Пластический и энергетический обмен

Содержание

Метаболизм. Пластический и Энергетический обмены. Автотрофы и Гетеротрофы | Биология

Пластический и энергетический обмен
Обмен веществ (метаболизм) и превращение энергии в организме

Метаболизм. Пластический и Энергетический обмены. Автотрофы и Гетеротрофы

Метаболизм, или обмен веществ, – это совокупность биохимических процессов и процессов жизнедеятельности клетки. Обеспечивает существование живых организмов. Различают процессы ассимиляции (анаболизма) и диссимиляции (катаболизма). Эти процессы являются разными сторонами единого процесса обмена веществ и превращения энергии в живых организмах.

Ассимиляция

Ассимиляция – это процессы, связанные с поглощением, усвоением и накоплением химических веществ, которые используются для синтеза необходимых для организма соединений.

Пластический обмен

Пластический обмен – это совокупность реакций синтеза, которые обеспечивают возобновление химического состава, рост клеток.

Диссимиляция

Диссимиляция – это процессы, которые связаны с распадом веществ.

Энергетический обмен

Энергетический обмен – это совокупность реакций расщепления сложных соединений с выделением энергии. Организмы из окружающей среды в процессе жизнедеятельности в определенных формах поглощают энергию. Потом они возвращают в другой форме ее эквивалентное количество.

Не всегда процессы ассимиляции уравновешены с процессами диссимиляции. Накопление веществ и рост в развивающихся организмах обеспечиваются процессами ассимиляции, поэтому они преобладают. Процессы диссимиляции преобладают при недостатке питательных веществ, интенсивной физической работе, старении.

Процессы ассимиляции и диссимиляции тесно связаны с типами питания организмов. Основным источником энергии для живых организмов Земли является солнечный свет. Он опосредованно или непосредственно удовлетворяет их энергетические потребности.

Автотрофы

Автотрофы (от греч. аутос – сам и трофе – пища, питание) – это организмы, способные синтезировать органические соединения из неорганических с использованием определенного вида энергии. Различают фототрофы и хемотрофы.

Фототрофы

Фототрофы (от греч. фотос – свет) – организмы, которые для процессов синтеза органических соединений из неорганических используют энергию света. К ним принадлежат некоторые прокариоты (фотосинтезирующие серобактерии и цианобактерии) и зеленые растения.

Хемотрофы

Хемотрофы (от греч. хемиа – химия) для синтеза органических соединений из неорганических используют энергию химических реакций. К ним относятся некоторые прокариоты (железобактерии, серобактерии, азотфиксирующие и т. п.). Автотрофные процессы относятся больше к процессам ассимиляции.

Гетеротрофы

Гетеротрофы (от греч. гетерос – другой) – это организмы, которые синтезируют собственные органические соединения из готовых органических соединений, синтезированных другими организмами. К ним принадлежат большинство прокариот, грибы, животные.

Для них источником энергии являются органические вещества, которые они получают с пищей: живые организмы, их остатки или продукты жизнедеятельности. Основные процессы гетеротрофных организмов – распад веществ – основаны на процессах диссимиляции.

Энергия в биологических системах используется для обеспечения в организме разных процессов: тепловых, механических, химических, электрических и т. п.

Часть энергии во время реакций энергетического обмена рассеивается в виде теплоты, часть ее запасается в макроэргических химических связях определенных органических соединений.

Универсальным таким веществом является аденозинтрифосфорная кислота АТФ. Она является универсальным химическим аккумулятором энергии в клетке.

Под действием фермента отщепляется один остаток фосфорной кислоты. Тогда АТФ превращается в аденозиндифосфат – АДФ. При этом выделяется около 42 кДж энергии.

При отщеплении двух остатков фосфорной кислоты образуется аденозинмонофосфат – АТФ (выделяется 84 кДж энергии). Может расщепляться молекула АМФ.

Таким образом, во время расщепления АТФ выделяется большое количество энергии, которая используется для синтеза необходимых организму соединений, поддержания определенной температуры тела и т. п.

Остается окончательно не выясненной природа макроэргических связей АТФ, хотя они превосходят по энергоемкости обычные связи в несколько раз.
Клеточный уровеньУровни организации живого

Источник: https://xn----9sbecybtxb6o.xn--p1ai/obshchaya-biologiya/obmen-veshhestv-metabolizm-i-prevrashhenie-energii-v-organizme/

Что такое пластический и энергетический обмен, в чем отличие катаболизма от анаболизма?

Пластический и энергетический обмен

Пластический и энергетический обмен веществ в организме человека — не что иное, как, составляющие одного процесса, называемого метаболизмом.

В спортивной среде этот обмен принято называть анаболизм и катаболизм соответственно.

Катаболизм, анаболизм, суть этих процессов проста – обмен веществ не прекращающихся никогда, человеческий организм продолжает перерабатывать полученную пищу, в любое время дня и ночи и в любом состоянии.

Взаимосвязь пластического и энергетического обмена

Взаимосвязь пластического и энергетического обмена отслеживается довольно просто. Анаболизм и катаболизм отличны по своей сути. Анаболический или пластический обмен — синтез сложного вещества из более простого.

