Asimilacija in disimilacija sta nasprotna presnovna procesa. Primerjalno opišite procese asimilacije in disimilacije v celici in pokažite njun odnos
Metabolizem in njegove vrste
Zagotavlja stalnost notranjega okolja telesa v spreminjajočih se življenjskih pogojih - homeostazo . Presnova je sestavljena iz dveh medsebojno povezanih in nasprotnih procesov. To so procesi disimilacija , pri katerem pride do razgradnje organskih snovi in se sproščena energija porabi za sintezo molekul ATP, in procesi asimilacija, pri kateri se energija ATP uporablja za sintezo lastnih spojin, potrebnih za telo.
Imenuje se tudi proces disimilacije katabolizem in energetski metabolizem . In imenujemo tudi procese asimilacije anabolizem in plastična presnova . Tolikšno število sinonimov za isti koncept je nastalo, ker so presnovne reakcije preučevali znanstveniki različnih specialnosti:
- biokemiki,
- fiziologi,
- citologija,
- genetika,
- molekularni biologi.
Toda vsa imena in izrazi so se uveljavili in jih znanstveniki aktivno uporabljajo.
Oblike oskrbe živih organizmov z energijo
Za vse žive organizme na Zemlji je Sonce glavni vir energije. Zahvaljujoč njemu organizmi zadovoljujejo svoje energetske potrebe.
Organizmi, ki lahko sintetizirajo organske spojine iz anorganskih spojin, se imenujejo avtotrofi. Razdeljeni so v dve skupini. Nekateri lahko uporabljajo energijo sončne svetlobe. To so fotosintetiki ali fototrofi. To so predvsem zelene rastline, cianobakterije (modrozelene alge).
Druga skupina avtotrofov uporablja energijo, ki se sprosti med kemičnimi reakcijami. Takšni organizmi se imenujejo kemotrofi ali kemosintetiki.
Glive, večina živali in bakterij ne morejo same sintetizirati organskih snovi. Takšni organizmi se imenujejo heterotrofi. Zanje organske spojine, ki jih sintetizirajo avtotrofi, služijo kot vir energije. Energijo živi organizmi uporabljajo za kemične, mehanske, toplotne in električne procese.
Pripravljalna faza energetske presnove
Izmenjava energije je običajno razdeljena na tri glavne stopnje. Prva faza se je imenovala pripravljalna. Na tej stopnji se makromolekule pod vplivom encimov razgradijo do monomerov. Med reakcijami se sprosti relativno majhna količina energije, ki se razprši v obliki toplote.
Anoksična stopnja energetske presnove
V celicah nastopi anoksična (anaerobna) stopnja presnove energije. Monomeri, ki so nastali na prejšnji stopnji (glukoza, glicerol itd.), so podvrženi nadaljnjemu večstopenjskemu cepljenju brez dostopa kisika. Glavna stvar na tej stopnji je proces cepitve molekule glukoze v molekule piruvične ali mlečne kisline s tvorbo dveh molekul ATP.
$C_6H_(12)O_6 + 2H_3PO_4 + 2ADP → 2C_3H_6O_3 + 2ATP + 2H_2O$
Med to reakcijo (reakcija glikolize) se sprosti približno $200$ kJ energije. Vendar pa se vse ne pretvori v toploto. Del tega se porabi za sintezo dveh energijsko bogatih (makroergičnih) fosfatnih vezi v molekulah ATP. Med alkoholnim vrenjem se razgradi tudi glukoza.
$C_6H_(12)O_6 + 2H_3PO_4 + 2ADP → 2C_2H_5OH + 2CO_2 + 2ATP + 2H_2O$
Poleg alkohola obstajajo tudi takšne vrste fermentacije brez kisika, kot sta maslena in mlečna kislina.
