Обмен веществ и энергии. Пластический обмен. Цель: Рассмотреть процессы метаболизма, протекающие в клетке на молекулярном уровне. Проанализировать взаимосвязь потоков информации, веществ и энергии.
План: 1. Процессы метаболизма: анаболизм и катаболизм. 2. Промежуточные продукты обмена, их значение для живых организмов. 3. Регуляция обмена веществ ЛИТЕРАТУРА: 1. Н. Грин, У. Стаут, Д. Тейлор "Биология" В 3 -х тома; т. 2 стр. 43 -60 2. «Биология» под ред. проф. В. Н. Ярыгина. В 2 -х книгах; т. 1 стр. 5052
Процессы метаболизма: анаболизм и катаболизм. Жизнедеятельность клетки обеспечивается совокупностью Потоки информации, энергии и веществ осуществляются непрерывно и составляют необходимое условие сохранения взаимосвязанных, упорядоченных во времени и пространстве клетки как живой системы. процессов. обменных (метаболических) Метаболические процессы образуют три потока Поток информации Поток веществ Поток энергии Пищеварение Клеточное дыхание Процессы катаболизма и анаболизма Ядро (закодированная в ДНК генетическая информация) Брожение Распад структурно-функциональных и. РНК – макромолекулы, Фотосинтез информацию в цитоплазму переносящие компонентов клеток Выведение из организма Цитоплазматический. Хемосинтез трансляции (рибосомы, аппарат Внутриклеточный поток соединений, в химических Итог: ферментымакроэргическихвеществ представлен процессами т. РНК, синтез активации аминокислот катаболизма и анаболизма, которые протекают с выделением или связях которых запасена энергия в форме, доступной для Итог: полипептиды, использующиеся в качестве поглощением энергии. Поступившие в организм вещества могут быть использования структурныхобмене, так и в энергетичесом. ферментов или пластическом белков использованы как вв биологических процессах
Метаболи зм (от греч. μεταβολήв постоянной и неразрывной связи Живые организмы находятся — «превращение, изменение» ), или обмен веществ — средой. химических реакций, которыеввозникают в с окружающей набор Эта связь осуществляется процессе живом организме для поддержания включает 3 этапа: поступление обмена веществ. Обмен веществ жизни. Эти процессы позволяют организмамв организм, метаболизм и выделение конечныхструктуры и веществ расти и размножаться, сохранять свои продуктов отвечать на воздействия окружающей среды. из организма. вещество
Анаболизм – это синтез сложных органических соединений – белков, нуклеиновых кислот, полисахаридов – из простых предшественников, поступающих в клетку из окружающей среды или образующихся в процессе катаболизма. Процессы синтеза связаны с потреблением свободной энергии, которая поставляется АТФ. Катаболизм — это совокупность процессов расщепления сложных молекул, компонентов клеток, органов и тканей до простых веществ (с использованием части из них в качестве предшественников биосинтеза) и до конечных продуктов метаболизма (с образованием макроэргических и восстановленных соединений).
Метаболические пути Серии химических реакций обмена веществ называют метаболическими путями, в них при участии ферментов одни биологически значимые молекулы последовательно Биохимические реакции, за редким исключением, превращаются в вдругие. Ферменты играют важную роль в протекают несколько стадий, образуя метаболических процессах потому, что: «биохимический конвейер» или мультиферментные 1. Действуют как биологические катализаторы и снижают энергию комплексы. активации химической реакции 2. Позволяют регулировать метаболические пути в ответ на изменения среды клетки или сигналы от других клеток
Классификация организмов по типу метаболизма может быть основана на источнике получения энергии и углерода Источник энергии Донор электронов Солнечный свет фототрофы Первичные молекулы хемотрофы Органическое соединение органотрофы Неорганическо литотрофы е соединение Источник углерода Органическое соединение гетеротрофы Неорганическо автотрофы е соединение
Обмен веществ и энергии (метаболизм) в организме человека — совокупность взаимосвязанных, но разнонаправленных процессов: С 6 Н 12 О 6 анаболизма (ассимиляции) и катаболизма (диссимиляции) СО 2 Катаболизм у животных может быть разделён на три основных этапа. 1 этап. Крупные органические молекулы, такие как белки, полисахариды и липиды расщепляются до мономеров вне клеток. 2 этап. Мономеры попадают в клетки и превращается в ещё более мелкие молекулы, например, ацетил-Ко. А. 3 этап. Ацетильная группа кофермента А окисляется до воды и углекислого газа в цикле Кребса и дыхательной цепи, высвобождая при этом энергию, которая запасается в форме АТР.
