Пластический обмен

(анаболизм, ассимиляция).

Автор статьи – Л.В. Окольнова.

Пластический обмен

  • Проще говоря, это любые процессы и реакции образования, синтеза веществ.
    Примеры:
    ● репликация ДНК
    ● синтез и-РНК
    ● синтез белка
    ● синтез липидов и углеводов
    ● фотосинтез
  • ● хемосинтез
  • Подробно каждый из этих процессов мы будем разбирать в соответствующих темах, здесь же рассмотрим исходные вещества, продукты, получающиеся при энергетическом обмене, место синтеза и организмы, в которых происходят эти процессы.

Репликация (самоудвоение) ДНК

Из одной молекулы получаются 2 и процесс идет с затратами энергии.

Это основной процесс абсолютно для всех живых ( и неживых систем)

Пластический обмен

  1. ● у вирусов (неживых систем) – он происходит в клетках носителя;
    ● у бактерий – в цитоплазме (прокариоты)
  2. ● у всех других эукариотических организмов – в ядре

Синтез и-РНК (транскрипция)

Так же основной, базовый процесс для всего живого.

Базой, матрицей для синтеза молекулы служит ДНК.
У бактерий (прокриотических организмов) – осуществляется в цитоплазме, у всех эукариотов – в ядре.

Синтез белка

Пластический обмен

Все живое потребляет и синтезирует белки.
Процесс построения полимера (белка) из мономеров (аминокислот) происходит в рибосомах.
Рибосомы есть абсолютно во всех клетках – как у бактерий, так и у представителей всех царств эукариотического мира.

Пластический обмен

Процесс многостадийный и требует большого количества энергии:
1. синтез и-РНК на базе ДНК
2. выход и-РНК из ядра в цитоплазму и прикрепление к рибосоме
3. “считывание” рибосомой информации с и-РНК
4. транспорт соответствующих аминокислот с помощью т-РНК

5. построение белковой нити

Синтез липидов и углеводов

мономер полимер
глицерин и жирные кислоты липиды
моносахариды (глюкоза, фруктоза, рибоза) полисахариды, т.е. углеводы

Происходит в эндоплазматической сети.

Пластический обмен

Фотосинтез

Это прямо классический пример пластического обмена – из неорганических веществ получаются органические.

Пластический обмен

● у растений – во всех клетках наземной части организма в хлоропластах
● у бактерий – в пигменте – хлорофилле

Хемосинтез

Это процесс пластического обмена, характерный исключительно для бактерий.

Пластический обмен

Пластический обмен • биология-в.рф

Пластический обмен

Пластический и Энергетический обмены

Пластический обмен — это совокупность реакций синтеза необходимых соединений (белков, углеводов, липидов, нуклеиновых кислот) из веществ, которые попали в клетку, с поглощением энергии.

Биосинтез белков

Растения сами синтезируют все необходимые им аминокислоты, используя азот, аммиак, нитраты. Высшие животные и человек получают незаменимые аминокислоты с пищей.

Заменимые аминокислоты животные и грибы синтезируют из азотосодержащих соединений. Биосинтез белка из аминокислот – это сложный многоэтапный процесс, который требует много энергии.

Каждая из реакций биосинтеза обеспечивается специфическими ферментами.

Все живые организмы сохраняют наследственную информацию в молекулах нуклеиновых кислот в виде определенной последовательности нуклеотидов. Такая единая система сохранения называется генетическим кодом.

В полипептидной цепи каждый аминокислотный остаток кодируется определенной последовательностью из трех нуклеотидов – триплетом (комбинация из трех нуклеотидов дает возможность кодировать 43 = 64 типа аминокислот, то есть 20 основных).

Свойства генетического кода:

  • 1) вырожденность – одну аминокислоту могут кодировать несколько разных триплетов. Большинство основных аминокислот (18 из 20) кодируется несколькими триплетами – от 2 до 6, лишь две (триптофан и метионин) – одним;
  • 2) однозначность – каждый триплет кодирует лишь определенную аминокислоту;
  • 3) универсальность – код единый для всех организмов, существующих на Земле. Одни и те же триплеты кодируют одни и те же аминокислоты разных организмов;
  • 4) неперекрываемость – генетическая информация может считываться лишь одним способом, в одном направлении.