К примеру, из нескольких аминокислот, синтезируется сложный белок, а из жирной кислоты и глицерина получается жир.

Полученный белок, жир и другие вещества используются организмом для строительства новых клеток, например мышечных волокон при интенсивной физической нагрузке.

Заново созданными клетками, заменяются старые клетки по всему организму. Одни чаще, другие реже, даже клетки головного мозга меняются в процессе жизни. Известно, что человеческое тело на протяжении 15-20 лет полностью меняет все свои клетки, то есть организм за всю жизнь обновляется до 3 раз.

На такую работу требуется энергия, таков закон физики. Энергия, получается, от катаболизма или энергетического обмена. В ходе этого процесса, сложные вещества, поступившие с пищей, расщепляются на, более простые.

Такое окисление веществ, сопровождается выделением энергии. Малая частица такой энергии превращается в тепло и распространяется в организме, но большая часть синтезируется в аденозинтрофосфат или проще АТФ.

При необходимости, аккумулируемая в клетках АТФ, распадается с выделением тепла.

Биохимия организма сопровождается выделением энергии и одновременном её поглощении, и у каждого продукта есть свой коэффициент выделяемой при расщеплении энергии, выражается она в Джоулях (Дж).

Выделяемую энергию в организме, можно выражать также и в калориях, это единица энергии необходимая для нагревания 1 гр. воды на 1 градус. 1 калория равна 4.19 джоулям.

Любая таблица расчёта энергетических затрат и необходимых потреблений в спорте и медицине содержит эти единицы. В различии данных процессов прослеживается четкая взаимосвязь.

Обмен веществ в организме

Анаболизм и катаболизм может быть различной энергетической затрачиваемости в зависимости от того, какие вещества в данный момент расщепляет организм. Белки, жиры, углеводы и минеральные соли расщепляются и синтезируются с различной интенсивностью и соответственно энергетическим обменом:

  • Белок. Белок это очень сложное вещество, состоящее из простых аминокислот. Причём последовательность соединения этих аминокислот, создаёт тот или иной вид белка, и при перестановке хотя бы одной аминокислоты, белок получается совсем другой. Потребляемый в пищу белок, расщепляется организмом в желудке и тонком кишечнике до состояния простых аминокислот, после этого они попадают в кровоток прямо через стенки желудка и кишок соответственно. Далее по кровотоку, аминокислоты разносятся практически по всем клеткам организма, где из них начинается синтез необходимых белковых цепочек. При распаде аминокислоты выделяется аммиак, вода, углекислый газ. Аммиак ядовит, поэтому печень преобразовывает его в менее опасную мочевину, выводимую впоследствии из организма, вместе с водой, через почки в виде мочи. Углекислый газ покидает организм через альвеолы лёгких.
  • Углеводы. Углеводы – это источник энергии для организма. При его распаде выделяется достаточно энергии, в том числе для работы с белками. Углеводы расщепляются довольно быстро, некоторые прямо во рту, и впитываются в кровоток уже в виде глюкозы. Запас глюкозы в организме сохраняется в печени в виде гликогена, но его хватает на 1-2 дня. После этого человек начинает слабеть и его метаболизм замедляется. Продукт распада глюкозы это вода и углекислый газ. Выходят они из организма через почки и лёгкие.
  • Жиры. При нормальном метаболизме, организм не может обойтись без жиров. Состоит жир из жирной кислоты и глицерина. Попадает жир, в организм, расщепляясь в желудке и тонком кишечнике, с помощью ферментов поджелудочной железы. Жиры содержать в пище животного и растительного происхождения. Излишек откладывается в жировых тканях в виде запаса. Большого запаса жиров может хватить на много дней.
  • Вода и минералы. Процесс ассимиляции и диссимиляции воды и минералов, процесс довольно сложный и обширный, ведь организм человека более чем на 70% состоит именно из воды. А без минералов и солей невозможна работа нервной системы. За одни сутки в человеческом организме происходит обмен 2 или 2.5 литров воды. То есть, тело человека, сколько теряет жидкости, столько и получает. Если диссимиляция воды превышает ассимиляцию, организм слабеет довольно быстро. Если без пищи человек может прожить до 50 дней, то без воды максимум 5. Да и то, последние 2 дня, он будет лежать без сознания.

Окисление белка и последующий его синтез, для организма процесс крайне энергозатратный. Но белок необходимо как строительный материал, в его функцию не входит обеспечивать организм энергией.

Живой организм состоит в основном из животных белков, на нормальную жизнедеятельность человеческого организма необходимо 100-150 гр. белков в сутки. Причём самых разнообразных, как растительных, так и животных.

Если ограним не получает необходимого количества белков, он какое-то время может использовать для их синтеза свои аминокислоты, но долго так продолжатся не может.

И если человек питается растительной, вегетарианской пищей, то в его организме не будет хватать животных белков, что приводит к истощению организма и развитию в нём различных патологий.

Мозг человека работает на глюкозе, и если его уровень в крови падает на 0.05 (норма это 0.1) то человек может потерять сознание или даже погибнуть.