Цикл Кребса — это ключевой Кребс дыхания Нобелевской Английский ученый Г. этап (лауреат всех клеток, использующих кислород, доказал, что цикл трикарбоновых кислот премии) центр пересечения множества метаболических путей занимает центральную роль в распаде веществ в в организме. Кроме значительной энергетической роли циклу до конечных также и существенная организме отводится продуктов СО 2 и Н 2 О. пластическая функция, то считается, что цикл источник является Сегодня есть это важный Кребса молекулпредшественников, конечным путем в ходе других биохимических из которых окислительного катаболизма всех превращений синтезируются такие важные для липидов, белков). видов биомолекул (углеводов, жизнедеятельности клетки соединения как аминокислоты, углеводы, жирные кислоты и др.
Промежуточные продукты обмена, их значение для живых организмов В организме процессы обмена различных веществ теснейшим Питательные прослеживается на различных образом связаны между собой, что вещества этапах их превращений. При распаде различных питательных веществ образуется Белки Углеводы небольшое число промежуточных продуктов одинаковой Липиды структуры, которые составляют единый резерв и затем используются для образования специфичных для данного организма белков, жиров и углеводов Промежуточные продукты NH 3 СО 2 Н 2 О Накапливается Образуется при дезаминировании белков и декарбоксилировании белков, нуклеиновых кислот. липидов, углеводов. Конечные продукты Используется для синтеза холина, заменимых холестерина, желчных кислот аминокислот, азотистых и других соединений оснований Выведение из организма Энергия Специфические для данного организма белки, углеводы, липиды
Белки, липиды, углеводы организма в ходе В ходе. Взаимосвязь обменов глюкозо-6 -фосфат образуется Глюкозо-6 -фосфат в и различных веществ в образует обменных распада молекулыраспада изглюкозо-6 -фосфат по две В процессе дихотомическогоходе своих глюкозо-6 -фосфат Важноепроцессов тесно связаны между организме значение имеет распад превращений собой Не меньшее значение глюкозо-6 -фосфат имеет вдействием и синтезе Глюкозо-6 -фосфат, на молекулы ацетил-Ко. А, которые стартовыми –до альдегида многихза наиболее выражена распадаясь в клеткахкомпенсироваться и вещества, две молекулы уровне может печениуглекислого для которые образованием пентоз для продуктов, среди являются окисляются необходимый газа промежуточных под синтеза образуется пентозному путикоторого он является фактически основным 3 -фосфоглицеринового недостаток одного из них гликогена, для с поставляет в кровь свободную глюкозу. глюкозо-6 -фосфатазы, значение имеют синтеза глицерина. воды с выделением 36 -38 (аланина, серина, цистеина и др. ). которых ДНК исходным продуктом заменимых и являющегосяаминокислот молекул АТФ. ацетил-Ко. А, глюкозо-6 синтеза ключевое субстратом. Это счет. Ацетил-Ко. АРНК. возможно для многие органы и ткани, других. участвует в синтезе высшихблагодаря наличию только жирных кислот Тем самым обеспечиваются глюкозой фосфат, пируват в организме четко действующей на единственным в том числе мозг, для которого она в норме являетсявсех уровнях обменных процессов регуляторной системы. источником энергии. Белки Углеводы Аминокислоты Липиды Глюкоза Глицерин +ВЖК Глюкоза-6 -фосфат Глюкоза крови Гликоген Заменимые аминокислоты Пентозы Глицерин Ацетил-Ко. А Энергия 36 -38 АТФ ВЖК
ОДНАКО. Среди всех питательных веществ, используемых человеком, необходимо выделить такие, которые не могут синтезироваться в организме, но являются необходимыми для его нормального существования и функционирования. Такие вещества называются незаменимыми факторами питания. Для человека к незаменимым факторам относятся незаменимые аминокислоты, ряд ненасыщенных жирных кислот, витамины, макро- и микроэлементы. Для человека полностью незаменимыми являются восемь аминокислот (валин, лейцин, изолейцин, лизин, метионин, треонин, триптофан, фенилаланин) и еще четыре заменимы лишь условно (тирозин, цистеин, гистидин, аргинин).
Регуляция обмена веществ и энергии Основные этапы обмена веществ: 1. Регуляция на уровне целостного организма и систем органов поступление в организм питательных веществ переваривание и всасывание их в желудочно-кишечном тракте транспорт всосавшихся соединений к органам и тканям Питание регулируется центральной нервной системой, зависит Поступление веществ к органам и тканям контролируется факторов Синтез и концентрация названныхвлажность, давление, внешней среды (температура, различными транспортнымии обменных процессов всего организма системами. К белков-переносчиков ним относятся обеспеченность кислородом) регулируют поступление летний и зимний период) ретинолсвязывающий белок, переносящий витамин А; транскортин, и (например, отличие пищи втранспортируемых ими веществ к органам тканям. транспортирующий по крови стероидные гормоны; церулоплазмин — белок, переносящий медь; трансферрин, транспортирующий железо; липопротеиды, участвующие в переносе липидов, и др.
