Unde are loc asimilarea? Asimilarea în biologie - ce este? Exemple de asimilare și disimilare în natură. Funcțiile metabolismului celular

Disimilarea (catabolismul) este un ansamblu de procese în care substanțele organice complexe sunt oxidate și transformate în substanțe anorganice (apă, dioxid de carbon, uree (o substanță organică simplă), etc.), însoțite de sinteza ATP, care este utilizat de către organismul în procese de asimilare și alte procese activitatea vitală a organismului.

Funcția principală a proceselor de disimilare în organism este transferul de energie dintr-o formă „incomodă” pentru organism (energia legăturilor chimice ale substanțelor organice complexe - proteine, carbohidrați, grăsimi) într-o formă „convenabilă” - de mare energie. legături ale compușilor precum ATP și ADP, care sunt ușor transferate datorită proceselor de fosforilare de la o conexiune la alta. Aceasta este una dintre funcțiile biologice și ecologice ale asimilării. O altă astfel de funcție este implementarea ciclului de substanțe, când substanțele organice sunt transformate în cele anorganice, iar acestea din urmă reintră în ciclu, participând la formarea substanțelor organice.

Transferul de energie dintr-o formă „incomodă” pentru organism la una „convenabilă” are loc datorită conversiei primului AMP în ADP, iar apoi ADP în ATP.

Transformările fosfaților de adenozină cu formarea de legături de înaltă energie sunt exprimate prin următoarele scheme: AMP + H 3 PO 4 → ADP + H 2 O (absorbție de energie); ADP + H 3 PO 4 = ATP + H 2 O (absorbție de energie).

Ca urmare a proceselor de disimilare, se acumulează ATP, care este apoi folosit în procesele de asimilare, iar energia conținută în legăturile de înaltă energie ale moleculelor de ATP este transferată către alte molecule fie prin procese de fosforilare (reziduul este transferat de la molecula de ATP la alte molecule), sau prin hidroliza ATP și conversia acestuia în ADP și acid fosforic.

Organismele, în funcție de natura participării lor la procesele de disimilare a oxigenului molecular, sunt împărțite în anaerobe (fără oxigen) și aerobe (fără oxigen). În organismele anaerobe, disimilarea se realizează datorită fermentației, iar în organismele aerobe - datorită înțelegerii largi a esenței acestui concept.

Fermentația este un ansamblu de procese de descompunere a substanțelor organice complexe în altele mai simple, însoțite de eliberarea de energie și sinteza de ATP.

În natură, cele mai comune tipuri de fermentație sunt acidul lactic și alcoolul. Ca o modalitate de a „extrage” energie, fermentația este un proces ineficient: de exemplu, în timpul fermentației acidului lactic, din 1 mol de glucoză se formează 2 moli de ATP.

1. Fermentarea acidului lactic este un proces anaerob de descompunere a glucozei în acid lactic. Exprimat prin schema:

C 6 H 12 O 6 (glucoză) → 2CH 3 CH(OH)COOH (acid lactic)

(se eliberează energie, sub influența căreia se sintetizează două molecule de ATP).

Acest tip de fermentație este caracteristic bacteriilor lactice, în prezența cărora laptele se acru.

Fermentația acidului lactic este una dintre etapele procesului de respirație (în sens larg) la organismele aerobe, inclusiv la om.

2. Fermentația alcoolică este un proces aerob de descompunere a glucozei, însoțit de formarea de alcool etilic și dioxid de carbon; se derulează după următoarea schemă:

C 6 H 12 O 6 (glucoză) → 2CO 2 + 2C 2 H 5 OH (alcool etilic)

(se eliberează energie, folosită pentru sinteza ATP).

Acest tip de fermentație are loc în fructe și alte organe ale plantelor situate într-un mediu anaerob.

În natură, o altă metodă de disimilare este cea mai răspândită - respirația, care are loc într-un mediu oxidant, adică într-un mediu care conține oxigen molecular. Procesul de respirație constă din două părți: schimbul de gaze și o secvență complexă de procese biochimice de oxidare a compușilor organici, ai căror produse finale sunt dioxidul de carbon, amoniacul (transformat în alte substanțe) și alți compuși (hidrogen sulfurat, compuși anorganici ai fosforului). , etc.).

În viața de zi cu zi, respirația este considerată un proces de schimb de gaze (aceasta este o înțelegere a conceptului de „respirație” în sens restrâns). Astfel, zoologii disting sistemul respirator în organismele animalelor superioare - schimbul de gaze are loc în aceste organe, în urma căruia CO 2 este eliminat din organism, iar O 2 intră în organism (noi „respirăm”, adică eliberăm dioxid de carbon și absorb oxigen molecular).