Поэтому так важно следить за уровнем сахара, если у человека сахарный диабет, малейшее его изменение, может вызывать диабетическую кому и смерть. Для здорового человека нормальное количество углеводов в сутки, составляет 150-200 гр.

При занятиях спортом или физическом труде, эта норма вырастает до 500 гр. в сутки.

Жир распадается на воду и углекислый газ, поэтому выводится из организма легко и быстро, распадаясь, жир выделяет большое количество энергии, под действием которой происходят биохимические процессы в организме.

Жир при метаболизме необходим, но в небольших количествах, примерно 80 гр. в сутки. Этого обычно хватает для обеспечения энергией всех внутренних органов, кроме мозга.

Центральная нервная система работает на энергии от расщепления углеводов.

Минеральные соли занимает всего 4% от общей массы тела, но они крайне разнообразны. Анаболизма и катаболизма не может быть без; натрия, хлора, калия, кальция, фосфора, железа и других минералов.

Ни один процесс в организме не проходит без минеральных микроэлементов.

В крови человека можно найти йод, цинк, фтор, магний, молибден, свинец и вообще почти все элементы таблицы Менделеева, кроме разве что очень радиоактивных веществ.

Аноболическими и катаболическими процессами в организме достигается определенный баланс. В день человеку нужно 1500-1700 к/кал. Любой сбой или перекос в ту или иную сторону приведёт к развитию патологий, потере веса, ожирению, а иногда даже к смерти.

Меры предосторожности

Существует множество лечебных, оздоровительных или спортивных диет. Существуют специфические диеты, разработанные религиозными деятелями или просто философами – вегетарианские, фрутарианские, или вообще, сыроеды. Они все призваны улучшить здоровье и продлить дни жизни человека. Но надо понимать несколько простых фактов.

Во-первых, человек ни когда не сможет правильно рассчитать потребность его организма в энергии и полезных веществах, поэтому разрабатывать для себя рацион самостоятельно не нужно. Для этого есть специально обученные люди – диетологи или, в конце концов, терапевты.

Во-вторых, надо помнить, что человек это живой организм, состоящий в основном из белков животного происхождения, и потребность человека в мясной пище объясняется именно этим.

Желудок человека предназначен для переваривания мяса, и если он несколько лет будет, есть только растительную пищу, по этот орган преобразуется просто в часть кишечника.

А в организме начнутся необратимые изменения, приводящие к ранней кончине адепта растительной пищи.

В третьих, лечебное голодание надо проводить только под присмотром врача, различные посты, предписанные религиозными концессиями, рассчитывались на людей другой эпохи, с другим темпом жизни и при другом продовольственном уровне.

Современному человеку, с его стремительной жизнью, спортом и главное – мозговой деятельностью, уже не хватает предписанных Торой хлебцев, православных просвирок, или вообще полного голодания весь световой день, как в исламе.

Все предписанные посты и ограничения нужно соблюдать с оглядкой на окружающую действительность и современный мир.

Слепое следование заповедям, может привести к болезням или неожиданной смерти. То же, касается и болезненного стремления некоторых женщин к худобе. Анорексия, убила уже не одну страдалицу по совершенному телу.

Чтобы жить долго и счастливо, нужно есть разнообразную пищу, маленькими порциями, но по 5-6 раз в день. Исключить можно из рациона только консерванты, красители, наполнители и различные эмульгаторы, то есть — отказаться от фаст-фуда.

Почему BCAA не работают? Мифы об эффективности аминокислот. Обзор исследований Анаболизм машин – паблик Юрия Спасокукоцкого! SFAP IS MAIN! Ты подписан на меня! Считаем калории и бежим худеть! Потеря массы при стрессе. Катаболизм… гликолиз и спорт школьникам

Источник: http://endokrinologiya.com/anatomiya/plasticheskiy-i-energeticheskiy-obmen

Описание процессов пластического и энергетического обмена в клетке: этапы, различия и примеры

Пластический и энергетический обмен

> Наука > Биология > Процессы пластического и энергетического обмена в клетке

Работа всех систем в организме непрерывна. В нём постоянно протекают сложные химические реакции, обеспечивающие нормальную жизнедеятельность. Одним из самых важных процессов является обмен веществ и энергии, то есть метаболизм.

Именно благодаря ему, клетки сохраняют постоянство состава, растут, функционируют, а также обновляются. Процесс этот непростой и состоит из двух видов обмена — пластического и энергетического, которые, в свою очередь, имеют несколько стадий.

  • Энергетический обмен
  • Подготовительный этап
  • Анаэробное дыхание
  • Аэробное дыхание
  • Пластический обмен
  • Фотосинтез
  • Хемосинтез
  • Биосинтез белков

В организме непрерывно происходит как расщепление сложных веществ на более простые, так и синтез необходимых соединений из различных элементов.

В результате первого типа реакций, который называется энергетическим обменом, или катаболизмом, тело человека получает необходимую для нормального функционирования энергию.

Но её часть расходуется на создание новых соединений, которые нужны для жизнедеятельности. Такой процесс носит название пластического обмена, или анаболизма.

: сколько ног у осьминога, каким образом он передвигается?

