Сравнительная характеристика ассимиляции и диссимиляции. В чем суть метаболизма, ассимиляции и диссимиляции. Закрепление изученного материала

Вопрос 1. Почему Солнце — главнейший ис­точник энергии на Земле?

Для синтеза органических веществ всем организмам необходима энергия. Основ­ным источником первичных органиче­ских соединений на планете являются растения. Растения используют для их синтеза энергию Солнца. Другие живые существа обеспечиваются питанием, а следовательно, и энергией за счет ве­ществ, полученных растениями. Таким образом, именно Солнце является глав­ным источником энергии.

Вопрос 2. Почему ассимиляция невозможна без диссимиляции, и наоборот?

Процесс ассимиляции характеризуется образованием новых, необходимых клет­ке соединений. Для синтеза каких-либо веществ нужны затраты энергии. Энергия образуется за счет постоянного распада запасенных при ассимиляции сложных органических веществ. Совокупность ре­акций распада веществ клетки, сопровож­дающихся выделением энергии, называ­ют диссимиляцией. Таким образом, при диссимиляции энергия образуется, а при ассимиляции она расходуется на создание новых соединений. Эти два взаимосвязан­ных процесса, протекающих в клетке, не­возможны один без другого.

Вопрос 3. Могли бы какие-либо живые суще­ства выжить на Земле, если бы Солнце погасло?

Солнце является источником энергии для растений, которые благодаря хлоро­филлу синтезируют органические вещест­ва. Животные, грибы и бактерии исполь­зуют эту органику для получения энергии АТФ, затрачиваемой ими для синтеза не­обходимых соединений, построения кле­ток. Без солнечной энергии они не смогли бы существовать.

Однако некоторые бактерии в качестве источника энергии используют энергию, выделяющуюся при окислении ими неор­ганических соединений (аммиака, соеди­нений серы и др.). Микроорганизмы, обмен веществ которых не зависит от солнечной энергии, вполне могли бы вы­жить, если бы Солнце погасло.

2.8. Ассимиляция и диссимиляция. Метаболизм

На этой странице искали:

• почему солнце главнейший источник энергии на земле
• почему ассимиляция невозможна без диссимиляции и наоборот
• почему считается что солнце главнейший источник энергии на земле
• почему солнце главный источник энергии на земле
• почему солнце главнейший источник энергии

Подобна сложнейшему комбинату. Для протекания химических процессов в ней необходим постоянный обмен веществами и энергией между клеткой и окружающей средой.

Через плазматическую мембрану внутрь клетки непрерывно поступают белки, жиры, углеводы, и микроэлементы. Получаемые извне питательные вещества расходуются на синтез соединений, нужных , и построение клеточных структур. Но для любого синтеза необходима энергия.

Весь набор реакций биосинтеза веществ в клетке получил пластического обмена (ассимиляции, ). Особенно интенсивно он в развивающихся, растущих клетках.

Фотосинтез и биосинтез белка – важнейшие примеры реакций ассимиляции.

Наряду с процессами синтеза в клетках постоянно происходит распад запасенных органических веществ. При участии ферментов молекулы этих веществ расщепляются до более простых соединений, и при этом высвобождается энергия. Наиболее часто она запасается в виде АТФ – аденозинтрифосфорной кислоты, используемой далее для нужд клетки, и в том числе реакций биосинтеза.

Ассимиляция и диссимиляция – две стороны метаболизма

Процессы анаболизма и катаболизма тесно связаны между собой и не могут протекать друг без друга, ведь в первом случае происходит образование веществ с затратами энергии, а во втором – распад веществ с выделением и запасанием энергии. Если не синтезировать новые органические вещества, то и распадаться будет нечему, а в случае прекращения реакций распада и синтез станет невозможным из-за нехватки энергии. Поэтому реакции ассимиляции и диссимиляции – две единого процесса – метаболизма.

Реакции пластического и энергетического обмена всегда строго сбалансированы и скоординированы. Нарушение такого баланса приводит к заболеваниям как отдельных клеток, так и всего организма в целом.

При каких условиях протекают реакции метаболизма в клетке

Реакции метаболизма протекают при умеренных температурах, малых колебаниях . Вне живых организмов такие реакции были бы или вообще невозможны, или протекали бы очень медленно. Высокая скорость реакций в живых организмах обусловливается участием в них ферментов-катализаторов.

Благодаря высокой активности ферментов их требуется очень мало для обеспечения достаточной скорости метаболических процессов. Но поскольку они действуют избирательно, клетке требуется очень много различных видов ферментов.