În acest manual, respirația este considerată în sensul larg al cuvântului ca un set de procese de schimb de gaze, de transfer de gaze în întregul corp și un set de procese chimice în care substanțele organice complexe sunt transformate în substanțe anorganice, în timp ce energia este absorbit de organism sub formă de ATP, sintetizat în procesul de disimilare.

Deci, procesul de respirație în sens larg constă din două faze: schimbul de gaze și un set de procese chimice de eliberare a energiei și sinteza ATP. Să descriem pe scurt aceste faze.

1. Schimb de gaze.

Pentru organismele unicelulare și relativ simplu structurate (atât plante, animale și ciuperci), schimbul de gaze are loc pe întreaga suprafață a corpului: oxigenul intră în celule, iar dioxidul de carbon este eliberat în mediu. La plantele superioare, rolul organelor respiratorii este jucat fie de stomatele (frunze), fie de porii special dispuși (linte) din scoarța organelor perene (tulpini, rădăcini, în plus, rădăcinile absorb oxigenul și eliberează dioxid de carbon cu firele de păr din rădăcină). . Animalele multicelulare foarte organizate au organe respiratorii complexe - acestea sunt fie branhii (la animalele acvatice), fie plămâni (animale superioare, cum ar fi vertebratele), fie un sistem traheal (insecte).

Să luăm în considerare schimbul de gaze folosind exemplul unei persoane - un reprezentant al tipului de vertebrate. Acest proces este destul de complex și începe în plămâni, în care în capilarele alveolelor, sângele îmbogățit cu CO 2 (venos) intră în contact cu aerul bogat în oxigen (intrat în plămâni în timpul inhalării), datorită căruia dioxidul de carbon este eliberat în plămâni, iar oxigenul molecular interacționează cu hemoglobina din sânge, formând un compus stacojiu - oxihemoglobina (O 2 înlocuiește CO 2 din legătura sa cu hemoglobina). CO 2 continut in plasma sanguina difuzeaza si in cavitatea pulmonara. Sângele arterial rezultat curge prin venele plămânilor în atriul stâng și din acesta în ventriculul stâng și aorta. În continuare, sângele este transportat prin vasele de sânge către țesuturile diferitelor organe și prin capilarele din țesuturi, dioxidul de carbon din fluidul tisular (CO 2 a intrat în fluidul tisular din celule) intră în celulele roșii din sânge, reacționând parțial cu oxihemoglobină și se dizolvă parțial în plasma celulară. Oxigenul molecular difuzează mai întâi în fluidul tisular și apoi în celule. Ca urmare a proceselor descrise, în țesuturi se formează sânge venos, care curge din capilare în vene și apoi în atriul drept, ventriculul drept, din care intră în plămâni prin arterele pulmonare și procesul este repetate.

2. Caracteristicile proceselor de oxidare chimică în timpul disimilării.

Chimia „eliberării de energie” conținută în compuși biochimici complecși este complexă și are loc în trei etape.

Etapa 1 - pregătitoare.

Această etapă are loc în orice organism și constă în faptul că substanțele organice complexe sunt transformate în altele mai simple (- într-un amestec de alfa aminoacizi naturali; polizaharide - în monozaharide; - într-un amestec de glicerol și acizi grași). În această etapă, se eliberează o cantitate mică de energie, pe care organismul practic nu o folosește - se risipește.

Etapa 2 - anaerob.

Reprezintă procese de fermentație. Cel mai important proces de fermentație este fermentația acidului lactic, care poate fi reprezentată prin diagramă:

C 6 H 12 O 6 (glucoză) + 2ADP + 2H 3 PO 4 → 2 ATP + 2H 2 O + CH 3 CH(OH)COOH (acid lactic)

Această etapă este necesară pentru ca organismele să își implementeze funcțiile fiziologice (efectuarea de lucrări mecanice, deplasarea corpului în spațiu etc.). În plus, acidul lactic este o substanță care intră în a treia etapă.

Etapa 3 - aerobic.

Pentru a realiza această etapă, este necesar oxigen molecular. Se realizează în organele celulare speciale - mitocondrii (sunt numite în mod figurat „stații energetice ale celulei”). Etapa aerobă este un lanț complex de transformări, în urma căruia se formează substanțe anorganice. Dacă glucoza suferă transformări, atunci stadiul aerob poate fi reprezentat schematic după cum urmează:

2CH 3 CH(OH)COOH (acid lactic) + 6O 2 + 36 ADP + 36 H 3 P04 6CO 2 + 42H 2 O + 36 ATP

Se iau două molecule de acid lactic deoarece dintr-o moleculă de glucoză în timpul fermentației acidului lactic se formează două molecule de acid.

Deci, odată cu descompunerea completă a unei molecule de glucoză în CO 2 și H 2O, sunt sintetizate 38 (36 + 2) molecule de ATP, ceea ce corespunde unei absorbții de 55% a energiei care este eliberată în timpul oxidării complete a glucozei la cele de mai sus. produse.