Подготовительный этап

Единственная из стадий, которая протекает в желудочно-кишечном тракте. Она заключается в пищеварении, то есть распаде сложных органических соединений на простые.

Распад у сложных организмов осуществляется под действием пищеварительных ферментов, а у одноклеточных — с помощью лизосом.

При этом белки распадаются на аминокислоты, жиры — на алифатические карбоновые кислоты и глицерин, углеводы — на сахариды, нуклеиновые кислоты — на нуклеотиды.

  • Обмен белков. Когда белки попадают в организм в составе пищи, они распадаются до аминокислот, которых в организме человека около 20 видов. Часть аминокислот распадается далее до диоксида углерода, который устраняется с дыханием, а также воды и аммиака. Последний с помощью печени превращается в мочевину и выводится из организма вместе с водой. Энергия, которая выделяется при таком распаде, также запасается организмом, но обычно до этой стадии не доходит, поскольку не распавшиеся аминокислоты используются для построения новых белков, необходимых человеку. Особенно полезны в этом смысле животные белки, поскольку растительные проигрывают им по своей ценности.

: сколько хромосом у картошки?

  • Обмен углеводов. Углеводы — очень важные элементы питания человека. Именно их распад обеспечивает организм самым большим количеством энергии. Она необходима не только для физической, но и для умственной работы. Особый вклад в работу мозга делает глюкоза, попадающая в кровь. Снижение её количества в 2 раза приводит к гибели организма. 150 г — необходимая ежесуточная доза для нормальной работы мозга и мышц, но, конечно, не стоит употреблять слишком много углеводов, поскольку избыток откладывается в организме, что выражается в жировых отложениях.
  • Обмен жиров. Разложение растительных и животных жиров до жирных кислот и глицерина, а затем и до воды с углекислым газом обеспечивает организм ещё большей энергией, чем распад углеводов. Липиды также поступают в кровь и обогащают внутренние органы (например, печень, почки), но не подходят для мозговых процессов, вот почему углеводы считаются лучшим источником энергии. Кроме того, избыток липидов также приводит к ожирению, поэтому не стоит употреблять их в количестве, превышающем 80 г в сутки.
  • Обмен нуклеиновых кислот. Нуклеопротеиды играют важную роль в хранении наследственной информации, а также контроле метаболизма и его скорости, но не делают в организм какого-либо существенного энергетического вклада. Они распадаются на полипептиды, которые в дальнейшем повторяют процессы, происходящие при обмене белков, описанные выше. Нуклеиновые кислоты распадаются до мононуклеотидов, из которых организм будет строить новые соединения.
  • Обмен воды и минералов. Вода — основная составляющая человеческого организма. Её потери необходимо ежедневно компенсировать, выпивая чистую воду и употребляя пищу, богатую этой жидкостью. Вместе с водой и едой в организм поступают макро-, микро- и ультрамикроэлементы.

При всех этих процессах дополнительно выделяется энергия в виде тепла, но не в самых больших количествах. Далее процессы происходят на клеточном уровне.

: почему некоторые органоиды клетки называют немембранными?

Анаэробное дыхание

Эта стадия называется также гликолизом применительно к царству животных, или брожением, если имеются в виду растения и микроорганизмы. Весь процесс происходит в цитоплазме клеток за счёт работы ферментов.

Он продолжает предыдущую стадию тем, что из моносахарида, коим является глюкоза, выделяются ещё более простые вещества — спирт и углекислый газ, а также кислоты.

Этот вид обмена универсален для всех организмов и используется даже в повседневной жизни. Поскольку он протекает и в бактериях, его широко применяют в пищевой промышленности: дрожжи производят этиловый спирт, кисломолочные бактерии — молочную кислоту, а животные клетки — пировиноградную. В некоторых микроорганизмах выделяется ацетон и этановая кислота.

При этом также выделяется энергия, часть которой запасается в двух молекулах аденозинтрифосфата (АТФ), и некоторое количество рассеивается с выделением тепла. Но двух молекул АТФ недостаточно для полноценной работы организма, поэтому за анаэробным этапом последует кислородное расщепление.

Аэробное дыхание

Другие названия этого этапа — клеточное дыхание, или кислородное расщепление.

Как видно из названия, процесс невозможен без кислорода, который выступает в роли окислителя продуктов распада глюкозы. Помимо кислорода, в работе участвует фосфорная кислота и аденозиндифосфат (АДФ).

Под действием ферментов они без повышения температуры моментально сжигают органические вещества до углекислого газа и воды.

Благодаря окислению из одной молекулы вещества (образовавшиеся на предыдущем этапе молочная, пировиноградная кислоты и так далее) клетка получает 18 АТФ, каждая из которых служит мощным источником энергии. Этот этап происходит в митохондриях клетки и является самым важным во всём энергетическом обмене, так как обеспечивает клетку большим количеством АТФ.

Фотосинтез

Процесс, без которого не была бы возможна жизнь на Земле. Многим формам жизни для дыхания нужен кислород взамен выдыхаемого ими в воздух углекислого газа. Этим важным веществом нас обеспечивают растения, в зелёных листьях которых содержатся хлоропласты.

Их окружает пара мембран, поскольку внутри хлоропласта в цитоплазме содержатся ценные граны с собственными защитными оболочками.

