Опис процесів пластичного і енергетичного обміну в клітині: етапи, відмінності і приклади

  1. енергетичний обмін
  2. Підготовчий етап
  3. анаеробне дихання
  4. аеробне дихання
  5. пластичний обмін
  6. фотосинтез
  7. хемосинтез
  8. біосинтез білків

Робота всіх систем в організмі неперервна Робота всіх систем в організмі неперервна. У ньому постійно протікають складні хімічні реакції, що забезпечують нормальну життєдіяльність. Одним з найважливіших процесів є обмін речовин і енергії, тобто метаболізм.

Саме завдяки йому, клітини зберігають сталість складу, ростуть, функціонують, а також оновлюються. Процес цей непростий і складається з двох видів обміну - пластичного і енергетичного, які, в свою чергу, мають кілька стадій.

В організмі безперервно відбувається як розщеплення складних речовин на більш прості, так і синтез необхідних з'єднань з різних елементів. В результаті першого типу реакцій, який називається енергетичним обміном, або катаболизмом, тіло людини отримує необхідну для нормального функціонування енергію. Але її частина витрачається на створення нових з'єднань, які потрібні для життєдіяльності. Такий процес носить назву пластичного обміну, або анаболізму.

Це цікаво: скільки ніг у восьминога , Яким чином він пересувається?

енергетичний обмін

Катаболізм, званий також диссимиляцией, відбувається аж до того моменту, поки всі поживні речовини, що надійшли в організм, не расщепятся до вуглекислого газу, води або інших простих з'єднань, які вже не можна використовувати Катаболізм, званий також диссимиляцией, відбувається аж до того моменту, поки всі поживні речовини, що надійшли в організм, не расщепятся до вуглекислого газу, води або інших простих з'єднань, які вже не можна використовувати.

Цей процес аналогічний горінню, адже в його результаті виділяються ті ж речовини. Але він відбувається з куди більшою швидкістю і не потребує високих температурах. Крім того, важливою відмінністю є те, що енергія не перетворюється на теплову, щоб безповоротно розсіятися, а запасається для подальших потреб організму. Це робить процес неймовірно ефективним і унікальним.

Розпад речовин для отримання організмом енергії - це те, що характеризує енергетичний обмін в клітині. Відбувається він у кілька стадій:

  • підготовча;
  • неповна (анаеробне дихання);
  • аеробне дихання.

Кожна з цих стадій має свої особливості і грає важливу роль в метаболізмі в цілому. Далі буде більш детально розказано про кожну з них.

Це цікаво: цитоплазма - функції , Хімічний склад і будова.

Підготовчий етап

Єдина зі стадій, яка протікає в шлунково-кишковому тракті. Вона полягає в травленні, тобто розпад складних органічних сполук на прості. Розпад у складних організмів здійснюється під дією травних ферментів, а в одноклітинних - за допомогою лізосом. При цьому білки розпадаються на амінокислоти, жири - на аліфатичні карбонові кислоти і гліцерин, вуглеводи - на цукри, нуклеїнові кислоти - на нуклеотиди .

  • Обмін білків. Коли білки потрапляють в організм у складі їжі, вони розпадаються до амінокислот, яких в організмі людини близько 20 видів. Частина амінокислот розпадається далі до діоксиду вуглецю, який усувається з диханням, а також води і аміаку. Останній за допомогою печінки перетворюється в сечовину і виводиться з організму разом з водою. Енергія, яка виділяється при такому розпаді, також запасається організмом, але зазвичай до цієї стадії не доходить, оскільки не розпалися амінокислоти використовуються для побудови нових білків, необхідних людині. Особливо корисні в цьому сенсі тваринні білки, оскільки рослинні програють їм за своєю цінністю.

Це цікаво: скільки хромосом у картоплі ?