Синтез веществ, идущий в клетке, называют биологическим синтезомили сокращенно биосинтезом.

Все реакции биосинтеза идут с поглощением энергии.

Совокупность реакций биосинтеза называют пластическим обменом или ассимиляцией(лат. "симилис" - сходный). Смысл этого процесса состоит в том, что поступающие в клетку из внешней среды пищевые вещества, резко отличающиеся от вещества клетки, в результате химических превращений становятся веществами клетки.

Реакции расщепления. Сложные вещества распадаются на более простые, высокомолекулярные - на низкомолекулярные. Белки распадаются на аминокислоты, крахмал - на глюкозу. Эти вещества расщепляются на еще более низкомолекулярные соединения, и в конце концов образуется совсем простые, бедные энергией вещества - СО 2 и Н 2 О. Реакции расщепления в большинстве случаев сопровождаются выделением энергии. Биологическое значение этих реакций состоит в обеспечении клетки энергией. Любая форма активности - движение, секреция, биосинтез и др. - нуждается в затрате энергии.

Совокупность реакции расщепления называют энергетическим обменом клетки или диссимиляцией. Диссимиляция прямо противоположна ассимиляции: в результате расщепления вещества утрачивают сходство с веществами клетки.

Пластический и энергетический обмены (ассимиляция и диссимиляция) находятся между собой в неразрывной связи. С одной стороны, реакции биосинтеза нуждаются в затрате энергии, которая черпается из реакций расщепления. С другой стороны, для осуществления реакций энергетического обмена необходим постоянный биосинтез, обслуживающих эти реакции ферментов, так как в процессе работы они изнашиваются и разрушаются.

Сложные системы реакций, составляющие процесс пластического и энергетического обменов, тесно связаны не только между собой, но и с внешней средой. Из внешней среды в клетку поступают пищевые вещества, которые служат материалом для реакций пластического обмена, а в реакциях расщепления из них освобождается энергия, необходимая для функционирования клетки. Во внешнюю среду выделяются вещества, которые клеткой больше не могут быть использованы.

Совокупность всех ферментативных реакций клетки, т. е. совокупность пластического и энергетического обменов (ассимиляции и диссимиляции), связанных между собой и с внешней средой, называютобменом веществ и энергии.Этот процесс является основным условием поддержания жизни клетки, источником ее роста, развития и функционирования.

18 Аденозиндифосфат (адф) и аденозинтрифосфат (атф), их строение, локализация и роль в энергетическом обмене клетки.

19. Обмен веществ и энергии в клетке. Фотосинтез, хемосинтез. Процесс ассимиляции (основные реакции). Обмен веществ представляет собой единство ассимиляции и диссимиляции. Диссимиляция представляет собой экзотермический процесс, т.е. процесс освобождения энергии за счет распада веществ клетки. Вещества, образующиеся при диссимиляции, также подвергаются дальнейшим преобразованиям. Ассимиляция – процесс уподобления веществ, поступающих в клетку, специфическим веществам, характерным для данной клетки. Ассимиляция – эндотермический процесс, требующий затраты энергии. Источником энергии являются ранее синтезированные вещества, подвергшиеся распаду в процессе диссимиляции. Фотосинтез -это процесс превращения энергии солнечного света в энергию химических соединений. Фотосинтез -это процесс образования органических веществ(глюкозы,а затем крахмала)из неорганических веществ, в хлоропластах на свету с выделением кислорода. Протекает фотосинтез в 2 фазы: световая и теневая. Световая фаза протекает на свету. Во время световой фазы происходит возбуждение хлорофилла путем поглощения кванта света. В световой фазе происходит фотолиз воды с последующим выделением кислорода в атмосферу. Кроме того, в световой фазе фотосинтеза протекают следующие процессы: накопление протонов водорода, синтез АТФ из АДФ, присоединение H+ к специальному переносчику НАДФ

ИТОГ СВЕТОВОЙ РЕАКЦИИ:

Образование АТФ и НАДФ*H, выделение O2 в атмосферу.