Kisikova stopnja presnove energije
Na tej stopnji se spojine, nastale na stopnji brez kisika, oksidirajo do končnih reakcijskih produktov - ogljikovega dioksida in vode. Angleški biokemik Adolph Krebs je leta 1937$ odkril zaporedje transformacij organskih kislin v mitohondrijskem matriksu. V njegovo čast so kombinacijo teh reakcij poimenovali Krebsov cikel.
Opomba 1
Popolna oksidacija molekul mlečne ali piruvične kisline, ki nastanejo med anaerobnim procesom, v ogljikov dioksid in vodo spremlja sprostitev 2800 $ kJ energije. Ta količina zadostuje za sintezo $36$ molekul ATP ($18$-krat več kot na prejšnji stopnji).
Celotna enačba za kisikovo stopnjo presnove energije izgleda takole:
$2C_3H_6O_3 + 6O_2 + 36ADP + 36H_3PO_4 → 6CO_2 + 42H_2O + 36ATP$
Če povzamemo, lahko zapišemo celotno enačbo izmenjave energije:
$C_6H_(12)O_6 + 6O_2 + 38ADP + 38H_3PO_4 → 6CO_2 + 44H_2O + 38ATP$
Na zadnji stopnji se produkti presnove odstranijo iz telesa.
UČNI NAČRT
Tema: Asimilacija in disimilacija. Presnova.
Polno ime Muratova Gulnaz Raushanovna
Kraj dela MBOU "Nižnebiševska srednja šola"
Delovno mesto učitelj biologije
Predmet biologija
6. Osnovni učbenik Biologija. Uvod v splošno biologijo in ekologijo. 9. razred: učbenik. za izobraževalne ustanove / A.A. Kamensky, E.A. Kriksunov, V.V. Pasechnik. - 11. izd., stereotip. - M .: Bustard, 2010
Namen lekcije:
Seznaniti študente s pojmom "metabolizem v telesu", asimilacija, disimilacija, metabolizem.
Cilji lekcije:
Izobraževalna: konkretizirati znanje o presnovi (presnovi) kot lastnosti živih organizmov, seznaniti se z obema platma izmenjave, prepoznati splošne vzorce presnove; ugotavljati povezanost plastične in energijske izmenjave na različnih ravneh organiziranosti bivanja in njihovo povezanost z okoljem.
Razvijanje: oblikovati sposobnost poudarjanja bistva procesa v gradivu, ki se preučuje; posplošujejo in primerjajo, sklepajo; delo z besedilom, diagrami, drugimi viri;
uresničevanje ustvarjalnega potenciala učencev, razvoj samostojnosti.
Izobraževalna: s pomočjo pridobljenega znanja razumeti možnosti praktične uporabe fotosinteze; razumejo vpliv metabolizma na ohranjanje in krepitev zdravja.
Oprema: računalnik, projektor, prezentacija.
Vrsta lekcije: učenje nove snovi.
Oblike študentskega dela: samostojno delo z učbenikom, individualno delo ob tabli, frontalno delo.
Med poukom
Organiziranje časa.
II. Ponavljanje snovi
Preverjanje pravilnosti izpolnjevanja tabele "Primerjava strukture evkariontskih in prokariontskih celic." (Učenci odgovarjajo ob tabli.)
Frontalna razprava o:
Kakšna je vloga trosov pri prokariontih? Kako se razlikuje od evkariontskih spor?
Ob primerjavi zgradbe in življenjskih procesov evkariontov in prokariontov izpostavite znake, po katerih lahko sklepamo, katere celice so zgodovinsko starejše in katere mlajše.
Kaj so encimi? Kakšna je njihova vloga v telesu?
Kaj je metabolizem? Navedite primere metabolizma v telesu.
III. Učenje nove snovi.
Naloga: primerjaj dve definiciji, ugotovi, ali sta si različni ali podobni. Kako lahko to razložiš?
Presnova je sestavljena iz dveh med seboj povezanih procesov - anabolizma in katabolizma.
