. В состав белков, помимо углерода, водорода, кислорода, серы и иногда и фосфора, обязательно входит азот, которого нет в углеводах и жирах.

Все растительные и животные белки состоят из аминокислот, которых насчитывается около двадцати. Из различных комбинаций этих аминокислот образуются белковые молекулы разного строения. Белки, поступающие с пищей, под влиянием пищеварительных соков расщепляются на отдельные аминокислоты.

Аминокислоты всасываются ворсинками тонкой кишки и с кровью доставляются клетками организма. Проникшие через мембрану клеток аминокислоты при участии нуклеиновых кислот используются для образования в рибосомах свойственных этим клеткам белков. Некоторые белки используются как ферменты.

Читайте также:  Трансляция при биосинтезе белков - биология

Белки организма человека по структуре отличаются от белков животных и растений.

В клетках белки используются для построения цитоплазмы и органоидов, поэтому потребность в белковой пище особенно велика у молодого растущего организма, когда клетки размножаются и увеличивается общая масса тканей.

Обмен белков

Белки  расщепление до аминокислот  синтез белков, свойственных организму  расщепление до углекислого газа и воды  удаление через почки, легкие и кожу

Обмен углеводов

Углеводы входят в состав клеток и являются основным источником энергии в организме. В растительной пище углеводы представлены главным образом в виде крахмала и тростникового сахара.

Под влиянием ферментов пищеварительных соков углеводы расщепляются до глюкозы, которая в ворсинках кишечника всасывается в кровь, поступает с ней в печень и превращается в животный крахмал – гликоген. В печени откладываются основные запасы углеводов в организме. Во время длительного голодания при снижении уровня глюкозы вырабатывается в кровяное русло.

Напротив, при избытке глюкозы в крови она быстро превращается в печени в гликоген. Таким образом, благодаря регуляции, поддерживается постоянный уровень глюкозы в крови.

Сложные углеводы  расщепление до простых углеводов  всасывание в кровь  избыток превращается в гликоген  откладывается в печени и мышцах и выводится через почки

Обмен жиров

Жиры входят в состав клеток. Большая часть жиров используется как источник энергии. Жиры разных животных, как и жиры разных органов, различаются по химическому составу и свойствам. В кишечнике жиры под влиянием пищеварительных соков распадаются на глицерин и жирные кислоты. Они попадают в кишечнике ворсинки.

Здесь они вновь соединяются друг с другом и образуют новые жиры, свойственные только организму человек. Эти жиры попадают в лимфу и далее разносятся кровью по всем органам и тканям. Часть жиров идет на построение мембран клеток. Часть жиров откладывается в запас. Отложение жира происходит в подкожной клетчатке, в области почек и в других листах.

Эти запасы используются при недостатке питания.

Жиры пищи  расщепление до глицерина и жирных кислот  лимфа  кровь  отложение в запас под кожей и выводится через почки и кожу

Обмен воды и минеральных солей также чрезвычайно важен для организма. Вода необходима для растворения большинства химических соединений, находящихся в организме.

При участии воды и минеральных солей происходят важнейшие физико-химические процессы в клетке и ткани. Переработка различных питательных веществ и выделение продуктов их распада возможны только при достаточном количестве воды в организме.

Вода составляет около 65 % массы тела. Особенно много ее содержится в плазме крови, лимфе, пищеварительных соках.

Значительное количество воды человек выделяет с мочой, потом, а также в виде водяных паров, содержащихся в выдыхаемом воздухе. Эти потери должны восполняться ежедневным введением в организм 1,5–2 л. воды.

Половина ее поступает с пищей, половина в виде молока, чая, сока. Однако это количество воды зависит от выполняемой человеком работы и температуры воздуха.

Прекращение поступления воды в организм в течение нескольких суток вызывает нарушения и может привести к смерти.

Минеральные соли входят в состав самих клеток. Кальций и фосфор нужны для построения костей, некоторые соли необходимы для осуществления обмена веществ, связанного с выведением из клетки и поступлением в нее различных химических соединений.