În încheierea luării în considerare a proceselor de disimilare, trebuie remarcată diferența în schimbul de gaze între plante și animale, iar pentru schimbul gazos al plantelor - diferența de schimb de gaze în timpul zilei și pe timp de noapte. Trebuie amintit că atât plantele, cât și animalele au același schimb de gaze pe timp de noapte - organismul absoarbe oxigen și eliberează CO 2 în mediu. În timpul zilei, schimbul de gaze la plante constă în faptul că planta absoarbe CO 2 în lumină și eliberează O 2 în mediu (la animale, dimpotrivă, se eliberează CO 2 și se absoarbe oxigenul). Din cele de mai sus, rezultă o concluzie ecologică despre caracteristicile locuinței: nu trebuie să păstrați multe plante în dormitor (Justificați de ce).

Metabolismul este un set de transformări chimice care asigură creșterea, activitatea vitală și reproducerea în organismele vii.

Asimilarea (metabolismul plastic sau anabolismul) este un proces endotermic de sinteză a substanțelor organice cu greutate moleculară mare, însoțit de absorbția de energie. Apare în citoplasmă.

Disimilarea (metabolismul energetic sau catabolismul) - energia este eliberată. Descompunerea substanțelor din celulă în compuși simpli, nespecifici. Începe în citoplasmă și se termină în mitocondrii.

Tipuri de metabolism:

— Proteine

— Carbohidrați

— Apă

— Salină

Schimbul plastic este un proces endotermic de sinteză a substanțelor organice cu greutate moleculară mare, însoțit de absorbția de energie. Apare în citoplasmă.

1) Preparator - din substanțe simple și mulți compuși intermediari se sintetizează AMK, FIV, monozaharide și baze azotate necesare organismului.

2) Fără oxigen - are loc asamblarea compușilor complecși cu molecule înalte (proteine, grăsimi etc.). Aceste reacții au loc pe EPS, CG și în ribozomi.

Biosinteza proteinelor este un proces complex de creare a proteinelor în celule din aminoacizi.

Transcripția este procesul de biosinteză a tuturor tipurilor de ARN pe ADN, care are loc în nucleu.

O anumită secțiune a moleculei de ADN despira, legăturile de hidrogen sunt distruse. Pe o catenă de ADN, o copie de ARN este sintetizată din nucleotide conform principiului complementarității. În funcție de secțiunea de ADN, sunt sintetizați ARN-urile ribozomale, de transport și mesager.

După sinteză, ARNm părăsește nucleul și este trimis în citoplasmă la locul sintezei proteinelor pe ribozomi.

Traducerea este procesul de sinteză a lanțurilor polipeptidice efectuat pe ribozomi, unde ARNm este un intermediar în transmiterea informațiilor despre structura primară a proteinei. Fiecare aminoacid este conectat la ARNt-ul corespunzător folosind energia ATP. Se formează un complex de ARNt-aminoacizi, care intră în ribozomi. ARNm din citoplasmă este conectat prin ribozomi. În ribozom, între doi aminoacizi se formează o legătură peptidică, iar ARNt-ul eliberat părăsește ribozomul. În acest caz, ARNm avansează câte un triplet de fiecare dată. Întregul proces este asigurat de energia ATP. Moleculele de proteine sunt sintetizate.

Metabolismul energetic - energia este eliberată. Descompunerea substanțelor din celulă în compuși simpli, nespecifici. Începe în citoplasmă și se termină în mitocondrii.

1) Preparatorie - moleculele mari se descompun în monomeri. Proteine înainte de AMK. Carbohidrați la monozaharide. Grăsimi înainte de IVH. La animalele unicelulare apare în vacuole și lizozomi. La animalele pluricelulare, această etapă are loc în tractul gastrointestinal cu eliberarea a 10% din energie sub formă de căldură.

2) Fara oxigen - au loc glicoliza si fermentatia acidului lactic. În acest caz, glucoza din citoplasma celulelor este descompusă în acid lactic. În acest caz, energia eliberată merge la sinteza a 2 molecule de ATP. În unele microorganisme și uneori în celule, glucoza este descompusă în etanol. AMK, VZHK, glicerolul în această etapă sunt descompuse în acid lactic și, uneori, cu formarea de alcool.

3) Oxigenul este o etapă universală este absolut aceeași pentru descompunerea monomerilor cu formarea de apă și dioxid de carbon. Când două molecule de acid lactic sunt descompuse, energia necesară pentru sinteza a 36 de molecule de ATP este eliberată. Apare în mitocondrii. Există enzime și oxigen atmosferic. Procesul de oxidare a substanțelor organice în prezența oxigenului se numește respirație tisulară sau oxidare biologică. Energia este eliberată discret în această etapă. Cea mai mare parte a energiei merge la sinteza ATP și parțial este disipată sub formă de căldură.