1. Med asimilacijo se kompleksne molekule sintetizirajo iz preprostih predhodnih molekul ali iz molekul snovi, ki prihajajo iz zunanjega okolja.
2. Najpomembnejša procesa asimilacije sta sinteza beljakovin in nukleinskih kislin (značilna za vse organizme) ter sinteza ogljikovih hidratov (samo pri rastlinah, nekaterih bakterijah in cianobakterijah).
3. V procesu asimilacije med tvorbo kompleksnih molekul se energija kopiči, predvsem v obliki kemičnih vezi.
1. Ko se kemične vezi v molekulah organskih spojin prekinejo, se energija sprosti in shrani v obliki ATP.
2. Sinteza ATP pri evkariontih poteka v mitohondrijih in kloroplastih, pri prokariontih pa v citoplazmi, na membranskih strukturah.
3. Disimilacija oskrbi vse biokemične procese v celici z energijo.
Vse žive celice nenehno potrebujejo energijo, potrebno za potek različnih bioloških in kemičnih reakcij v njih. Nekateri organizmi za te reakcije uporabljajo energijo sončne svetlobe (med fotosintezo), drugi pa energijo kemičnih vezi organskih snovi, ki jih vnesemo s hrano. Pridobivanje energije iz živilskih snovi poteka v celici tako, da se razcepijo in oksidirajo s kisikom, dobavljenim med dihanjem. Zato se ta proces imenuje biološka oksidacija , oz celično dihanje .
Biološka oksidacija, ki vključuje kisik, se imenuje aerobna , brez kisika anaerobno . Proces biološke oksidacije je večstopenjski. Hkrati se v celici kopiči energija v obliki molekul ATP in drugih organskih spojin.
IV. Utrjevanje preučenega gradiva.
Kaj je asimilacija? Navedite primere sinteznih reakcij v celici.
Kaj je disimilacija? Navedite primere razpadnih reakcij v celici.
Dokažite, da sta asimilacija in disimilacija dve plati enega samega procesa metabolizma in energije - metabolizma.
telovadba. Vzpostavite ujemanje med procesi, ki se pojavljajo v celicah organizmov, in njihovo pripadnostjo asimilaciji ali disimilaciji:
| Procesi, ki se dogajajo v celicah | Presnova |
|
| 1. Izhlapevanje vode 2. Dih 3. Razgradnja maščob 4. Biosinteza beljakovin 5. Fotosinteza 6. Razgradnja beljakovin | 7. Razcepitev 8. Biosinteza maščob 9. Sinteza 10. Kemosinteza | A - asimilacija B - disimilacija |
Odgovor: 1 - B, 2 - B, 3 - B, 4 - A, 5 - A, 6 - B, 7 - B, 8 - A, 9 - A, 10 - A.
Domača naloga:Študija § 2.8 »Asimilacija in disimilacija. Metabolizem«, odgovorite na vprašanja na koncu odstavka, ponovite § 1.7.
Pomen hranil
V vseh danes živečih organizmih, od najprimitivnejših do najkompleksnejših – človeškega telesa – sta metabolizem in energija osnova življenja.
V človeškem telesu, v njegovih organih, tkivih, celicah poteka neprekinjen proces ustvarjanja, nastajanja kompleksnih snovi. Hkrati pride do razpada in uničenja kompleksnih organskih snovi, ki sestavljajo celice telesa.
Delo organov spremlja njihovo nenehno obnavljanje: nekatere celice umrejo, druge jih nadomestijo. Pri odraslem človeku čez dan umre in se nadomesti 1/20 kožnega epitelija, polovica vseh epitelijskih celic prebavnega trakta, približno 25 g krvi itd.
Rast, obnova telesnih celic je možna le, če so telesu neprekinjen dovod kisika in hranil. Hranila - ta zgradba, plastika material, iz katerega je zgrajeno življenje.