В этих стопках тилакоидов, в свою очередь, присутствует хлорофилл, отвечающий за цвет растения, но главное — делающий процесс фотосинтеза возможным.

Осуществляется он посредством соединения шести молекул углекислого газа с водой, в результате чего образуется глюкоза. Побочным продуктом реакции является жизненно необходимый кислород. Процесс возможен только на свету, при использовании солнечной энергии.

Хемосинтез

Хемосинтез протекает у микроорганизмов, также способных к самостоятельному преобразованию неорганических соединений в органические. К ним относятся:

  • железобактерии (окисляют соли железа);
  • водородные (молекулы водорода);
  • серные (сернистый водород);
  • нитрифицирующие (аммиак из гниющих остатков растений);
  • тионовые (молекулы серы, а также её соединения в виде солей).

Окисление углекислого газа происходит без участия кислорода, с использованием запасённой ранее энергии. Из диоксида углерода синтезируются органические вещества, необходимые для жизнедеятельности.

Биосинтез белков

Сложный процесс, направленный на разложение попадающих в организм белков на составляющие, из которых впоследствии синтезируются собственные уникальные белки. Состоит из двух стадий.

Транскрипция — процесс, состоящий из трёх этапов (образование транскрипта, процессинг, сплайсинг), которые происходят в ядре клетки. Они направлены на создание информационной РНК (иРНК) из ДНК. В результате новый полимер полностью копирует небольшой участок нити ДНК с той разницей, что тимину в нём эквивалентен урацил.

Трансляция — перенос информации с синтезированной на предыдущем этапе молекулы РНК на строящийся полипептид с указаниями о его будущей структуре. Процесс происходит на рибосомах, расположенных в цитоплазме клетки. Они имеют овальную форму и состоят из частей, которые могут соединяться только при наличии иРНК. Сам перенос информации осуществляется в несколько этапов.

  1. Под действием ферментов и при участии АТФ аминокислоты проходят активацию с образованием аминоациладенилата.
  2. Аминоксилота связывается с транспортной РНК (тРНК) с выделением аденозинмонофосфата (АМФ).
  3. Образованный на предыдущем этапе комплекс объединяется с рибосомой.
  4. Аминокислоты подставляются в структуры пептида и освобождают тРНК.

Итак, все вещества, поступающие в живой организм, распределяются в нём так, чтобы приносить ему пользу.

Сложные распадаются с выделением энергии, необходимой для дальнейшей жизнедеятельности (например, выполнение физической или умственной работы человеком), запасаемой в АТФ.

А из простых веществ организм синтезирует новые соединения с использованием энергии, накопившейся в универсальном источнике — молекуле той самой АТФ. При этом энергия не расходуется безвозвратно — она запасается в новых соединениях.

Диссимиляция и ассимиляция в корне отличаются друг от друга, но при этом они неразрывно связаны. Ведь именно катаболизм даёт энергию, без которой невозможен анаболизм, то есть синтез необходимых организму веществ. Вот почему эти два процесса являются очень важными.

Источник: https://obrazovanie.guru/nauka/biologiya/protsessy-plasticheskogo-i-energeticheskogo-obmena-v-kletke.html

Пластический и энергетический обмен

Пластический и энергетический обмен

Учебник для 8 класса

В организме человека, в каждой его клетке, происходят сложные химические превращения, образуются одни вещества, разрушаются другие. Для одних процессов необходима энергия, в ходе других она, наоборот, выделяется.

Проявлением жизненных процессов, протекающих в клетках, является обмен веществ между организмом и окружающей средой. Из внешней среды организм получает кислород, органические вещества, минеральные соли, воду. Во внешнюю среду отдает конечные продукты обмена веществ: углекислый газ, излишек воды, минеральных солей, а также мочевину, соли мочевой кислоты и некоторые другие вещества.

В процессе этого обмена наш организм получает необходимую для жизни энергию, заключенную в органических веществах (продуктах животного и растительного происхождения). Часть образующейся энергии организм отдает в окружающее пространство: она рассеивается в виде тепла.

Обмен веществ между организмом и окружающей средой — необходимое условие существования живых организмов, это один из основных признаков живого.

Совокупность процессов, приводящих к усвоению веществ и накоплению энергии, называется пластическим обменом (от греч. «пластика» — лепить). Это — точное название: ведь из питательных веществ, поступающих в клетки, строятся свойственные организму белки, жиры, углеводы, которые, в свою очередь, идут уже на создание новых клеток, их органоидов, межклеточного вещества.

За счет пластического обмена происходит рост, развитие и деление каждой клетки. Ученые подсчитали, что в течение жизни почти все клетки нашего организма сменяются несколько раз. За год кровь полностью обновляется три раза, за сутки заменяется 450 млрд эритроцитов, до 30 млрд лейкоцитов, 1/75 всех костных клеток скелета, до 50% эпителиальных клеток желудка и кишечника.

Вы знаете, что необходимая для организма энергия поступает в организм с пищей, содержащей сложные органические вещества. В результате целого ряда превращений эти вещества, но уже в более простом, доступном для организма виде, попадают в клетки.