Metabolismul este unitatea a două procese: asimilarea și disimilarea.

Asimilare numiți suma proceselor de creare a materiei vii: asimilarea de către celule a substanțelor care pătrund în organism din mediul extern, formarea de compuși chimici mai complecși din cei mai simpli, sinteza protoplasmei vii care au loc în organism. Termenul „asimilare” provine din cuvântul latin assimilo - a face similar și literalmente înseamnă „asemănare”, adică utilizarea diferitelor substanțe de către celule în care acestea din urmă se transformă în materie vie.

Disimilare(din cuvântul dissimulo - face spre deosebire) - aceasta este distrugerea materiei vii, dezintegrarea, scindarea substanțelor care alcătuiesc structurile celulare, în special compușii proteici. În acest caz, se formează produse de descompunere care sunt îndepărtate din corp.

Este adesea dificil să decideți dacă anumite procese biochimice sunt asimilatoare sau disimilatorii. Acestea sunt, de exemplu, procesele care au loc în organism de transfer al anumitor grupări chimice (rezidu de acid fosforic, grupare amină) de la un compus chimic la altul - procesele de transfosforilare, transaminare etc.

Asimilarea și disimilarea sunt reciproc opuse și indisolubil legate. Asimilarea este însoțită de o intensificare a proceselor de asimilare, care la rândul lor pregătesc terenul pentru cele asimilatoare. Un exemplu de relație dintre asimilare și disimilare poate fi găsit în numeroase experimente care au arătat că în timpul creșterii unui organism și reproducerii celulelor, atunci când are loc o formare crescută a protoplasmei vii și sinteza proteinelor, reacțiile de descompunere sunt îmbunătățite semnificativ. Prin urmare, pe măsură ce corpul crește, consumul de energie crește brusc. Warburg a descoperit că procesele oxidative după fecundarea unui ou de arici de mare, când începe reproducerea celulară, cresc de 6 ori. De asemenea, procesele de disimilare din întregul organism cresc brusc odată cu creșterea rapidă a unei tumori maligne, când are loc o formare intensivă de noi celule.

Procesele de asimilare și de disimilare sunt inseparabil legate, dar nu sunt întotdeauna echilibrate reciproc. Astfel, în perioada de creștere a organismului se observă o intensitate semnificativă a ambelor procese cu o relativă predominare a asimilației.

Procesul de transformare a substanțelor externe în energie și un set de reacții care au ca rezultat formarea unor substanțe organice complexe necesare funcționării organismului se numește metabolism sau metabolism. Principalele procese ale metabolismului sunt asimilarea și disimilarea, care sunt strâns legate între ele.

Metabolismul are loc la nivel celular, dar începe cu procesul de digestie și respirație. Metabolismul implică compuși organici și oxigen.

Nutrienții intră în tractul gastrointestinal cu alimente și încep să fie descompusi în cavitatea bucală. Ca urmare a digestiei, moleculele de substanțe intră în sânge prin vilozitățile intestinale și sunt transportate către fiecare celulă. Oxigenul intră în plămâni în timpul respirației și este transportat și de sânge.

Asimilarea și disimilarea în metabolism sunt două procese interdependente care rulează în paralel:

asimilare sau anabolism– un ansamblu de procese de sinteza a substantelor organice cu consum de energie;
disimilare sau catabolism- procesul de descompunere sau oxidare, în urma căruia se formează substanțe organice mai simple și energie.

Disimilarea se numește metabolism energetic, deoarece Scopul principal al procesului este obținerea de energie. Asimilarea se numește schimb plastic, deoarece Energia eliberată ca urmare a disimilării este folosită pentru a construi corpul.

Metabolismul celular

Procesele de asimilare și disimilare a substanțelor care apar în celulă joacă un rol important pentru întregul organism. Energia este obținută din substanțele care intră în mitocondrii sau citoplasmă. În timpul disimilării, se formează molecule de ATP (adenozin trifosfat). Aceasta este o sursă universală de energie care este implicată în procesele metabolice ulterioare. Cursul catabolismului folosind exemplul de descompunere a amidonului este descris în tabel.

Disimilare	Unde se întâmplă?	Rezultat
pregătitoare	Tractul digestiv	Descompunerea proteinelor, grăsimilor și carbohidraților care intră în organism în compuși mai simpli: – proteine – la aminoacizi; – grăsimi – la acizi grași și glicerol; – carbohidrați complecși (amidon) – până la glucoză
Glicoliza	În citoplasmă	Descompunerea fără oxigen a glucozei în acid piruvic cu formarea de energie. Cea mai mare parte (60%) din energie este disipată sub formă de căldură, restul (40%) este folosit pentru a forma două molecule de ATP. Ulterior, fără acces la oxigen, acidul piruvic este transformat în acid lactic
Respirația intracelulară	În mitocondrii	Descompunerea acidului lactic cu participarea oxigenului. Se formează dioxid de carbon - produsul final al descompunerii

ATP conține:

adenina – baza azotata;
riboză – monozaharid;
trei resturi de acid fosforic.