Между генами существуют участки, которые не несут генетической информации.

Они лишь отделяют одни участки от других, как «разделительные знаки». Их называют спейсерами (от англ. спейс – пространство). Каждый из трех триплетов (УАА, УАГ, УГА) означает прекращение синтеза одной полипептидной цепи. Они называются стоп-кодонами. Триплет АУГ определяет место начала синтеза следующей полипептидной цепи.

Этапы биосинтеза белков

Пластический обмен

Синтез белка

В 50-х годах XX века был выяснен механизм этого процесса. Синтез белка включает несколько этапов: транскрипцию (синтез предшественника иРНК – про-иРНК), трансляцию (перенесение последовательности нуклеотидов в молекуле иРНК в последовательность аминокислотных остатков молекулы белка) и обособление белковой молекулы.

Транскрипция

Транскрипция (от лат. thranscriptio – переписывание). Фермент PHК-полимераза разъединяет двойную цепь ДНК.

По принципу комплементарности на одной из них синтезируется молекула про-иРНК. Потом она с помощью специальных ферментов превращается в активную форму иРНК.

Для этого из нее удаляются участки, лишенные генетической информации. Из ядра она может поступать в цитоплазму клетки.

Трансляция

Трансляция (от лат. translatio – передача). В цитоплазме с помощью ковалентной связи каждая из 20 аминокислот присоединяется к определенной тРНК, иРНК связывается с рибосомой.

Рибосома надвигается на нитевидную молекулу иРНК таким образом, что она оказывается между двумя субъединицами.

По принципу комплементарности транспортная РНК, которая переносит аминокислоту, взаимодействует с помощью своего триплета – антикодона с особым триплетом иРНК – кодоном. Первый кодон дает сигнал о начале синтеза полипептидной цепи.

Возникает инициативный комплекс, который состоит из триплета иРНК, рибосомы и определенной тРНК.

Благодаря последовательному соединению пептидными связями аминокислотных остатков между собой, полипептидная цепь удлиняется. Рибосома перемещается слева направо по иРНК и образует белковую молекулу. С помощью определенной тРНК каждая из аминокислот транспортируется к рибосоме и размещается в цепи.

В рибосоме есть особый участок, где происходит трансляция – функциональный центр. Его размеры отвечают длине двух триплетов. Вместе с тем в функциональном центре может находиться два соседних триплета иРНК. В одной его части антикодон тРНК узнает кодон иРНК, а в другой – аминокислота освобождается от тРНК.

Длина молекулы иРНК определяет количество рибосом, которые одновременно могут уместиться на ней. Молекула иРНК с нанизанными на нее рибосомами называется полисомой, или полирибосомой.

Процесс синтеза белка происходит с большой затратой энергии, которая выделяется при расщеплении АТФ. На присоединение к синтезированной полипептидной цепи одного аминокислотного остатка расходуется энергия, которая высвобождается при расщеплении одной молекулы АТФ.

Синтез белковой молекулы завершается, как только рибосома достигает стоп — кодона. Рибосома вместе с белковой молекулой оставляет иРНК. Молекула белка попадает в эндоплазматическую сеть и транспортируется к определенному участку клетки, а рибосома – на любую другую молекулу иРНК. Белок приобретает определенную пространственную конфигурацию, молекула белка становится функционально активной.

У эукариот и прокариот механизмы биосинтеза белка схожи. Различаются рибосомы. Размеры рибосом у прокариот меньше. Рибосомы прокариот похожи на рибосомы митохондрий и пластид.

Биосинтез углеводов

Автотрофные организмы синтезируют подавляющее большинство углеводов. Они образуют из углекислого газа и воды шестиуглеродные моносахариды (гексозы). В ограниченном количестве из других органических соединений углеводы синтезируются в клетках гетеротрофных организмов.

  1. В результате ферментативных реакций полисахариды образуются из моносахаридов. Биосинтез моносахаридов происходит двумя путями:
  2. 1) характерный автотрофным организмам, ведет к восстановлению С02 глюкозу;
  3. 2) благодаря ряду реакций из соединений неуглеводной природы (пировиноградной и молочной кислот, глицерина, некоторых аминокислот) образуется глюкоза.

