Обмін речовин. Пластичний та енергетичний обмін. Матеріал для учнів 10 класу.

  

Пластичний обмін: характеристика, функції, етапи

Метаболізм, тобто сукупність всіх хімічних реакцій, що відбуваються в організмі, включає в себе енергетичний і пластичний обмін. Перший - це реакції, спрямовані на отримання енергії внаслідок розщеплення складних органічних сполук на більш прості. Він ще називається катаболизмом. Пластичний обмін називають ще анаболизмом. Він має на увазі реакції, за допомогою яких організм синтезує необхідні йому складні хімічні речовини з простих з використанням енергії. Таким чином, виходить, що, здобувши енергію в процесі катаболізму, частина її організм витрачає на синтез нових органічних речовин.

Енергетичний обмін: особливості та етапи

Цей вид обміну речовин здійснюється в три стадії: підготовча, анаеробне бродіння, або гліколіз, і клітинне дихання. Розглянемо їх більш детально:

1. підготовча проходить в шлунково-кишковому тракті, де за допомогою шлункового соку і ферментів білки розщеплюються на амінокислоти, ліпіди - на вищі кислоти і гліцерин, а вуглеводи - на більш прості за структурою моносахариди. Решта два етапи здійснюються в клітинах організму.
2. Енергетичний обмін в клітині має дві стадії - анаеробну, для якої кисень не потрібний, і аеробне, під час якої для здійснення хімічних реакцій використовується кисень. Перший з цих двох етапів - гліколіз - проходить в цитоплазмі, де під впливом ферментів, що містяться в лізосомах (спеціальних органелах клітини) відбувається розщеплення глюкози на більш прості речовини, наприклад, етиловий спирт, піровиноградна і молочна кислота. При реакції, в результаті якої утворюється спирт, виділяється також вуглекислий газ. У всіх трьох варіантах розщеплення клітина отримує 2 АТФ на одну використану молекулу глюкози. Реакція, в якій в результаті розпаду моносахарида виходить етиловий спирт, використовується в основному дріжджами і бактеріями. А процес, внаслідок якого виділяється молочна кислота, - кисломолочними бактеріями. Та реакція, після якої залишається пировиноградная кислота, здійснюється в тваринних клітинах. Властивості бактерій розщеплювати глюкозу до етилового спирту, вуглекислого газу і молочної кислоти широко використовується в харчовій промисловості.
3. Третя стадія енергетичного обміну також здійснюється безпосередньо в клітці, однак вже не в цитоплазмі, а в мітохондріях. це клітинне дихання. Для нього обов`язково потрібен кисень, так як, по суті, це процес спалювання органічних речовин, тільки без використання високих температур і в прискореному в сотні разів вигляді, що дозволяють виробити природні каталізатори - ферменти. Таким чином, в мітохондріях клітини живого організму може відбуватися процес повного окислення лактату з використанням фосфорної кислоти, кисню і молекул АДФ. В результаті такої хімічної реакції внаслідок розщеплення однієї молекули молочної кислоти можна отримати 18 АТФ. Ще одним поширеним процесом, що відбувається в мітохондріях еукаріотів, можна назвати спалювання піровиноградної кислоти, внаслідок чого також вивільняється енергія.

Пластичний обмін - це що? Які у нього особливості?

Розглянувши процес катаболізму, можна перейти до опису анаболізму, який є важливою складовою обміну речовин. Внаслідок цього процесу утворюються речовини, з яких побудована клітина і весь організм в цілому, які можуть служити в якості гормонів або ферментів і т. Д. Пластичний обмін (він же біосинтез, або анаболізм) відбувається, на відміну від катаболізму, виключно в клітці. Він включає в себе три різновиди: фотосинтез, хемосинтез і біосинтез білків. Перший використовується тільки рослинами і деякими фотосинтезирующими бактеріями. Такі організми називаються автотрофами, так як самі виробляють для себе органічні сполуки з неорганічних. Другий використовується певними бактеріями, в тому числі і анаеробними, для життя яких не потрібний кисень. Форми життя, що використовують хемосинтез, називаються хемотрофов. Тварини і гриби відносяться до гетеротрофам - істотам, які отримують органічні речовини з інших організмів.

фотосинтез

Це процес, який, по суті, є основою життя на планеті Земля. Всім відомо, що рослини забирають з атмосфери вуглекислий газ і віддають кисень, але давайте більш детально розглянемо, що ж відбувається під час фотосинтезу. Цей процес здійснюється за допомогою реакції, яка передбачає утворення глюкози і кисню з вуглекислого газу і води. Дуже важливий фактор - наявність сонячної енергії. Під час такого хімічного взаємодії з шести молекул вуглекислого газу і води утворюється шість молекул кисню і одна - глюкози.

Де відбувається цей процес?

Місцем проведення подібного роду реакції є зелене листя рослин, а точніше хлоропласти, які містяться в їх клітинах. У цих органелах міститься хлорофіл, завдяки якому і відбувається фотосинтез. Дана речовина також забезпечує зелений колір листків. Хлоропласт оточений двома мембранами, а в його цитоплазмі розташовані грани - стопки з тилакоидов, які мають власну мембрану і містять хлорофіл.

хемосинтез

Хемосинтез - це також пластичний обмін. тільки характерний він для мікроорганізмів, в тому числі і сірчаних, нитрифицирующих і железобактерий. Вони використовують енергію, отриману в процесі окислення певних речовин, для відновлення вуглекислого газу до органічних сполук. Речовинами ж, які окислюються даними бактеріями в процесі енергетичного обміну, є сірководень для перших, аміак для других і закис заліза для останніх.

біосинтез білків

Обмін білків в організмі має на увазі розщеплення тих, які були вжиті в їжу, на амінокислоти і побудова з останніх своїх власних білків, властивих саме даному живій істоті. Пластичний обмін - це з Інтеза білків кліткою, він включає в себе два основних процеси: транскрипцію і трансляцію.

транскрипція

Це слово багатьом відомо з уроків англійської мови, проте в біології цей термін має зовсім інше значення. Транскрипція - це процес синтезу інформаційної РНК за допомогою ДНК за принципом комплементарності. Здійснюється він у ядрі клітини і налічує три стадії: утворення первинного транскрипту, процесинг і сплайсинг.

трансляція

Цей термін означає перенесення зашифрованої на іРНК інформації про структуру білка на синтезується поліпептид. Місцем для проведення даного процесу служить цитоплазма клітини, а саме, рибосома - спеціальний органоїд, який відповідає за синтез білків. Це органела овальної форми, що складається з двох частин, які з`єднуються в присутності іРНК. Трансляція відбувається в чотири етапи. На першій стадії амінокислоти активуються спеціальним ферментом під назвою аминоацил Т-РНК-синтетаза. Для цього також використовується АТФ. Згодом утворюється аміноаціладенілат. Далі слідує процес приєднання активованої амінокислоти до транспортної РНК, при цьому виділяється АМФ (аденозинмонофосфат). Потім, на третьому етапі, утворений комплекс з`єднується з рибосомою. Далі відбувається включення амінокислот в структуру білка в певному порядку, після чого тРНК вивільняється.