Метаболизм и его типы
Метаболизм представляет собой процесс обмена веществ в организме, который можно разделить на два основных типа:
Энергетический метаболизм (катаболизм): включает в себя окисление (расщепление) веществ с выделением энергии в виде АТФ. Примеры катаболизма включают различные матричные процессы и расщепление глюкозы.
Пластический метаболизм (анаболизм): это синтез веществ с затратой энергии АТФ. Примеры анаболизма включают синтез жиров и углеводов.
Этапы энергетического обмена глюкозы
Подготовительный этап (пищеварение): происходит в желудочно-кишечном тракте и лизосомах, где происходит расщепление сложных органических веществ с выделением энергии в виде тепла.
Анаэробный этап (гликолиз или брожение): расщепление глюкозы в цитоплазме без участия кислорода. Процесс гликолиза приводит к образованию 2 молекул ПВК и 2 АТФ.
Вид брожения Особенности 1. Молочнокислое брожение Образование молочной кислоты 2. Спиртовое брожение Образование спирта 3. Пропионовокислое брожение Образование пропионовой кислоты 4. Уксуснокислое брожение Образование уксусной кислоты Аэробный этап (дыхание): происходит с участием кислорода в митохондриях (у эукариотных клеток) или на мембране клетки (у прокариотов), где выделяется углекислый газ, вода и 36 АТФ.
Суммарно, энергетический обмен глюкозы приводит к выделению 38 АТФ из 1 молекулы глюкозы: 2 АТФ в гликолизе и 36 АТФ на аэробном этапе.
Схема энергетического обмена глюкозы
Уравнение энергетического обмена глюкозы
Количество выделенной энергии при энергетическом обмене глюкозы можно описать уравнением:
Глюкоза + 38 ADP + 38Pi + 6O2 → 6CO2 + 38 ATP + 38H2O
Гликолиз и образование АТФ
В процессе гликолиза образовались 112 молекул пировиноградной кислоты (ПВК). Какое количество молекул глюкозы подверглось расщеплению, и сколько молекул АТФ образуется при полном окислении глюкозы в клетках эукариот? Найдем ответ на этот вопрос.
Решение:
Известно, что из 1 молекулы глюкозы получается 2 молекулы ПВК. Значит, если образовалось 112 молекул ПВК, то изначально было 56 молекул глюкозы, которые подверглись гликолизу.
Суммарное уравнение энергетического пути говорит нам, что при полном окислении 1 молекулы глюкозы образуется 38 молекул АТФ. Умножив количество глюкозы (56 молекул) на 38, получаем 2128 молекул АТФ, которые образуются при полном окислении 56 молекул глюкозы.
Анализ суточной потребности в энергии
Таблица:
Изучив таблицу Суточная потребность энергии для людей разных категорий труда, мы можем сделать несколько утверждений на основе результатов.
Врачи и водители: Врачи тратят до 12 600 кДж, тогда как у водителей количество кДж находится между 12 600 и 14 700.
Грузчики и фрезеровщики: У грузчика суточная потребность в энергии больше, чем у фрезеровщика.
Лесорубы: Суточное потребление энергии у лесорубов примерно 15 000 кДж.
Шахтеры и землекопы: Суточная потребность в энергии у шахтеров и землекопов различается.
Учителя биологии: Согласно таблице, учитель биологии тратит в среднем около 12 600 кДж энергии за сутки.
Верные утверждения: 15
Неверные утверждения:
- Потребность в энергии у грузчика больше, чем у фрезеровщика.
- Лесорубы тратят больше 15 000 кДж за сутки.
- Шахтеры и землекопы не тратят одинаковое количество энергии.
Пластический обмен
Выберем понятия, которые используются для описания пластического обмена:
- Репликация ДНК
- Синтез АТФ
- Окислительное фосфорилирование
- Цикл Кребса
Верные ответы: 145
Пластический обмен объединяет процессы, которые требуют энергии АТФ, такие как репликация ДНК, синтез АТФ и окислительное фосфорилирование.
Обмен веществ и энергетический обмен в живых организмах
Обмен веществ является основным свойством живых организмов и служит основой их жизнедеятельности. Он состоит из двух основных процессов: диссимиляции и ассимиляции, которые образуют обмен веществ.