Биосинтез липидов

Запасной формой липидов в организме являются жиры. На жирные кислоты приходится около 90 % энергии, которая запасается в жирах. С участием специфических ферментов в клетках эукариот в цитоплазме происходит биосинтез жирных кислот. Процессы эти могут продолжаться в митохондриях и некоторых других органеллах.

Жиры синтезируются в клетках кишечного эпителия, в печени, подкожной клетчатке, легких и некоторых других органах. Есть ферментные системы в некоторых тканях, которые могут обеспечить образование жиров из углеводов, в частности глюкозы.

Биосинтез нуклеиновых кислот

Все живые организмы способны синтезировать нуклеотиды. Аминокислоты служат посредниками нуклеотидов, которые входят в состав нуклеиновых кислот.

Читайте также:  Строение корня - биология

Значительная часть азотистых оснований при расщеплении нуклеиновых кислот не распадается, а используется снова для синтеза нуклеотидов. Предшественники ДНК – дезоксирибонуклеотиды образуются путем восстановления (изъятия атома кислорода) рибозы до дезоксирибозы.

Биосинтез ДНК

В основе процесса лежит способность молекул ДНК к самоудвоению – репликации. Процесс репликации полуконсервативный, так как каждая из двух дочерних молекул ДНК имеет одну цепь от материнской молекулы, а вторую – синтезированную на первой. Для начала репликации двухцепочечная материнская молекула ДНК должна расплестись в определенной точке.

Фермент ДНК-полимераза катализирует синтез второй цепи дочерней молекулы ДНК. Цепи материнской молекулы ДНК разделяются из-за разрушения водородных связей.

С участием фермента ДНК-полимераза по принципу комплементарности к нуклеотидам каждой материнской цепи присоединяются свободные нуклеотиды. Каждая из цепей становится матрицей для синтеза новой цепи дочерней молекулы ДНК.

Каждая из дочерних молекул ДНК является точной копией материнской. У-подобная зона ДНК, где происходит репликация, называется репликационной «вилкой».

Вдоль матричной цепи размещаются в определенном порядке соответствующие одиночные нуклеотиды. Новая цепь ДНК синтезируется в виде коротких фрагментов, которые потом соединяются ковалентными связями под действием особого фермента. ДНК эукариот может удваиваться одновременно во многих точках ее молекулы.

Биосинтез РНК

Все виды РНК (иРНК, тРНК, рРНК) синтезируются ферментами РНК-полимеразами по принципу комплементарности на молекуле ДНК. Процесс синтеза молекулы РНК на матрице ДНК называется транскрипцией. Фермент РНК-полимераза во время синтеза РНК продвигается вдоль определенного участка молекулы ДНК и действует подобно застежке-молнии, разъединяя двойную спираль.

Клеточный уровеньУровни организации живого

Пластический обмен определение – Сайт по биологии

 Пластический обмен Пластический обмен

Фотосинтез. Это процесс преобразования энергии света в энергию химических связей органических веществ. Процесс фотосинтеза обычно описывают уравнением:

Такое преобразование происходит в хлоропластах, где имеются молекулы хлорофиллов, поглощающих световые волны|волны разной длины|длины. Важнейшими из них являются хлорофиллы П700 и П680, поглощающие свет с длиной волны|волны 700 и 680 нм соответственно. Они входит в состав реакционных центров фотосистем I и II.

Процесс фотосинтеза представляет собой цель окислительно-восстановительных реакций, где происходит восстановление углекислого газа до органических веществ. Всю совокупность фотосинтетических реакций принято подразделять на две фазы— световую и темновую. Темновая фаза происходит параллельно световой с использованием продуктов, образованных в световой фазе.

Световая фаза фотосинтеза. Прохождение световой фазы связано с мембранами тилакоидов при участии хлорофилла и других пигментов, фермента АТФ-синтетазы, встроенного в мембрану тилакоидов, и белков-переносчиков.

Для световой фазы фотосинтеза характерно то, что энергия солнечной радиации, поглощённая хлорофиллами, преобразуется сначала в электрохимическую, а затем в энергию макроэрги-ческих связей АТФ. Это достигается путём переноса электронов и ионов водорода с помощью специальных переносчиков через мембрану тилакоидов .

Световая фаза фотосинтеза разделяется на фотофизическую и фотохимическую. В фотофизической фазе происходит поглощение квантов света молекулами хлорофиллов П700 (фотосистема I) и П680 (фотосистема II) и переход этих молекул в возбуждённое состояние.