Orez. 1. Formula ATP.

ATP este un compus de mare energie și, la hidroliză (interacțiunea cu apa), eliberează o cantitate semnificativă de energie, care este utilizată pentru refacerea și dezvoltarea corpului, menținerea temperaturii corpului și, de asemenea, participă la reacțiile chimice în timpul procesului de asimilare. . Din substanțe mai simple, în timpul anabolismului sunt sintetizate substanțe complexe caracteristice unui organism dat.

Exemple de asimilare:

creșterea celulelor;
reînnoirea țesuturilor;
formarea mușchilor;
vindecarea rănilor.

Orez. 2. Proces metabolic.

Procesele metabolice sunt reglate de hormoni. De exemplu, adrenalina deplasează metabolismul spre disimilare, iar insulina - spre asimilare.

Autotrofe și heterotrofe

Toate organismele vii, în funcție de metoda de nutriție, sunt împărțite în autotrofe și heterotrofe. Autotrofele includ plante și unele bacterii care sintetizează substanțe organice din cele anorganice. Astfel de organisme creează în mod independent toate substanțele necesare vieții.

La plante, procesul de asimilare se numește fotosinteză. Lumina soarelui, nu ATP, este folosită ca sursă de energie pentru sinteza substanțelor organice.

Orez. 3. Comparația dintre autotrofi și heterotrofe.

Ce am învățat?

De la lecția de biologie de clasa a IX-a am învățat despre principalele procese care alcătuiesc metabolismul - asimilarea (anabolism) și disimilarea (catabolism). Ca urmare a catabolismului se formează substanțe organice simple din care, prin procesul de asimilare, se sintetizează substanțe complexe necesare organismului.

Toate celulele și organismele vii sunt sisteme deschise, adică se află într-o stare de schimb constant de energii și substanțe cu mediul. Există sisteme deschise în natura neînsuflețită, dar existența lor este diferită calitativ de organismele vii. Luați în considerare acest exemplu: o bucată de sulf nativ care arde se află într-o stare de schimb cu mediul. Când arde, se absoarbe O2 și se eliberează SO2 și energie (sub formă de căldură). Cu toate acestea, în acest caz, o bucată de sulf ca corp fizic este distrusă și își pierde structura primară.

Pentru organismele vii, schimbul cu mediul se dovedește a fi o condiție pentru păstrarea și menținerea organizării lor structurale prin auto-înnoirea tuturor substanțelor și componentelor din care sunt compuse.

Metabolismul (metabolismul) este un ansamblu de procese care au loc în organismele vii (consum, transformare, acumulare și eliberare de substanțe și energie) care asigură activitatea lor vitală, dezvoltarea, creșterea, reproducerea. În timpul procesului metabolic, moleculele care alcătuiesc celulele sunt descompuse și sintetizate; reînnoirea structurilor celulare și a substanței intercelulare.

Metabolismul se bazează pe procesele interconectate de asimilare (anabolism) și disimilare (catabolism). În timpul asimilării (schimbului plastic), substanțele complexe sunt sintetizate din cele simple. Datorită acestui fapt, sunt create toate substanțele organice din celulă, necesare pentru construcția componentelor sale structurale, a sistemelor enzimatice etc. Asimilarea se realizează întotdeauna cu cheltuiala de energie.

În timpul disimilării (metabolismului energetic), substanțele organice complexe sunt descompuse în unele mai simple sau anorganice. În acest caz, se eliberează energie, care este cheltuită de celulă pentru a efectua diverse procese care îi asigură activitatea vitală (sinteza și transportul substanțelor, lucru mecanic etc.).

Toate organismele vii pot fi împărțite în două grupe: autotrofe și heterotrofe, care diferă prin sursele de energie și substanțele necesare pentru a-și asigura funcțiile vitale.

Autotrofi- organisme care sintetizează compuși organici din substanțe anorganice folosind energia luminii solare (cum ar fi fototrofe - plante, cianobacterii) sau energia obținută din oxidarea substanțelor minerale (anorganice) (cum ar fi chimiotrofe - bacterii sulfuroase, bacterii fier etc.). În consecință, ei sunt capabili să creeze în mod independent substanțele necesare activității lor de viață.