  • Обмін вуглеводів. Вуглеводи - дуже важливі елементи харчування людини. Саме їх розпад забезпечує організм найбільшою кількістю енергії. Вона необхідна не тільки для фізичної, а й для розумової роботи. Особливий внесок в роботу мозку робить глюкоза, яка потрапляє в кров. Зниження її кількості в 2 рази призводить до загибелі організму. 150 г - необхідна щодобовий доза для нормальної роботи мозку і м'язів, але, звичайно, не варто вживати надто багато вуглеводів, оскільки надлишок відкладається в організмі, що виражається в жирових відкладеннях.
  • Обмін жирів. Розкладання рослинних і тваринних жирів до жирних кислот і гліцерину, а потім і до води з вуглекислим газом забезпечує організм ще більшою енергією, ніж розпад вуглеводів. Ліпіди також надходять в кров і збагачують внутрішні органи (наприклад, печінка, нирки), але не підходять для мозкових процесів, ось чому вуглеводи вважаються найкращим джерелом енергії. Крім того, надлишок ліпідів також призводить до ожиріння, тому не варто вживати їх в кількості, що перевищує 80 г на добу.
  • Обмін нуклеїнових кислот. Нуклеопротеїди грають важливу роль в зберіганні спадкової інформації, а також контролі метаболізму і його швидкості, але не роблять в організм будь-якого істотного енергетичного вкладу. Вони розпадаються на поліпептиди, які в подальшому повторюють процеси, що відбуваються при обміні білків, описані вище. Нуклеїнові кислоти розпадаються до мононуклеотидів, з яких організм буде будувати нові сполуки.
  • Обмін води і мінералів. Вода - основна складова людського організму. Її втрати необхідно щодня компенсувати, випиваючи чисту воду і вживаючи їжу, багату цією рідиною. Разом з водою і їжею в організм надходять макро-, мікро- і ультрамікроелементи.

При всіх цих процесах додатково виділяється енергія у вигляді тепла, але не в найбільших кількостях. Далі процеси відбуваються на клітинному рівні.

Це цікаво: чому деякі органели клітини називають немембранні ?

анаеробне дихання

Ця стадія називається також гликолизом стосовно до царства тварин, або бродінням, якщо маються на увазі рослини і мікроорганізми Ця стадія називається також гликолизом стосовно до царства тварин, або бродінням, якщо маються на увазі рослини і мікроорганізми. Весь процес відбувається в цитоплазмі клітин за рахунок роботи ферментів.

Він продовжує попередню стадію тим, що з моносахарида, яким є глюкоза, виділяються ще більш прості речовини - спирт і вуглекислий газ, а також кислоти.

Цей вид обміну універсальний для всіх організмів і використовується навіть в повсякденному житті. Оскільки він протікає і в бактеріях, його широко застосовують в харчовій промисловості: дріжджі виробляють етиловий спирт, кисломолочні бактерії - молочну кислоту, а тварини клітини - пировиноградную. У деяких мікроорганізмах виділяється ацетон і метанова кислота.

При цьому також виділяється енергія, частина якої запасається в двох молекулах аденозинтрифосфату (АТФ), і деяка кількість розсіюється з виділенням тепла. Але двох молекул АТФ недостатньо для повноцінної роботи організму, тому за анаеробним етапом піде кисневе розщеплення.

аеробне дихання

Інші назви цього етапу - клітинне дихання, або кисневе розщеплення Інші назви цього етапу - клітинне дихання, або кисневе розщеплення. Як видно з назви, процес неможливий без кисню, який виступає в ролі окислювача продуктів розпаду глюкози. Крім кисню, в роботі бере участь фосфорна кислота і аденозиндифосфат (АДФ). Під дією ферментів вони без підвищення температури моментально спалюють органічні речовини до вуглекислого газу і води.

Завдяки окисленню з однієї молекули речовини (що утворилися на попередньому етапі молочна, піровиноградна кислоти і так далі) клітина отримує 18 АТФ, кожна з яких служить потужним джерелом енергії. Цей етап відбувається в мітохондріях клітини і є найважливішим у всьому енергетичному обміні, так як забезпечує клітку великою кількістю АТФ.

пластичний обмін

Пластичний обмін ще називається анаболизмом, асиміляцією і біосинтезу Пластичний обмін ще називається анаболизмом, асиміляцією і біосинтезу. Він є не менш важливою складовою метаболізму, адже саме пластичний обмін в клітині характеризується синтезом нових речовин, що забезпечує утворення ферментів, гормонів, а також білків, ліпідів і інших речовин, що беруть участь в побудові клітин, міжклітинної простору і інших складових організму. Так само, як і енергетичний обмін, він є складним і протікає в багатьох організмах. Далі будуть наведені приклади і процеси пластичного обміну.