Energija je potrebna za izgradnjo novih telesnih celic, njihovo nenehno obnavljanje, za delovanje organov, kot so srce, prebavila, dihala, ledvice itd., Pa tudi za človekovo opravljanje dela. Telo prejme to energijo iz razgradnje celičnih snovi v procesu presnove.
Tako hranila, ki vstopajo v telo, služijo ne le kot plastični, gradbeni material, ampak tudi kot vir energije, ki je tako potrebna za življenje.
Spodaj metabolizem razumeti celoto sprememb, ki so jim podvržene snovi od trenutka, ko vstopijo v prebavni trakt, do nastanka končnih razpadnih produktov, izločenih iz telesa.
Asimilacija in disimilacija
Presnova je enotnost dveh procesov: asimilacije in disimilacije. Kot rezultat procesa asimilacija sorazmerno preprosti produkti prebave, ki vstopajo v celice, so podvrženi kemičnim transformacijam s sodelovanjem encimov in postanejo kot snovi, potrebne za telo. Disimilacija- razgradnja kompleksnih organskih snovi, ki tvorijo celice telesa. Del razpadnih produktov telo ponovno uporabi, del jih izloči iz telesa.
Proces disimilacije poteka tudi s sodelovanjem encimov. Med disimilacijo se sprošča energija. Zaradi te energije se gradijo nove celice, obnavljajo stare, deluje človeško srce, opravlja duševno in fizično delo.
Procesi asimilacije in disimilacije so neločljivi drug od drugega. S krepitvijo procesa asimilacije, predvsem z rastjo mladega organizma, se stopnjuje tudi proces disimilacije.
Preoblikovanje snovi
Kemične transformacije hranil se začnejo v prebavnem traktu. Tu se kompleksne beljakovine, maščobe in ogljikovi hidrati razgradijo na enostavnejše, ki se lahko absorbirajo skozi črevesno sluznico in v procesu asimilacije postanejo gradbeni material. V prebavnem traktu se med prebavo sprosti majhna količina energije. Snovi, ki so zaradi absorpcije prišle v kri in limfo, se vnesejo v celice, kjer se močno spremenijo. Nastale kompleksne organske snovi so del celic in sodelujejo pri izvajanju njihovih funkcij. Energija, ki se sprosti pri razgradnji celičnih snovi, se porabi za življenje organizma. Iz njega se izločajo presnovni produkti različnih organov in tkiv, ki jih telo ne uporablja.
Vloga encimov v znotrajceličnem metabolizmu
Glavni procesi preoblikovanja snovi potekajo znotraj celic našega telesa. Ti procesi so osnova znotrajcelično izmenjava. Številni celični encimi igrajo odločilno vlogo pri znotrajcelični presnovi. Zaradi njihovega delovanja pride do zapletenih transformacij s celičnimi snovmi, v njih se prekinejo intramolekularne kemične vezi, kar vodi do sproščanja energije. Pri tem sta še posebej pomembni reakciji oksidacije in redukcije. Končna produkta oksidacijskih procesov v celici sta ogljikov dioksid in voda. S sodelovanjem posebnih encimov se izvajajo tudi druge vrste kemičnih reakcij v celici.
Energija, ki se sprosti pri teh reakcijah, se uporablja za gradnjo novih snovi v celici, za vzdrževanje vitalnih procesov organizma. Glavni akumulator in nosilec energije, ki se uporablja v številnih sintetičnih procesih, je adenozin trifosforna kislina (ATP). Molekula ATP vsebuje tri ostanke fosforne kisline. ATP se uporablja pri vseh presnovnih reakcijah, ki zahtevajo energijo. V tem primeru se kemična vez z enim ali dvema ostankoma fosforne kisline v molekuli ATP prekine, pri čemer se sprosti shranjena energija (izločitev enega ostanka fosforne kisline vodi do sprostitve približno 42.000 J na 1 gram molekule).
hranila, ki so vstopila v telo, so podvržena kompleksnim spremembam in se spremenijo v snovi samega telesa, njegovih tkiv. Procesi nastajanja enostavnih spojin (v telo vnesenih iz prebavnega aparata) v kompleksne, pa tudi procesi rasti in ustvarjanja novih celic in tkiv imenujemo plastični procesi, absorpcija hranil v telesu pa se imenuje plastični procesi. asimilacija . Asimilacija hranilnih snovi telo prejme z njimi zalogo latentne energije.