Tema: Asimilare și disimilare. Metabolism. Scopul lecției: Introducerea elevilor în conceptul de „metabolism în organism”, asimilare, disimilare, metabolism. Obiectivele lecției: Educațional: să concretizeze cunoștințele despre metabolism (metabolism) ca proprietate a organismelor vii, să introducă cele două laturi ale schimbului, să identifice modele generale ale metabolismului; stabilirea unei legături între schimbul plastic și de energie la diferite niveluri de organizare a viețuitoarelor și legătura acestora cu mediul. Dezvoltare: să dezvolte capacitatea de a evidenția esența procesului în materialul studiat; generalizați și comparați, trageți concluzii; lucrați cu text, diagrame și alte surse; realizarea potenţialului creativ al elevilor, dezvoltarea independenţei. Educațional: folosind cunoștințele dobândite, înțelegerea perspectivelor de utilizare practică a fotosintezei; înțelege influența metabolismului asupra menținerii și promovării sănătății. Echipament: calculator, proiector, prezentare. Tipul de lecție: învățarea de materiale noi. Forme de lucru a elevilor: lucru independent cu un manual, lucru individual la tablă, lucru frontal.

Descărcați:

Previzualizare:

PLAN DE LECȚIE

Subiect: Asimilare și disimilare. Metabolism.

Obiectivul lecției:

Introduceți elevii conceptul de „metabolism în organism”, asimilare, disimilare, metabolism.

Obiectivele lecției:

Educativ: să concretizeze cunoștințele despre metabolism (metabolism) ca proprietate a organismelor vii, să introducă cele două laturi ale metabolismului, să identifice modele generale ale metabolismului; stabilirea unei legături între schimbul plastic și de energie la diferite niveluri de organizare a viețuitoarelor și legătura acestora cu mediul.

Dezvoltare: să dezvolte capacitatea de a evidenția esența procesului în materialul studiat; generalizați și comparați, trageți concluzii; lucrați cu text, diagrame și alte surse;

realizarea potenţialului creativ al elevilor, dezvoltarea independenţei.

Educațional: folosind cunoștințele dobândite, înțelegerea perspectivelor de utilizare practică a fotosintezei; înțelege influența metabolismului asupra menținerii și promovării sănătății.

Echipament: calculator, proiector, prezentare.

Tip de lecție: învăţarea de materiale noi.

Forme de lucru ale elevilor:lucru independent cu manual, lucru individual la tablă, lucru frontal.

Progresul lecției

Moment organizatoric.

II. Repetarea materialului

Verificarea corectitudinii completării tabelului „Compararea structurii celulelor eucariote și procariote”. (Răspunsul elevului la tablă.)
Conversație frontală pe următoarele probleme:

Ce rol joacă sporul în procariote? Cum este diferit de sporii eucarioți?
Comparând structura și procesele vitale ale eucariotelor și procariotelor, evidențiați caracteristicile care vă permit să presupuneți care celule sunt mai vechi din punct de vedere istoric și care sunt mai tinere.
Ce sunt enzimele? Care este rolul lor în organism?
Ce este metabolismul? Dați exemple de metabolism în organism.

III. Învățarea de materiale noi.

Sarcina: comparați două definiții, aflați dacă sunt diferite sau similare. Cum poți explica asta?

Metabolismul constă din două procese interdependente - anabolism și catabolism.

1. În timpul asimilării, moleculele complexe sunt biosintetizate din molecule precursoare simple sau din molecule de substanțe primite din mediul extern.

2. Cele mai importante procese de asimilare sunt sinteza proteinelor si acizilor nucleici (comune tuturor organismelor) si sinteza carbohidratilor (numai la plante, unele bacterii si cianobacterii).

3. În timpul procesului de asimilare în timpul formării moleculelor complexe se acumulează energie, în principal sub formă de legături chimice.

1. Când legăturile chimice din moleculele de compuși organici sunt rupte, energia este eliberată și stocată sub formă de ATP.

2. Sinteza ATP la eucariote are loc în mitocondrii și cloroplaste, iar la procariote - în citoplasmă, pe structurile membranei.

3. Disimilarea oferă energie tuturor proceselor biochimice din celulă.

Toate celulele vii au nevoie în mod constant de energie pentru a desfășura diferite reacții biologice și chimice în ele. Unele organisme folosesc energia luminii solare (în timpul fotosintezei) pentru aceste reacții, în timp ce altele folosesc energia legăturilor chimice ale substanțelor organice furnizate cu alimente. Energia este extrasă din substanțele alimentare din celulă prin descompunerea și oxidarea lor de către oxigenul furnizat în timpul respirației. Prin urmare, acest proces este numitoxidare biologică, sau respiratie celulara.

Oxidarea biologică care implică oxigen se numește aerobic , fara oxigen - anaerob . Procesul de oxidare biologică are loc într-un proces în mai multe etape. În același timp, energia se acumulează în celulă sub formă de molecule de ATP și alți compuși organici.

IV. Consolidarea materialului studiat.

Ce este asimilarea? Dați exemple de reacții de sinteză într-o celulă.
Ce este disimilarea? Dați exemple de reacții de descompunere într-o celulă.
Demonstrați că asimilarea și disimilarea sunt două părți ale unui singur proces de metabolism și energie - metabolismul.