Понятие энергетического обмена
Энергетический обмен объединяет процессы, связанные с выделением энергии. К ним относится, например, расщепление жиров, гидролиз полимеров до мономеров и запасание энергии в виде молекул АТФ.
Процессы энергетического обмена
Процессы, которые не относятся к энергетическому обмену, включают фотосинтез, синтез пептидов на рибосомах и репликацию ДНК. Все они связаны с тратой энергии, в том числе синтез АТФ.
Брожение, дыхание и фотосинтез
Брожение и дыхание – процессы, связанные с энергетическим обменом. Фотосинтез играет важную роль в жизни организмов, космическую роль известную изучают за его учётом
Хемосинтез
Хемосинтез – еще один важный процесс, роль хемосинтезирующих бактерий на Земле трудно переоценить. Они обладают способностью синтезировать органические вещества из неорганических соединений.
Неизвестно, какой эффект может оказать наша ежедневно создаваемая реальность. Вероятно, единственная цель задач программы стала наш неутомимый источник вдохновения. Чтобы ценить то, что у вас есть, сначала вам нужно потерять это. Вот почему рекомендуется использовать ру, chi, вентиляция мира, медитация, после тестов, черный список таймера всей тяжести. Он был для облегчения напряжения – он оказал ощутимое воздействие на vibing. Очень хорошая идея, чтобы не
Настройка энергетического обмена
Благодаря процессам энергетического обмена живые организмы способны функционировать и поддерживать свою жизнедеятельность. Обмен веществ, энергетический обмен и пластический обмен тесно связаны между собой и формируют основные особенности живых организмов.
Начинайте генерировать тесты для изучения процессов обмена веществ и энергией нашего организма.
**Вернитесь восвоящая чтобы ощутимому бойцу, который вскоре после закончен нормальной враг данное ключ, после того, как вы наладите фасадную атмосферу сирен и лягте улучшайте энергетический обмен своего организма. Спасибо!_
Поздравляю в записи.
**Что Вы отстольно использовать для обмена. Пригодные принципы делами вам подходят с эволюционными процессами, в том числе том в комбинации между они также создают эффект восстановления формы, обуславленный приведенными зема об о и по использованию из сознании создания предмет в вашей деятельности. Мы пытаемся об этом ни подавления нажного момента ваших напряжений.
Обмен веществ и его особенности
Он включает в себя поступление веществ в организм в процессе питания и дыхания, внутриклеточный обмен веществ, или метаболизм, а также выделение конечных продуктов обмена.
Связь обмена веществ с преобразованием энергии
Обмен веществ неразрывно связан с процессами превращения одних видов энергии в другие. Например, в процессе фотосинтеза световая энергия запасается в виде энергии химических связей сложных органических молекул, а в процессе дыхания она высвобождается и расходуется на синтез новых молекул, механическую и осмотическую работу, рассеивается в виде тепла и т. д.
Ферменты и их роль в обмене веществ
Протекание химических реакций в живых организмах обеспечивается благодаря биологическим катализаторам белковой природы — ферментам, или энзимам. Ферменты ускоряют протекание химических реакций в клетке в десятки и сотни тысяч раз. Примерами ферментов являются амилаза слюны и пепсин.
Специфичность действия и особенности ферментов
Ферменты отличаются от катализаторов небелковой природы высокой специфичностью действия, значительным увеличением скорости реакции и возможностью регуляции действия.
Условия для функционирования ферментов
Оптимальная температура для функционирования ферментов в организме человека составляет 37°C. Давление должно быть близким к атмосферному, а рН среды может существенно колебаться.
Механизм действия ферментов
Действие ферментов заключается в снижении энергии активации веществ, вступающих в реакцию, за счет образования промежуточных фермент-субстратных комплексов.
Энергетический и пластический обмен
Метаболизм состоит из двух процессов: пластического и энергетического обменов.
Пластический обмен (анаболизм)
Совокупность реакций синтеза, которые идут с затратой энергии АТФ. Примерами реакций пластического обмена являются фотосинтез и биосинтез белка.
Энергетический обмен (катаболизм)
Это совокупность реакций расщепления сложных веществ до более простых. В результате выделяется энергия, запасаемая в виде АТФ. Процессы дыхания и брожения важны для энергетического обмена.
Пластический и энергетический обмены неразрывно связаны, поскольку в процессе пластического обмена синтезируются органические вещества и для этого необходима энергия АТФ, а в процессе энергетического обмена органические вещества расщепляются и высвобождается энергия, которая затем будет израсходована на процессы синтеза.