Присутствие солей кальция – это непременное условие свертывания крови, соли натрия и калия требуются для работы мышечных и нервных клеток. Соли железа участвуют в переносе кислорода, соединения йода для нормальной работы щитовидной железы.

При обычном питании организм, как правило, получает необходимое количество минеральных солей, за исключением хлорида натрия, поэтому свою пищу досаливаем.

В энергетическом обмене главная роль принадлежит углеводам. Хотя при распаде углеводов выделяется меньше энергии, чем при распаде жиров, но углеводы быстрее расщепляются в организме с образованием энергии. Жиры расщепляются медленнее, жировой обмен регулируется нервной системой и железами внутренней секреции.

Большая часть энергии, которая образуется в организме, превращается в тепловую энергию.

В том случае, когда в пище не хватает какого-либо органического соединения, может происходить превращение одних органических веществ в другие. Например, белки, они могут превращаться в жиры и углеводы.

При обильном питании углеводами в организме могут образовываться жиры. Недостаток белков в пище является невосполнимым, так как они образуются только из аминокислот.

Поэтому белковое голодание наиболее опасно для организма.

Источник: http://ebiology.ru/obmen-veshhestv-i-energii/

Обмен веществ

Обязательным условием существования любого организма является постоянный приток питательных веществ и постоянное выделение конечных продуктов химических реакций, происходящих в клетках организма.

Поступившие в организм в ходе питания органические вещества (или синтезированные в ходе фотосинтеза) расщепляются ферментами на строительные блоки – мономеры и направляются во все клетки организма.

Часть молекул этих веществ расходуется на синтез специфических органических веществ, присущих данному организму.

В клетках синтезируются белки, липиды, углеводы, нуклеиновые кислоты и другие вещества, которые выполняют различные функций (строительную, каталитическую, регуляторную, защитную и т. д.).

Другая часть низкомолекулярных органических соединений, поступивших в клетки, идет на образование АТФ, в молекулах которой заключена энергия, доступная непосредственно для выполнения работы.

В ходе превращения веществ в клетках организма образуются конечные продукты обмена, которые могут быть токсичными для организма и поэтому выводятся из него (например, аммиак). Таким образом, все живые организмы постоянно потребляют из окружающей среды определенные вещества, преобразуют их и выделяют в среду конечные продукты.

Совокупность химических реакций, происходящих в организме называется обменом веществ или метаболизмом. В зависимости от общей направленности процессов выделяют катаболизм и анаболизм.

Катаболизм (диссимиляция) – совокупность реакций, приводящих к образованию простых соединений из более сложных. К катаболическим относят, например, реакции гидролиза полимеров до мономеров и расщепление последних до углекислого газа, воды, аммиака. К катаболическим относят реакции энергетического обмена, в ходе которого происходит окисление органических веществ и синтез АТФ.

Анаболизм (ассимиляция) – совокупность реакций синтеза сложных органических веществ из более простых. Например, фиксация азота и биосинтез белка, синтез углеводов из углекислого газа и воды в ходе фотосинтеза, синтез полисахаридов, липидов, нуклеотидов, ДНК, РНК и других веществ.

Синтез веществ в клетках живых организмов часто обозначают понятием пластический обмен, а расщепление веществ и их окисление с целью синтеза АТФ – энергетический обмен. Пластический и энергетический обмены составляют основу жизнедеятельности любой клетки, а следовательно, и любого организма, и тесно связаны между собой.

С одной стороны, все реакции пластического обмена нуждаются в затрате энергии. С другой стороны, для осуществления реакций энергетического обмена необходим постоянный синтез ферментов, так как продолжительность их жизни невелика.

Кроме того, вещества, используемые для дыхания, образуются в ходе пластического обмена (например, в процессе фотосинтеза).

Читать далее

Источник: http://ed-lib.ru/biology/21-obmen-veschestv.html

Ссылка на основную публикацию