2. Регуляция на клеточном уровне поступление веществ в клетки и органоиды Регуляция в значительной 3. Регуляция на молекулярном уровне степени осуществляется потребностями органоидов и биологическими мембранами. При. Внутриклеточные специфические превращения, недостатке энергии в клетке ацетил-Ко. А поступает из цитоплазмы в митохондрии, где, окисляясь, обеспечивает ее накопление. И наоборот, при избытке энергии ацетил-Ко. А Выделение продуктов распада Этот уровень контролируется сочетанной деятельностью цитоплазмы идет на синтез жирных кислот, холестерина ферментов, субстратов, наличием ингибиторов и активаторов, оптимальными условиями деятельности ферментов и т. д.
Вывод. Белки, липиды, углеводы организма в ходе обменных процессов тесно связаны между собой и недостаток одного из них может компенсироваться за счет других. Это возможно только благодаря наличию в организме четко действующей на всех уровнях обменных процессов регуляторной системы. Поэтому любые изменения в процессах метаболизма немедленно обеспечиваются необходимыми перестройками обмена для поддержания нормальной жизнедеятельности, что еще раз подтверждает высокую степень саморегуляции организма. Особенностью промежуточного обмена является его постоянная приспосабливаемость к нуждам клетки и организма в целом.
Аменсализм (от греч. тип отрицательная Мутуализм - форма сотрапезничество, Кокуренция - а— биотических Нейтрализм — межвидовое Комменсализм, симбиоза, при которой 1. Хищничество, форма частица и каждого сожительствотрапеза), присутствие лат. mensa двухстол, котором взаимоотношений, — видов взаимодействиебиотическихмежду нахлебничество, из при факторов. взаимоотношений форма становится обязательным для обоих, животных не оказывают организмы разныхвиды видов, между или видов, Оба видавзаимоотношений никакого организмами разных соперничают из каждый из сожителей получает один из организмами, друг на друга. В одних и полезная для одного характеризующееся тем, что природе друг с другом потреблении воздействия в (хищник) поедает которых один относительно равную пользу, и илидругого. вида, (комменсал) постоянно партнеры но вредная для них же тех обычно истинный нейтрализм ограниченных крайне редок другого из них) не могут существовать (иливременно живёт за счёт другого, не один (жертву, добычу), обычно Например, невозможен, в норах ресурсов. или без друга. обитающие. Конкуренцию даже поскольку предварительно убив его другпричиняя ему вреда. В зависимости от сусликов всемикротов "квартиранты" и подразделяют на мутуализма внутривидовую и между возможны Типичный примервидами характера взаимоотношений животных, (клещи, блохи и др. ) могут служить межвидовую. косвенные свойствен комесализм, связи отношения термитов и жгутиковых Вих которым взаимоотношения. среди источником распространения часто с этим на три группы. простейших, обитающих в их кишечнике. делят понятие нейтрализма грызунов инфекционных заболеваний; Термиты питаются древесиной, однако у распространяют на случаи, когда "нахлебники" хищника могут навлечь них нет ферментов между видами слабое взаимодействие для переваривания на него врага или затруднить охоту целлюлозы. Жгутиконосцы вырабатывают или несущественно такие. Комменсалвороны, подбирающие ферменты прикрепляется (например, 2) Комменсали переводят клетчатку в 1) Без простейших - симбионтов ограничивается сахара. трапезы волка, своим криком остатки (временно или постоянно) к организма 1. использованием пищиохотника). 3) Комменсал от голода. во термиты погибаютпоселяется Сами же привлекаютдругого вида, который в. Четко внимание извивах организму др. вида; помимо благоприятного внутреннихнапример, в хозяином; жгутиконосцы органах хозяина; этом случае называется отграничить занятой раком- от других аменсализм раковины, получают опалины, например, инфузории в кишечнике микроклиматарыба-прилипало своим пищу например, форм взаимоотношений отшельником, обитает лягушек; между живущие в задней кишкекольчатый и условия для размножения. спинным плавником, червь из жгутиконосцы, обитающие организмами не всегда возможно. некоторыерода Nereis, поедающий превращенным в присоску, остатки пищи Чтобы определить пользу или вред от вприкрепляетсярака. акул и др. кишечнике млекопитающих. к коже сосуществования организмов, крупных рыб, пользуясь ими для необходимо сложный передвижения учитывать комплекс условий среды
Скачать презентацию Обмен веществ и энергии Пластический обмен Цель Рассмотреть
Обмен веществ и энергии.ppt