Темновая фаза (цикл фиксации CO2, цикл Кальвина) протекает в строме хлоропласта. В темновой фазе происходит следующие процессы

Из световой реакции берется АТФ и НАДФ*H

Из атмосферы - CO2

1)Фиксация CO2

2)Образование глюкозы

3)Образование крахмала

ИТОГОВОЕ УРАВНЕНИЕ:

6CO2+6H2O---(хлорофилл,свет)-С6H12O6+6O2

Хемосинтез – синтез органических веществ за счет энергии химических реакций. Хемосинтез осуществляется бактериями Основные реакции фотосинтеза: 1) окисление серы: 2H2S + O2 = 2H20 + 2S

2S + O2 + 2H2O = 2H2SO4 2) окисление азота: 2NH3 + 3O2 = 2HNO2 + 2H2O 2HNO2 + O2 = HNO3 3) окисление кислорода 2H2 + O2 = 2H2O 4) окисление железа: 4FeCO3 + O2 + 6H2O = 4Fe(OH)3 + 4CO2

20. Обмен веществ в клетке. Процесс диссимиляции. Основные этапы энергетического обмена. Обмен веществ представляет собой единство ассимиляции и диссимиляции. при диссимиляции, также подвергаются дальнейшим преобразованиям. Ассимиляция – процесс уподобления веществ, поступающих в клетку, специфическим веществам, характерным для данной клетки. Ассимиляция – эндотермический процесс, требующий затраты энергии. Источником энергии являются ранее синтезированные вещества, подвергшиеся распаду в процессе диссимиляции. Диссимиляция представляет собой экзотермический процесс, т.е. процесс освобождения энергии за счет распада веществ клетки. Вещества, образующиеся Все функции, выполняемы клеткой, требуют затрат энергии, которая освобождается в процессе диссимиляции. Биологическое значение диссимиляции сводится не только к освобождению энергии, потребной клетке, но нередко и к разрушению веществ, вредных для организма Весь процесс диссимиляции, или энергетического обмена, состоит из 3 этапов: подготовительный, бескислородный и кислородный. В подготовительном этапе под действием ферментов происходит расщепление полимеров до мономеров. Так, белки расщепляются до аминокислот, полисахариды – до моносахаридов, жиры – до глицерина и жирных кислот. В подготовительном этапе выделяется мало энергии и рассеивается обычно в виде тепла. 2) Бескислородный или анаэробный этап. Разберем на примере глюкозы. В анаэробном этапе происходит распад глюкозы до молочной кислоты: С6H12O6 + 2АДФ + Н3РО4 = 2C3H6O3 + 2Н2О + 2АТФ (молочная к-та) 3) Кислородный этап. При кислородном этапе вещества окисляются до СО2 и Н2О. При доступе кислорода пировиноградная кислота проникает в митохондрии и подвергается окислению: С3H6O3+6O2-6CO2+6H2O+36АТФ Суммарное уравнение: C6H12O6+6O2-6CO2+6H2O+38АТФ

Обмен веществ и его типы

Он обеспечивает постоянство внутренней среды организма в изменяющихся условиях существования – гомеостаз . Обмен веществ слагается из двух взаимосвязанных и взаимопротивоположных процессов. Это процессы диссимиляции , в которых происходит расщепление органических веществ и выделенная энергия используется для синтеза молекул АТФ, и процессы ассимиляции, в которых энергия АТФ используется для синтеза собственных, необходимых организму соединений.

Процессы диссимиляции называют, также, катаболизмом и энергетическим обменом . А процессы ассимиляции носят еще названия анаболизма и пластического обмена . Такое обилие синонимов одного и того же понятия возникло потому, что реакции обмена веществ изучали ученые различных специальностей:

• биохимики,
• физиологи,
• цитологии,
• генетики,
• молекулярные биологи.

Но все названия и термины прижились и активно используются учеными.

Формы поступления энергии в живые организмы

Для всех живых организмов Земли Солнце является основным источником энергии. Именно благодаря ему организмы удовлетворяют свои энергетические потребности.

Организмы, которые могут синтезировать органические соединения из неорганических, называются автотрофами. Они разделяются на две группы. Одни способны использовать энергию солнечного света. Это – фотосинтетики или фототрофы. В основном это - зеленые растения, цианобактерии (сине-зеленые водоросли).

Другая группа автотрофов использует энергию, которая освобождается во время химических реакций. Такие организмы называются хемотрофами или хемосинтетиками.

Грибы, большая часть животных и бактерий не могут сами синтезировать органические вещества. Такие организмы называются гетеротрофами. Для них источником энергии служат органические соединения, синтезированные автотрофами. Энергия используется живыми организмами для химических, механических, тепловых и электрических процессов.

Подготовительный этап энергетического обмена

Энергетический обмен принято условно разделять на три основных этапа. Первый этап назвали подготовительным. На этом этапе макромолекулы под воздействием ферментов расщепляются до мономеров. В ходе реакций происходит выделение довольно незначительного количества энергии, которое рассеивается в виде тепла.