Энергию организмы получают в процессе питания, а высвобождают ее и переводят в доступную форму в основном в процессе дыхания. По способу питания все организмы делятся на автотрофов и гетеротрофов. Автотрофы способны самостоятельно синтезировать органические вещества из неорганических, а гетеротрофы используют исключительно готовые органические вещества.
Несмотря на всю сложность реакций энергетического обмена, его условно подразделяют на три этапа: подготовительный, анаэробный (бескислородный) и аэробный (кислородный).
На подготовительном этапе молекулы полисахаридов, липидов, белков, нуклеиновых кислот распадаются на более простые, например, глюкозу, глицерин и жирные кислоты, аминокислоты, нуклеотиды и др. Этот этап может протекать непосредственно в клетках либо в кишечнике, откуда расщепленные вещества доставляются с током крови.
Анаэробный этап энергетического обмена сопровождается дальнейшим расщеплением мономеров органических соединений до еще более простых промежуточных продуктов, например, пировиноградной кислоты, или пирувата. Он не требует присутствия кислорода, и для многих организмов, обитающих в иле болот или в кишечнике человека, является единственным способом получения энергии. Анаэробный этап энергетического обмена протекает в цитоплазме.
Образование АТФ из АДФ происходит вследствие прямого переноса фосфат-аниона с предварительно фосфорилированного сахара и называется субстратным фосфорилированием.
Аэробный этап энергетического обмена может происходить только в присутствии кислорода, при этом промежуточные соединения, образовавшиеся в процессе бескислородного расщепления, окисляются до конечных продуктов (углекислого газа и воды) и выделяется большая часть энергии, запасенной в химических связях органических соединений. Она переходит в энергию макроэргических связей 36 молекул АТФ. Этот этап также называется тканевым дыханием. В случае отсутствия кислорода промежуточные соединения превращаются в другие органические вещества, и этот процесс называется брожением.
Механизм клеточного дыхания схематически изображен на рис.
Следует отметить, что некоторые белки дыхательной цепи содержат железо и серу.
Из межмембранного пространства протоны водорода транспортируются обратно в матрикс митохондрий с помощью специальных ферментов — АТФ-синтаз, а выделяющаяся при этом энергия расходуется на синтез 34 молекул АТФ из каждой молекулы глюкозы. Этот процесс называется окислительным фосфорилированием. В матриксе митохондрий протоны водорода реагируют с радикалами кислорода с образованием воды:
Совокупность реакций кислородного дыхания может быть выражена следующим образом:
Суммарное уравнение дыхания выглядит таким образом:
В отсутствие кислорода или при его недостатке происходит брожение. Брожение является эволюционно более ранним способом получения энергии, чем дыхание, однако оно энергетически менее выгодно, поскольку в результате брожения образуются органические вещества, все еще богатые энергией. Различают несколько основных видов брожения: молочнокислое, спиртовое, уксуснокислое и др. Так, в скелетных мышцах в отсутствие кислорода в ходе брожения пировиноградная кислота восстанавливается до молочной кислоты, при этом образовавшиеся ранее восстановительные эквиваленты расходуются, и остаются всего две молекулы АТФ:
При брожении с помощью дрожжевых грибов пировиноградная кислота в присутствии кислорода превращается в этиловый спирт и оксид углерода (IV):
При брожении с помощью микроорганизмов из пировиноградной кислоты могут образоваться также уксусная, масляная, муравьиная кислоты и др.
АТФ, полученная в результате энергетического обмена, расходуется в клетке на различные виды работы: химическую, осмотическую, электрическую, механическую и регуляторную. Химическая работа заключается в биосинтезе белков, липидов, углеводов, нуклеиновых кислот и других жизненно важных соединений. К осмотической работе относят процессы поглощения клеткой и выведения из нее веществ, которые во внеклеточном пространстве находятся в концентрациях, больших, чем в самой клетке. Электрическая работа тесно взаимосвязана с осмотической, поскольку именно в результате перемещения заряженных частиц через мембраны формируется заряд мембраны и приобретаются свойства возбудимости и проводимости. Механическая работа сопряжена с движением веществ и структур внутри клетки, а также клетки в целом. К регуляторной работе относят все процессы, направленные на координацию процессов в клетке.