Здесь они расщепляются. Например, глюкоза— до воды и углекислого газа.

Освободившаяся при этом энергия используется клетками для поддержания своей жизнедеятельности или выполнения той или иной работы: сокращения мышц, проведения нервных импульсов, создания новых веществ.

Этот процесс, в ходе которого происходит распад части поступающих в клетки органических веществ с выделением энергии, называется энергетическим обменом.

Процессы пластического и энергетического обменов происходят одновременно, они тесно взаимосвязаны. Это две стороны единого процесса обмена веществ и энергии.

Оба вида обмена взаимосвязаны, но не всегда уравновешены. Здесь основное значение имеет возраст человека. В молодом возрасте преобладает пластический обмен: человек растет, развивается. А вот у людей пожилого возраста, наоборот, начинает преобладать энергетический обмен.

функция пищевых аминокислот — пластическая, т. е. из них строятся все белки нашего организма. Гораздо реже белки используются как источник энергии: при распаде I г белков выделяется 17,6 кДж энергии.

Аминокислоты, входящие в состав белков нашего организма, делятся на заменимые и незаменимые. Заменимые аминокислоты (например, глицин, серии и другие) могут синтезироваться в нашем организме из других аминокислот, поступающих с пищей. Однако 12 необходимых нам аминокислот не могут синтезироваться в организме человека и обязательно должны присутствовать в белках пищи.

Эти аминокислоты называют незаменимыми (например, лизин, триптофан, лейцин). Пищевые белки, содержащие все необходимые человеку аминокислоты, называют полноценными. Это в основном белки животного происхождения. Пищевые белки, в которых отсутствуют какие-либо незаменимые аминокислоты, называют неполноценными.

Неполноценными белками являются, например, белки кукурузы, ячменя, пшеницы. В сутки с пищей в организм должно поступать не менее 40 г белков, оптимальное количество — приблизительно 100—150 г. Распадаясь, аминокислоты образуют воду, углекислый газ и ядовитый аммиак. В клетках печени из аммиака быстро образуется мочевина.

Вода и мочевина выводятся из организма через почки в составе мочи, а углекислый газ выдыхается через легкие.

Главным источником энергии в организме являются углеводы. Глюкоза особенно необходима для нормальной работы мозга. Снижение содержания глюкозы в плазме крови с 0,1 до 0,05% приводит к быстрой потере сознания, судорогам и гибели человека.

Взрослому человеку с пищей необходимо получать не менее 150 г углеводов в сутки, оптимальной является величине 500 г в сутки. Помимо энергетической, углеводы выполняют также другие функции, например входят в состав нуклеиновых кислот.

Продукты распада углеводов выводятся из организма через почки (вода) и легкие (углекислый газ).

Жиры служат источником энергии для организма человека. Распад 1 г жиров приводит к высвобождению 38,9 кДж энергии. Значительная часть энергетических потребностей печени, мышц, почек (но не мозга!) покрывается за счет окисления жиров.

Потребность в жирах определяется энергетическими затратами организма в целом и составляет е среднем 80—100 г в сутки. Избыток жира откладывается в подкожной жировой клетчатке. Там могут образовываться жировые депо, покрывающие затраты жира в течение многих суток.

Распадаются жиры до углекислого газа и воды. Углекислый газ выдыхается через легкие, а вода выводится с мочой.

Вода — наиболее распространенное вещество в нашем организме. Взрослый человек состоит приблизительно на 65% из воды, а человеческий эмбрион содержит около 90% воды. В сутки организм человека теряет около 2,0—2,5 л воды. Столько же он должен получать в сумме с питьем (1 л) и пищей (1 л).

Вода и растворенные в ней минеральные соли всасываются на протяжении всего желудочно-кишечного тракта, но более всего — через ворсинки тонкого кишечника. Вода необходима организму в качестве среды, в которой протекают все химические реакции.

Она является транспортным средством, перенося растворы веществ по всему организму (плазма крови, лимфа, межклеточная жидкость). Вода нужна для поддержания постоянной температуры тела.

Удаляется вода из организма через почки (около 1 л в сутки), кожу (0,8 л в сутки), с парами воздуха через легкие (0,5 л в сутки), с калом (0,15 л в сутки).

Из неорганических веществ помимо воды организм нуждается в постоянном поступлении минеральных солей. И хотя они составляют не более 4% от массы тела, набор их очень разнообразен. Ежедневно в организм человека с пищей и питьем должны поступать такие элементы, как натрий, хлор, калий, кальций, фосфор, железо. Эти вещества называют макроэлементами.

А микроэлементы (медь, иод, цинк, фтор и многие другие) необходимы человеку в очень малых дозах — долях миллиграмма, но нормальная жизнедеятельность без них абсолютно невозможна.