В фотохимической фазе обе фотосистемы работают согласованно.

Фотосистема I. Возбуждённая молекула П700 отдаёт электрон акцептору. От него по системе переносчиков этот электрон попадает|попадает на внешнюю сторону тилакоида (обращённую в стро-му). При этом молекула П700 окисляется и П700 превращется в П700+:

Фотосистема II. Возбуждённая молекула П680 отдаёт электрон акцептору. От него по системе переносчиков электрон переходит в фотосистему I и восстанавливает молекулу П700. При этом молекула П70О возвращается в исходное состояние и становится вновь способной поглощать свет и переходить в возбуждённое состояние.

Молекула же П680, отдав электрон, превращается в П680+. Для её восстановления используются электроны, отщепляемые от молекул воды|воды в процессе так называемого фотолиза, или фотоокисления:

Благодаря фотолизу внутри тилакоида накапливаются протоны и образуется молекулярный кислород, который диффундирует в атмосферу. Кислород является побочным продуктом реакций фотосинтеза.

Протоны, образовавшиеся при фотолизе, не могут проникнуть через мембрану тилакоида и накапливаются внутри, создавая Н+-резервуар. Таким образом, по разные стороны|стороны мембраны накапливаются протоны и электроны, т. е. возникает электрохимический мембранный потенциал.

Когда он достигает величины|величины 200 мВ, протоны проталкиваются силой электрического поля|поля через каналы фермента АТФ-синтетазы, встроенного в мембрану тилакоидов, т. е. начинает работать протонная помпа.

На выходе из протонного канала создаётся высокий уровень энергии, которая используется для фосфорилирования имеющихся в матриксе хлоропластов молекул АДФ:

Перенесённые протоны взаимодействуют с электронами и молекулой НАДФ (кофермент никотинамидадениндинуклеотидфос-фат), образуя комплекс НАДФН + Н+:

Таким образом, активированные световой энергией электроны используются для присоединения атома водорода к его переносчику, т. е. на восстановление НАДФ’ в НАДФН + Н+

В конечном итоге в световой фазе фотосинтеза образуются АТФ, НАДФ-восстановленный и кислород, являющийся побочным продуктом фотосинтеза. Полученные АТФ и НАДФ-восстановленный используются в темновой фазе фотосинтеза.

Темновая фаза фотосинтеза.

Этот сложный процесс, осуществляемый в строме хлоропластов без непосредственного поглощения света, включает большое количество реакций, приводящих к восстановлению С02 до уровня органических веществ, за счёт использования энергии АТФ и НАДФ-Н + Н, синтезированных в световую фазу.

Существуют разные пути восстановления. Основным из них является так называемый Сз-путь, или цикл Кальвина. Для синтеза в нём одной молекулы глюкозы необходимо 12 молекул НАДФ-Н + Н+ и 18 молекул АТФ, которые поставляются в результате фотохимических реакций фотосинтеза. СO2 поступа-ет в хлоропласты из атмосферы.

В темновой фазе фотосинтеза, таким образом, энергия мак-роэргических связей АТФ преобразуется в химическую энергию

органических веществ, т. е. энергия как бы консервируется в химических связях органических веществ.

  • Если реакции световой и темновой фаз объединить, исключив всё|все промежуточные стадии и вещества, то можно получить суммарное уравнение процесса фотосинтеза, которое было приведено в начале параграфа.
  • Таким образом, фотосинтез процесс, при котором происходит поглощение электромагнитной энергии Солнца хлорофиллом и вспомогательными пигментами, поглощение углекислого газа из атмосферы, восстановление его в органические соединения и выделение кислорода в атмосферу.
  • На скорость фотосинтеза оказывают влияние различные факторы окружающей среды|среды: интенсивность падающего света, наличие влаги, минеральных веществ, температура, концентрация С02 и др.

Значение фотосинтеза. Уникальность и общебиологическое значение фотосинтеза определяются тем, что ему обязано своим существованием всё|все живое на нашей планете.

Этот процесс является основным источником образования первичных органических веществ, а также единственным источником свободного кислорода на Земле.