  • фотосинтез , Який властивий рослинам, а також деяким бактеріям. Вони називаються автотрофами, оскільки здатні самостійно синтезувати необхідні для життя органічні речовини з неорганічних сполук.
  • Хемосинтез протікає у бактерій, які називаються хемотрофов. І вони також можуть забезпечувати себе необхідними органічними сполуками. Для їх життєдіяльності не потрібен кисень, вони використовують діоксид вуглецю.
  • Біосинтез білків здійснюється в живих організмах. До них відносяться і гетеротрофи, які, на відміну від двох попередніх згадуваних форм, нездатні самостійно забезпечувати себе органічними речовинами, а тому отримують їх за допомогою інших організмів.

Зупинимося на цих процесах більш докладно.

фотосинтез

фотосинтез

Процес, без якого не була б можлива життя на Землі. Багатьом формам життя для дихання потрібен кисень замість видихається ними в повітря вуглекислого газу. Цим важливим речовиною нас забезпечують рослини, в зеленому листі яких містяться хлоропласти. Їх оточує пара мембран, оскільки всередині хлоропласта в цитоплазмі містяться цінні грани з власними захисними оболонками. У цих стопках тилакоидов, в свою чергу, присутній хлорофіл, який відповідає за колір рослини, але головне - робить процес фотосинтезу можливим.

Здійснюється він за допомогою з'єднання шести молекул вуглекислого газу з водою, в результаті чого утворюється глюкоза. Побічним продуктом реакції є життєво необхідний кисень. Процес можливий тільки на світлі, при використанні сонячної енергії.

хемосинтез

Хемосинтез протікає у мікроорганізмів, також здатних до самостійного перетворенню неорганічних сполук в органічні. До них відносяться:

Окислення вуглекислого газу відбувається без участі кисню, з використанням запасеної раніше енергії. З діоксиду вуглецю синтезуються органічні речовини, необхідні для життєдіяльності.

біосинтез білків

Складний процес, спрямований на розкладання потрапляють в організм білків на складові, з яких згодом синтезуються власні унікальні білки. Складається з двох стадій.

Транскрипція - процес, що складається з трьох етапів (освіта транскрипта, процесинг, сплайсинг), які відбуваються в ядрі клітини. Вони спрямовані на створення інформаційної РНК (іРНК) з ДНК. В результаті новий полімер повністю копіює невелику ділянку нитки ДНК з тією різницею, що тимін в ньому еквівалентний урацил.

Трансляція - перенесення інформації з синтезованою на попередньому етапі молекули РНК на споруджуваний поліпептид з вказівками про його майбутню структуру. Процес відбувається на рибосомах, розташованих в цитоплазмі клітини. Вони мають овальну форму і складаються з частин, які можуть з'єднуватися тільки при наявності іРНК. Сам перенесення інформації здійснюється в кілька етапів.

  1. Під дією ферментів і за участю АТФ амінокислоти проходять активацію з утворенням аміноаціладенілата.
  2. Аміноксилот зв'язується з транспортної РНК (тРНК) з виділенням аденозинмонофосфата (АМФ).
  3. Утворений на попередньому етапі комплекс об'єднується з рибосомою.
  4. Амінокислоти підставляються в структури пептиду і звільняють тРНК.

Отже, все речовини, що надходять в живий організм, розподіляються в ньому так, щоб приносити йому користь. Складні розпадаються з виділенням енергії, необхідної для подальшої життєдіяльності (наприклад, виконання фізичної або розумової роботи людиною), що запасається в АТФ. А з простих речовин організм синтезує нові сполуки з використанням енергії, що накопичилася в універсальному джерелі - молекулі тієї самої АТФ. При цьому енергія не витрачається безповоротно - вона запасається в нових сполуках.

дисиміляція і асиміляція в корені відрізняються один від одного, але при цьому вони нерозривно пов'язані. Адже саме катаболізм дає енергію, без якої неможливий анаболизм, тобто синтез необхідних організму речовин. Ось чому ці два процеси є дуже важливими.

Новости