  • Необходимое количество пищи зависит от образа жизни: сталевару нужно поглощать больше калорий, чем продавцу мороженого. Хотя существуют профессии, требующие на первый взгляд малых затрат энергии, но на самом деле являющиеся чрезвычайно «энергоемкими». Например, дирижер симфонического оркестра благодаря эмоциональному и физическому напряжению теряет за время концерта до 2 кг.
  • Ученые-диетологи подсчитали, что среднему взрослому человеку необходимо 14 кг пищи в неделю. Но на самом-то деле нужно подсчитывать не вес съеденных продуктов, а число калорий, поступивших в организм с пищей.
  • Минимально взрослому человеку необходимо для жизнедеятельности около 1700 ккал в сутки. При умственной и особенно при физической нагрузке энергетические затраты существенно возрастают. При умеренной физической нагрузке человеку необходимо 2300 ккал в сутки, при тяжелой физической нагрузке это количество увеличивается вдвое. Школьники 13—15 лет расходуют около 2500 ккал в сутки, сталевары — 5000 ккал и более.
  • Надо сказать, что рекорд принадлежит не сталеварам. Во время родов организм женщины тратит энергии столько» сколько потребляет организм альпиниста при подъеме на самую высокую вершину Западной Европы — Монблан. У человека, находящегося в спокойном состоянии, мышцы используют 26% энергии, печень — 25, мозг — 18, сердце — 9, почки — 7%. При физической нагрузке энергетические затраты мышц и сердца возрастают в 4-6 раз, а мозга и печени — не меняются.
  • Все реакции обмена веществ регулируются нервной и эндокринной системами.
  • Обезвоживание организма приводит к быстрой гибели человека. Без воды человек может прожить не более 5—б дней, тогда как без пищи может обходиться более 50 дней.
  • Большая часть кальция человеческого организма содержится в костной ткани, эмали и дентине зубов. Кроме этого, соли кальция обязательно входят в состав плазмы крови. Без кальция кровь теряет способность к свертыванию. Кальций играет роль одного из важнейших регуляторных факторов в организме. Он уменьшает проницаемость стенок сосудов, необходим для нормального сокращения мышц, активирует множество ферментов клеток, стимулирует выработку многих гормонов, оказывает противовоспалительное действие. К сожалению, кальций усваивается организмом слабо, так как присутствует в пище в виде малорастворимых или даже совсем не растворимых в воде соединений. Самый надежный источник кальция — молочные продукты.
  • В теле человека содержится всего около 4—5 г железа. Большая его часть (около 80%) входит в состав гемоглобина. Кроме того, железо является необходимой составной частью многих ферментов. Если железа мало в пище или оно плохо усваивается организмом, то у человека возникает целый ряд расстройств, из которых самым известным является малокровие, или анемия. Железа много в печени, мясе, петрушке, укропе, гречке, яблоках. Имеются в продаже и минеральные воды, содержащие много железа.
  • Более 100 лет тому назад было доказано, что иод накапливается в щитовидной железе. Затем установили, что иод является необходимым компонентом гормонов этой железы. О роли этих гормонов вы уже знаете. Суточная потребность человека в иоде 100—150 мкг в сутки, а у беременных и кормящих женщин — в два раза выше. Иод поступает в наш организм с водой, морскими продуктами, молоком, некоторыми овощами.
  • Надо сказать, что многие элементы, ранее считавшиеся ядовитыми, необходимы человеку для нормальной жизни, но в очень маленьких количествах. К ним относятся, например, медь, цинк, селен, хром, кобальт.
  • Отложения жира в подкожной клетчатке организм использует с трудом. Таким образом, получается, что это не столько запас “на черный день”, сколько свалка лишнего жира. Для того чтобы потерять 1 кг жира, человек должен пройти около 120 км.

Проверьте свои знания

  1. Какие процессы происходят в клетке?
  2. Что является внешним проявлением жизненных процессов?
  3. Что получает организм из внешней среды?
  4. Какие вещества организм выделяет во внешнюю среду?
  5. Что называется пластическим обменом?
  6. Что происходит в организме за счет пластического обмена?
  7. В чем суть энергетического обмена?
  8. Какова биологическая роль энергетического обмена?
  9. Что называется обменом веществ и энергии?

Подумайте

Почему пластический и энергетический обмены неразрывно связаны между собой и являются двумя сторонами единого процесса обмена веществ и энергии?

Обмен веществ и энергии — один из основных признаков живого. В процессе пластического обмена организм усваивает вещества и накапливает энергию. В процессе энергетического обмена органические вещества в организме распадаются с выделением энергии. Процессы пластического и энергетического обменов происходят одновременно и являются двумя сторонами единого процесса обмена веществ и энергии.

Источник: http://as6400825.ru/biologiya_cheloveka/32.html

Пластический и энергетический обмен в клетке: при окислении каких веществ освобождается больше энергии

Пластический и энергетический обмен

Совокупность химических превращений в организме называют метаболизмом. Различают пластический и энергетический обмен. Синтез сложных веществ из простых называют анаболизмом. Иначе— пластический обмен. Расщепление компонентов питания — это катаболизм. Другое название — энергетический обмен.