Из кислорода образовался и поддерживается озоновый слой, защищающий живые организмы от воздействия коротковолновой ультрафиолетовой радиации. Кроме того, благодаря фотосинтезу регулируется содержание С02 в атмосфере.

В изучение процесса фотосинтеза, раскрытие его механизма большой вклад внесли русский учёный К. А. Тимирязев, американский М. Кальвин, австралийские М. Д. Хетч и К. Р. Слэк, а также наши белорусские учёные академики Т. Н. Годнев и А. А. Шлык.

Хемосинтез. Кроме фотосинтеза существует ещё одна форма автотрофной ассимиляции — хемосинтез, свойственный некоторым бактериям.

В отличие от фотосинтеза при хемосинтезе используется не световая энергия, а энергия, выделенная при окислении некоторых неорганических соединений, например сероводорода, серы, аммиака, водорода, азотистой кислоты|кислоты, оксидных соединений железа|железа и марганца и др.

Открытие бактериального хемосинтеза принадлежит русскому учёному-микробиологу С. Н. Виноградскому.

  1. Важнейшей группой хемосинтезирующих организмов являются нитрифицирующие бактерии, способные окислять образующийся при гниении органических остатков аммиак до нитрита, а затем и до нитрата:
  2. Азотная кислота, реагируя с минеральными соединениями почвы, превращается в соли|соли азотной кислоты|кислоты, которые хорошо усваиваются растениями.
  3. Бесцветные серобактерии окисляют сероводород и накапливают в своих клетках серу
  4. :
  5. При недостатке сероводорода бактерии производят дальнейшее окисление накопившейся в них серы до серной кислоты|кислоты
  6. .
  7. Железобактерии переводят железо Fe2+ в железо Fe3+
  8. :
  9. Водородные бактерии используют в качестве источника энергии реакции окисления молекулярного водорода, а в качестве единственного источника углерода — углекислый газ. Реакция окисления происходит по схеме:
  10. Энергия, выделяемая при окислении указанных выше соединений, используется бактериями-хемосинтетиками для восстановления С02 до органических веществ.
Читайте также:  Аппарат Гольджи: строение и функции в клетке

Хемотрофные нитрифицирующие бактерии широко распространены в природе. Они встречаются и в почве, и в разных водоёмах. Масштаб осуществляемых ими процессов достаточно велик, поэтому хемосинтетики играют существенную роль в круговороте азота в биосфере.

Серобактерии способствуют постепенному разрушению и выветриванию горных пород вследствие образования ими серной кислоты|кислоты, являются причиной порчи каменных и металлических сооружений, выщелачивания руд и серных месторождений. Многие виды серобактерий, окисляя до сульфатов различные соединения серы, играют большую|большую роль в процессах очищения промышленных сточных вод.

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.

Энергетический и пластический обмен

Чтобы жить нам нужно две вещи:1) Вещества, чтобы строить наш организм

2) Энергия, чтобы он функционировал

  • И то и другое мы получаем с помощью обмена веществ, мы что-то едим, перевариваем — получаем энергию из пищи, потом часть этой энергии используем, чтобы синтезировать органические вещества для нашего организма.
  • Метаболизм или обмен веществ делится на две группы:1) Энергетический2) Пластический
  • Цель энергетического — получить в результате энергию (логично)), а цель пластического — создать новое органическое вещество (запоминаем — вылепить что-то из пластилина, что-то создать новое).

Как мы помним из физики, энергия ни откуда не берется и никуда не исчезает, она просто меняет свою форму. Также и тут, если мы получаем энергию из пищи, то это значит, что энергия уже там была, просто поменяла форму проявления.

Все логично, органические вещества — сложные молекулы, в связях между атомами в них заключено много энергии — если мы эти связи разрушим — мы ее освободим, если наоборот будем из простых веществ делать сложные — нам придется потратить энергию.

Вот вам простая схема для понимания — когда мы из простых веществ делаем сложные — мы тратим энергию, это называется пластический обмен (строить стену из кирпичей — сложно, нужна энергия, зато в результате выйдет готовая стена). А когда наоборот сложные вещества разрушаем до простых — мы получаем энергию, это энергетический обмен (ломать не строить).