Exercita. Stabiliți o corespondență între procesele care au loc în celulele organismelor și apartenența lor la asimilare sau disimilare:

Procese care au loc în celule

Metabolism

1. Evaporarea apei

Metabolismul plastic și energetic al celulei (asimilare și disimilare). În celulă se găsesc aproximativ o mie de enzime. Cu ajutorul unui aparat catalitic atât de puternic, se desfășoară cele mai complexe și diverse activități chimice. Din numărul enorm de reacții chimice ale celulei, se remarcă două tipuri opuse de reacții - sinteza și scindarea.

Reacția de sinteză. Procesele de creație se desfășoară în mod constant în celulă.

Din substanțe simple se formează substanțe mai complexe, iar substanțele cu greutate moleculară mare se formează din substanțe cu molecularitate scăzută. Proteinele, carbohidrații complecși, grăsimile și acizii nucleici sunt sintetizate. Substanțele sintetizate sunt folosite pentru a construi diferite părți ale celulei, organelele, secrețiile, enzimele și substanțele de rezervă ale acesteia. Reacțiile sintetice sunt deosebit de intense într-o celulă în creștere, substanțele sunt în mod constant sintetizate pentru a înlocui moleculele care sunt epuizate sau distruse atunci când sunt deteriorate. Fiecare moleculă de proteină distrusă sau o altă substanță este înlocuită cu o nouă moleculă. În acest fel, celula își menține constantă forma și compoziția chimică, în ciuda schimbării continue a acestora în procesul vieții.

Sinteza substanțelor care are loc într-o celulă se numește sinteza biologică sau biosinteza pe scurt. Toate reacțiile de biosinteză implică absorbția de energie. Setul de reacții de biosinteză se numește schimb plastic sau asimilare (în latină „similis” - similar). Sensul acestui proces este că substanțele alimentare care intră în celulă din mediul extern, care sunt puternic diferite de substanța celulară, devin substanțe celulare ca urmare a transformărilor chimice.

Reacții de clivaj. Substanțele complexe se descompun în altele mai simple, iar substanțele cu molecul mare în substanțe cu molecul scăzut. Proteinele se descompun în aminoacizi, amidonul în glucoză. Aceste substanțe sunt descompuse în compuși cu greutate moleculară și mai mică și, în cele din urmă, se formează substanțe foarte simple, sărace din punct de vedere energetic - CO 2 și H 2 O. Reacțiile de scindare în cele mai multe cazuri sunt însoțite de eliberarea de energie. Semnificația biologică a acestor reacții este de a furniza energie celulei. Orice formă de activitate – mișcare, secreție, biosinteză etc. – necesită cheltuială energetică.

Setul de reacții de clivaj se numește metabolism energetic celular sau disimilare. Disimilarea este exact opusul asimilării: ca urmare a divizării, substanțele își pierd asemănarea cu substanțele celulare.

Schimburile plastice și energetice (asimilare și disimilare) sunt indisolubil legate. Pe de o parte, reacțiile de biosinteză necesită cheltuirea energiei, care este extrasă din reacțiile de clivaj. Pe de altă parte, pentru a efectua reacții de metabolism energetic, este necesară biosinteza constantă a enzimelor care deservesc aceste reacții, deoarece în timpul funcționării acestea se uzează și sunt distruse.

Sistemele complexe de reacții care alcătuiesc procesul de schimburi plastice și energetice sunt strâns legate nu numai între ele, ci și cu mediul extern. Din mediul extern intră în celulă substanțele alimentare, care servesc ca material pentru reacțiile de schimb plastic, iar în reacțiile de scindare se eliberează din ele energia necesară funcționării celulei. Substanțele care nu mai pot fi folosite de celulă sunt eliberate în mediul extern.

Totalitatea tuturor reacțiilor enzimatice ale unei celule, adică totalitatea schimburilor plastice și energetice (asimilare și disimilare) conectate între ele și cu mediul extern, se numește metabolism și energie. Acest proces este condiția principală pentru menținerea vieții celulei, sursa creșterii, dezvoltării și funcționării acesteia.

Disimilarea este un complex de reacții chimice în care are loc descompunerea treptată a substanțelor organice complexe în altele mai simple. Acest proces este însoțit de eliberarea de energie, din care o parte semnificativă este utilizată în sinteza ATP.

Disimilarea în biologie

Disimilarea este procesul opus de asimilare. Substanțele inițiale care trebuie descompuse sunt acizii nucleici, proteinele, grăsimile și carbohidrații. Iar produsele finale sunt apa, dioxidul de carbon și amoniacul. În corpul animalelor, produșii de descompunere sunt excretați pe măsură ce se acumulează treptat. La plante, dioxidul de carbon este parțial eliberat, iar amoniacul este utilizat integral în timpul procesului de asimilare, servind drept material de pornire pentru biosinteza compușilor organici.