 Фотосинтез

Что характеризует энергетический обмен в растительной клетке? Присутствие хлорофилла с помощью которого осуществляется фотосинтез по следующей схеме:

 

При постоянном освещении фотосинтез невозможен. Фотоны активирует воду, удаляя из нее кислород, который препятствует процессу. Во тьме происходит реакция синтеза с участием энергоносителя — АТФ по следующей схеме:

Синтез белков

Процесс характерен для животных и грибов, получающих готовую пищу, подвергающуюся катаболизму, о котором будет подробнее сказано ниже. Они расщепляют поступающие протеины до аминокислот. Попадая в клетку, мономеры соединяются так, как диктует генетический кодировка ДНК клеточного ядра. Эта сложная процедура — трансляция, протекает в рибосомах при участии РНК.

Важно! Синтез белков осуществляется клеточным ядром при участии ДНК и РНК.

 Энергетический обмен в клетке

Катаболизм или диссимиляция — это процесс расщепления сложных соединений на простые с участием кислорода или без него. В обоих случаях высвобождается энергия, которая аккумулируется макроэргическими молекулами — АТФ, содержащими три фосфорнокислых остатка.

Где происходит энергетический способ обмена? Он протекает внутри клеток, а также вне их, проходя следующие этапы:

  1. Предварительный;
  2. Анаэробное брожение;
  3. Клеточное дыхание.

Предварительный этап

Эта фаза протекает в алиментарном тракте. Посредством пищеварительных ферментов сложные вещества дробятся на простые, способные всосаться из кишечной трубки. Протеины распадаются до аминокислот. Углеводы становятся моносахаридами.

Главным источником энергии является глюкоза. Жиры расщепляются до карбоновых кислот, а также многоатомного спирта — глицерина. При распаде каждой разновидности питательных веществ образуется неодинаковое количество энергии. (таблица)

Транснациональная система мер определяет энергоемкость компонентов питания Джоулями. Одна Ккал равна 4,2 КДж.

При окислении каких веществ освобождается больше энергии? Самыми калорийными компонентами пищи являются жиры, потому что состоят, преимущественно из высокомолекулярных карбоновых кислот. Так, Пальмитат (C16 H32 O2) содержит 12,5% кислорода, а глюкоза — 53,3.

Материала для окисления у жирной кислоты больше, следовательно, энергоемкость выше. Поэтому калорийность липидов превышает питательность белков и углеводов в 2,25 раза.

Калорийность углеводов и протеина в 2,25 раза ниже, чем у жиров.

 Анаэробное брожение

Невыгодная, с точки зрения извлечения энергии, процедура, которую именуют гликолизом. Альтернативное название — биологическое или неполное окисление. Оно протекает без использования O2. Выделяются богатые энергией водород, и метан, которые не окисляются. У разных организмов процессы протекают неодинаково.

Дрожжевые грибки, некоторые бактерии, а также растения образуют спирты, ацетон, карбоновые кислоты. Это свойство используют при производстве алкоголя, сыров и заквашивании теста. Химическая реакция протекает, преимущественно, по следующему сценарию:

Молочнокислые микроорганизмы сбраживают углеводы до лактата. Это свойство бактерий применяют для изготовления кефира, йогурта, сыров, прочих изделий. Химическая реакция протекает по следующему сценарию:

У грибов, человека, других млекопитающих, энергетический обмен в клетке представляется сбраживанием углеводов до пировиноградной кислоты:

Все разновидности гликолиза, независимо от конечного продукта, сопровождаются выделением двух АТФ на молекулу глюкозы.

Клеточное дыхание

Что характеризует энергетический обмен в живой клетке? Под воздействием тканевых ферментов кислород высвобождается из эритроцита, проникает через мембрану, поступает в биологическую печь — митохондрию.

Там он поддерживает низкотемпературное горение с образованием воды, а также окисла углерода. Последний ферменты удаляют из клетки, присоединяя к молекуле гемоглобина.

Эритроциты доставляют отработанный шлак легким, где при помощи выдоха отработанный газ покидает организм.

Для осуществления биологического горения необходимы энзимы, которые вырабатываются лизосомами, а также АДФ — макроэнергические молекулы, содержащие не три, а два фосфорнокислых радикала.

Для извлечения энергии глюкоза и алкоголь предварительно превращаются в лактат. Дальнейшие преобразования представляются приведенным ниже уравнением:

Взаимосвязь анаболизма и катаболизма

Метаболизм представляется сочетанием процессов синтеза и расщепления. В организме такое преобразование происходит при температуре тела посредством биокатализаторов — ферментов.

Функция пластического обмена заключается в синтезе необходимых организму соединений — протеинов, карбогидратов, липидов, АТФ, ферментов, прочих биологически деятельных веществ.

Ассимиляция происходит с потреблением энергии, которая высвобождается органеллами.

Важно! Обмен веществ и энергии осуществляется при единовременном протекании процессов ассимиляции, а также диссимиляции.

Пластический и энергетический обмен. Биология 8 класс.

Метаболизм. Энергетический обмен. Для чего мы дышим?

Вывод

Метаболизм является сочетанием одномоментно происходящих процессов — это пластический и энергетический обмен. Практически все превращения происходят в цитоплазме или специальных органеллах клетки. Оба процесса взаимосвязаны, являются необходимыми для осуществления жизнедеятельности любого организма.

Источник: https://uchim.guru/biologiya/plasticheskij-i-energeticheskij-obmen.html

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.

    ×
    Рекомендуем посмотреть