  1. Идея простая, не правда ли? На этом мы могли бы закончить, но чтобы нам жилось не так сладко, придумали кучу терминов для этих процессов, которые обозначают одно и то же… Их нужно выучить
  2. 1) Энергетический обмен = диссимиляция = катаболизм
  3. 2) Пластический обмен = ассимиляция = анаболизм
  4. То есть можно поделить метаболизм на катаболизм и анаболизм — это все про энергетический и пластический обмены, просто сказано другими словами.

Примеры:

1) Энергетический обмен = диссимиляция = катаболизм

  • Все про переваривание пищи — мы съели что-то, затем расщепили в-ва из пищи до углекислого газа и воды и получили энергию АТФ.
  • В ЕГЭ подробно рассматривают энергетический обмен углеводов, включающий в себя три этапа — подготовительный (переваривание в пищеварительной системе), анаэробный (гликолиз, идет в цитоплазме клеток) и аэробный (идет в митохондриях).
  • Дыхание нам нужно именно для энергетического обмена — мы вдыхаем кислород, который помогает синтезировать энергию в митохондриях, а выдыхаем углекислый газ и немного водяного пара — они состоят из тех самых атомов, из которых состояла глюкоза, которую мы съели!
  • Обмен белков и жиров подробно не рассматривается, но нужно знать, что они тоже разрушаются до углекислого газа и воды, а как побочный продукт при разрушении аминокислот образуется мочевина, которая выводится с мочой.

У растений тоже идет энергетический обмен, почти также как и у нас — они разрушают глюкозу с использованием кислорода до углекислого газа и воды (участвуют митохондрии), просто растения помимо собственно разрушения глюкозы могут еще ее производить — а мы нет. То есть растения умеют сами готовить себе еду, а животные — только есть готовое, но мы все — «едим».

Читайте также:  Условия прорастания семян - биология

Брожение — вариант энергетического обмена углеводов для организмов, не использующих кислород (анаэробов).

В результате брожения у дрожжей люди получают хлеб (пузырьки углекислого газа, которые выделяются при этом процессе поднимают тесто), алкоголь (спиртовое брожение дает как побочный продукт этанол).

В результате брожения у молочнокислых бактерий мы получаем сыры, кефир, творог, ряженку и тд.

Боль в мышцах после интенсивной тренировки — тоже вина анаэробного клеточного дыхания. Мышцам не хватает кислорода, процесс идет не до конца и образуется молочная кислота — она и вызывает эти неприятные ощущения.

2) Пластический обмен = ассимиляция = анаболизм

Все про синтез органических веществ (кроме АТФ, ведь АТФ — энергетическая валюта клетки)

Все матричные процессы — пластический обмен, так как мы производим что-то новое:1) Репликацияудвоение ДНК2) Транскрипциясинтез РНК на матрице ДНК3) Трансляциясинтез белка на матрице РНК

Фотосинтез — синтез глюкозы растениями с использованием энергии солнечного света — тоже пластический обмен.

Обратите внимание, при пластическом обмене нам нужно потратить энергию, чтобы синтезировать что-то новое — растения же используют для этих целей энергию солнечного света.

Сначала они аккумулируют энергию солнечного света в молекулах АТФ (световая фаза), затем — используют эту энергию для того чтобы синтезировать глюкозу из углекислого газа и воды. Да-да, они делают себе еду буквально из воздуха.

Хемосинтез — синтез органических соединений с использованием энергии превращения неорганических молекул. Это фишка некоторых хемосинтезирующих бактерий — они как и растения умеют сами готовить себе еду, то есть производить глюкозу, но в отличии от растений в качестве источника энергии они используют не солнечный свет, а энергию химических связей в неорганических веществах.

Синтез полисахаридов:1) Запасание гликогена в печени (гликоген — полисахарид, который собирается из моносахаридов — глюкозы)2) Запасание крахмала (аналогично, но для растений)4) Синтез клеточной стенки из целлюлозы (для растений) или из хитина (для грибов). Целлюлоза и хитин — тоже полисахариды, состоящие из простых сахаров.

Синтез всяких жиров — триглицеридов, фософолипидов, стероидов — тоже пластический обмен.

Короче, все что про синтез, кроме синтеза АТФ.

————————————————————-

Хочешь эффективно подготовиться к ЕГЭ по биологии? Записывайся ко мне на занятия – есть и индивидуальные, и групповые.

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.

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

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.

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.

Ссылка на основную публикацию