Relația dintre disimilare și asimilare permite țesuturilor corpului să se reînnoiască constant. De exemplu, în decurs de 10 zile, jumătate din celulele albuminei din sângele uman sunt reînnoite, iar în 4 luni toate celulele roșii din sânge sunt degenerate. Raportul dintre intensitatea a două procese metabolice opuse depinde de mulți factori. Acesta este stadiul de dezvoltare a corpului, vârsta și starea fiziologică. În timpul creșterii și dezvoltării în organism, predomină asimilarea, ca urmare, se formează noi celule, țesuturi și organe, are loc diferențierea lor, adică crește greutatea corporală. În prezența patologiilor și în timpul înfometării, procesul de disimilare prevalează asupra asimilării, iar corpul scade în greutate.

Clasificarea organismelor după natura disimilației

Toate organismele pot fi împărțite în două grupe, în funcție de condițiile în care are loc disimilarea. Aceștia sunt aerobi și anaerobi. Primii au nevoie de oxigen liber pentru viață, în timp ce cei din urmă nu au nevoie de el. La anaerobi, disimilarea are loc prin fermentație, care este descompunerea enzimatică fără oxigen a substanțelor organice în altele mai simple. De exemplu, acid lactic sau fermentație alcoolică.

Etape de disimilare la organismele aerobe: etapa pregătitoare

Descompunerea substanțelor organice în aerobi are loc în trei etape. În același timp, pe fiecare dintre ele apar mai multe reacții enzimatice specifice.

Prima etapă este pregătitoare. Rolul principal în această etapă revine enzimelor digestive situate în tractul gastrointestinal în organismele pluricelulare. În organismele unicelulare - enzime lizozomale. În prima etapă, proteinele sunt descompuse în aminoacizi, grăsimile sunt descompuse în glicerol și acizi grași, polizaharidele sunt descompuse în monozaharide și acizii nucleici în nucleotide.

Glicoliza

A doua etapă de disimilare este glicoliza. Are loc fără oxigen. Esența biologică a glicolizei este că reprezintă începutul descompunerii și oxidării glucozei, rezultând acumularea de energie liberă sub formă de 2 molecule de ATP. Acest lucru are loc în cursul mai multor reacții secvențiale, al căror rezultat final este formarea a două molecule de piruvat și aceeași cantitate de ATP dintr-o moleculă de glucoză. Sub formă de acid adenozin trifosforic este stocată o parte din energia eliberată ca urmare a glicolizei, restul este disipată sub formă de căldură. Reacția chimică de glicoliză: C6H12O6 + 2ADP + 2P → 2C3H4O3 + 2ATP.

În condiții de lipsă de oxigen în celulele plantelor și celulele de drojdie, piruviratul este descompus în două substanțe: alcool etilic și dioxid de carbon. Aceasta este fermentația alcoolică.

Cantitatea de energie eliberată în timpul glicolizei nu este suficientă pentru acele organisme care respiră oxigen. De aceea, în corpul animalelor și al omului, în timpul efortului fizic intens, lactatul este sintetizat în mușchi, servind drept sursă de rezervă de energie și acumulându-se sub formă de lactat. Un semn caracteristic al acestui proces este apariția durerii musculare.

Etapa de oxigen

Disimilarea este un proces foarte complex, iar cea de-a treia etapă a oxigenului constă, de asemenea, din două reacții secvențiale. Vorbim despre ciclul Krebs și despre fosforilarea oxidativă.

În timpul respirației cu oxigen, piruviratul este oxidat în produșii finali, care sunt CO2 și H2O. În acest caz, se eliberează energie, stocată sub formă de 36 de molecule de ATP. Atunci aceeași energie asigură sinteza substanțelor organice într-un volum de plastic. Evolutiv, apariția acestei etape este asociată cu acumularea de oxigen molecular în atmosferă și apariția organismelor aerobe.

Locul de implementare (respirația celulară) este membranele interne ale mitocondriilor, în interiorul cărora există molecule purtătoare care transportă electroni la oxigenul molecular. Energia generată în această etapă este parțial disipată sub formă de căldură, în timp ce restul merge la formarea ATP.

Disimilarea în biologie este o reacție care arată astfel: C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + 38ATP.

Astfel, disimilarea este un ansamblu de reacții care au loc datorită substanțelor organice care au fost sintetizate anterior de către celulă și oxigenului liber care venea din mediul extern în timpul respirației.

Ultimele articole

Trunchiuri cerești ascunse în ramuri pământești

Serghei Lazarev - recuperarea sufletului Iertarea și pocăința

Kim il fiul. Femeile dinastiei Kim. Ridicați-vă la putere

Proverbe interesante despre viață

Corpurile cosmice din Univers: caracteristici Fenomene interesante în spațiu