Ta energija lahko služi kot vir vitalne aktivnosti tkiv. na primer krčenje mišic nastane zaradi latentne energije, ki jo mišično tkivo prejme skupaj z asimiliranimi snovmi, in je odvisno od pretvorbe latentne energije v mehansko; povečanje mišične temperature nastane zaradi pretvorbe latentne energije v toploto.
Hkrati v telesu v povezavi z njegovim delom pride do cepitve snovi, njihovega delnega uničenja, zaradi česar se kompleksne snovi razgradijo in oksidirajo v enostavnejše. Proces razpadanja, uničenja telesnih snovi imenujemo disimilacija . V procesu disimilacije se latentna energija pretvori v učinkovito, predvsem mehansko in toplotno. Hkrati se v mišicah razgradijo glikogen in druge snovi ter nastanejo presnovni produkti (mlečna, fosforna kislina itd.). Ko so podvrženi končni oksidaciji, se ti presnovni produkti pretvorijo v ogljikov dioksid in vodo ter jih telo izloči.
Nekatere presnovne produkte lahko telo ponovno uporabi. Proces asimilacije vodi do kopičenja snovi, povečati jih v telesu; disimilacijski procesi vodijo do zmanjševanja in tratenja zalog snovi in energije.
Procesi asimilacije in disimilacije vključujejo različne encimi. Skoraj vsi biološki procesi, ki se pojavljajo v telesu, so nekako povezani z njihovo dejavnostjo. Vsak encim aktivira samo določene kemične reakcije. Tudi sami encimi nastajajo kot posledica celične aktivnosti in posledično presnove.
Kršitev aktivnosti encimov povzroči resne posledice za telo, vse do njegove smrti zaradi presnovnih motenj.
Asimilacija in disimilacija sta dva nasprotna procesa, vendar sta oba med seboj neločljivo povezana. Če bi asimilacijski procesi v telesu prenehali, bi čez nekaj časa disimilacija povzročila popolno izčrpanost in uničenje tkiv.
Skupek procesov pretvorbe snovi, ki se pojavljajo v telesu, vključno s procesi asimilacije in disimilacije, se imenuje metabolizem.
Celica kot strukturna in funkcionalna enota živega je odprt sistem, tj. nenehno izmenjuje snov in energijo z okoljem.
Pod celičnim metabolizmom razumemo stalen dotok snovi v celico iz zunanjega okolja, kemično pretvorbo teh snovi in sproščanje končnih produktov kemičnih reakcij.
Funkcije celičnega metabolizma:
1. Zagotavljanje celice z gradbenim materialom, potrebnim za tvorbo celičnih struktur;
2. Oskrba celice z energijo, ki se uporablja za življenjske procese (sinteza snovi, transport snovi itd.);
3. Ohranjanje relativne konstantnosti sestave in fizikalno-kemijskih lastnosti celic;
4. Samoobnavljanje celic in tkiv.
Razlikovati zunanja menjava– absorpcijo in sproščanje snovi ter notranja izmenjava- kemična transformacija teh snovi v celici.
notranja menjava, oz metabolizem, je kombinacija dveh nasprotnih reakcij: anabolne in katabolne.
Anabolične reakcije- to so reakcije sinteze kompleksnih organskih snovi iz enostavnejših. Tečejo s porabo energije in zagotavljajo stalnost sestave celic in tkiv telesa. Kombinacija teh reakcij se imenuje asimilacija oz menjava plastike. Primer asimilacije je lahko biosinteza beljakovin, sinteza ogljikovih hidratov iz vode in ogljikovega dioksida med fotosintezo, sinteza nukleotidov, DNA, RNA, polisaharidov, lipidov in drugih spojin.
katabolne reakcije- to so reakcije cepitve kompleksnih organskih snovi (maščobe, beljakovine in ogljikovi hidrati) na enostavnejše s sproščanjem energije, katere pomemben del gre za tvorbo ATP. Te reakcije se pogosto imenujejo izmenjava energije, oz disimilacija.
Kombinacija reakcij asimilacije in disimilacije tvori osnovo življenja celice in posledično tkiva, organa in organizma kot celote.
| energija |
| porabljenega ATP |
| Nastane ATP |
| ATP (adenozin trifosfat) |
riž. 5.1. Presnova in ATP v celici
ATP + H 2 O ↔ ADP + H 3 RO 4 + 40 kJ
Procesi asimilacije niso vedno v skladu s procesi disimilacije. V obdobju intenzivne rasti in razvoja organizma prevladujejo procesi asimilacije. Nasprotno, s staranjem, intenzivnim fizičnim delom, pomanjkanjem hranil prevladujejo procesi disimilacije nad procesi asimilacije.
Razlikovati avtotrofni in heterotrofni asimilacija. Pri heterotrofni asimilaciji (živali, glive) hranilne snovi (kemična energija) služijo kot vir energije, pri avtotrofni asimilaciji - svetlobna energija, ki se uporablja za fotosintezo (slika 5.2.)
Slika 5.2. Presnova in energija v avtotrofnih in heterotrofnih celicah
Iz sl. 5.2. Vidimo lahko, da je obstoj življenja na Zemlji odvisen od energije Sonca in njegovih kompleksnih transformacij v avto- in heterotrofnih celicah organizmov. V poenostavljeni obliki lahko tok energije v divjih živalih predstavimo na naslednji način:
1. Sončna energija → avtotrofi → organske snovi → ATP → različne oblike dela.
2. Sončna energija → avtotrofi → organske snovi → heterotrofi → ATP → različne oblike dela
Avtotrofi- sami sintetizirajo organske snovi iz anorganskih.
Heterotrofi- uporabljati že pripravljene organske snovi, ki so jih sintetizirali drugi organizmi.
Pretok energije v celici
Pretok energije v celici temelji na procesih prehranjevanja organizmov in celičnega dihanja.
1. Prehrana- proces pridobivanja snovi in energije s strani živih organizmov.
2. Celično dihanje- proces, pri katerem živi organizmi sproščajo energijo iz organskih snovi, bogatih z njo, med njihovo encimsko cepitvijo (disimilacijo) v enostavnejše. Celično dihanje je lahko aerobno ali anaerobno.
3. Aerobno dihanje- energija se pridobiva s sodelovanjem kisika v procesu cepitve organskih snovi. Imenuje se tudi kisikova (aerobna) stopnja presnove energije.
Anaerobno dihanje- pridobivanje energije iz hrane brez uporabe prostega atmosferskega kisika. Na splošno lahko tok energije v celici predstavimo na naslednji način (slika 5.3.)
| HRANA |
| SLADKOR, MAŠČOBNE KISLINE, AMINOKISLINE |
| celično dihanje |
| ATP |
| CO 2, H 2 O, NH 3 |
| KEMIJSKA, MEHANSKA, ELEKTRIČNA, OSMOTSKA DELA |
| ADP + H 3 RO 4 |
Slika 5.3. Pretok energije v celici
kemično delo: biosinteza beljakovin, nukleinskih kislin, maščob, polisaharidov v celici.
mehansko delo: kontrakcija mišičnih vlaken, bitje migetalk, razhajanje kromosomov med mitozo.
električna dela- vzdrževanje potencialne razlike čez celično membrano.
Osmotsko delo- vzdrževanje gradientov snovi v celici in njenem okolju.