Бескислородный этап энергетического обмена

Бескислородный (анаэробный) этап энергетического обмена происходит в клетках. Мономеры, которые образовались на предыдущем этапе (глюкоза, глицерин и т.п.), подвергаются дальнейшему многоступенчатому расщеплению без доступа кислорода. Главным на этом этапе является процесс расщепления молекулы глюкозы на молекулы пировиноградной или молочной кислоты с образованием двух молекул АТФ.

$C_6H_{12}O_6 + 2H_3PO_4 + 2АДФ → 2C_3H_6O_3 + 2АТФ + 2H_2O$

В ходе этой реакции (реакция гликолиза) выделяется около $200$ кДж энергии. Однако она не вся превращается в тепло. Часть ее используется для синтеза двух, богатых на энергию (макроэргических), фосфатных связей в молекулах АТФ. Глюкоза также расщепляется в ходе спиртового брожения.

$C_6H_{12}O_6 + 2H_3PO_4 + 2АДФ → 2C_2H_5OH + 2CO_2 + 2АТФ + 2H_2O$

Кроме спиртового существуют еще такие виды бескислородного брожения, как маслянокислое и молочнокислое.

Кислородный этап энергетического обмена

На этом этапе соединения, образованные на бескислородном этапе, окисляются до конечных продуктов реакции – углекислого газа и воды. Английский биохимик Адольф Кребс в $1937$ году открыл последовательность превращений органических кислот в матриксе митохондрий. В его честь совокупность этих реакций назвали циклом Кребса.

Замечание 1

Полное окисление молекул молочной или пировиноградной кислоты, образованных в ходе анаэробного процесса, до углекислого газа и воды сопровождается выделением $2800$ кДЖ энергии. Этого количества хватит на синтез $36$ молекул АТФ (в $18$ раз больше, чем на предыдущем этапе).

Суммарное уравнение кислородного этапа энергетического обмена выглядит так:

$2C_3H_6O_3 + 6O_2 + 36АДФ + 36H_3PO_4 → 6CO_2 + 42H_2O + 36АТФ$

Подводя общий итог, можно записать суммарное уравнение энергетического обмена:

$C_6H_{12}O_6 + 6O_2 + 38АДФ + 38H_3PO_4 → 6CO_2 + 44H_2O + 38АТФ$

На завершающей стадии происходит выведение продуктов метаболизма из организма.

ПЛАН-КОНСПЕКТ УРОКА

Тема: Ассимиляция и диссимиляция. Метаболизм.

ФИО Муратова Гульназ Раушановна

Место работы МБОУ «Нижнебишевская СОШ»

Должность учитель биологии

Предмет биология

6. Базовый учебник Биология. Введение в общую биологию и экологию. 9 класс: учеб. для общеобразовательных учреждений / А.А. Каменский,Е.А. Криксунов, В.В. Пасечник.- 11-е изд., стереотип.- М.: Дрофа, 2010

Цель урока:

Познакомить учащихся с понятием «обмен веществ в организме», ассимиляция, диссимиляция, метаболизм.

Задачи урока:

Образовательные: конкретизировать знания об обмене веществ (метаболизме) как свойстве живых организмов, познакомить с двумя сторонами обмена, выявить общие закономерности метаболизма; установить связь пластического и энергетического обмена на разных уровнях организации живого и их связь с окружающей средой.

Развивающие:формировать умение выделять сущность процесса в изучаемом материале; обобщать и сравнивать, делать выводы; работать с текстом, схемами, другими источниками;

реализация творческого потенциала учащихся, развитие самостоятельности.

Воспитательные: используя приобретенные знания, понимать перспективы практического использования фотосинтез; понимать влияние обмена веществ на сохранение и укрепление здоровья.

Оборудование: компьютер, проектор, презентация.

Тип урока: изучение нового материала.

Формы работы учащихся: самостоятельная работа с учебником, индивидуальная работа у доски, фронтальная работа.

Ход урока

Организационный момент.

II . Повторение материала

Проверка правильности заполнения таблицы «Сравнение строения клеток эукариот и прокариот». (Ответ учащегося у доски.)

Фронтальная беседа по вопросам:

Какую роль выполняет спора у прокариот? Чем она отличается от спор эукариот?

Сравнивая строение и процессы жизнедеятельности эукариот и прокариот, выделите признаки, позволяющие предположить, какие клетки исторически более древние, а какие - более молодые.

Что такое ферменты? Какова их роль в организме?

Что такое обмен веществ? Приведите примеры обмена веществ в организме.

III. Изучение нового материала .

Задание: сравните два определения, найдите, есть ли в них отличие или они сходны. Чем вы это можете объяснить?

Обмен веществ складывается из двух взаимосвязанных процессов – анаболизма и катаболизма.

1. В ходе ассимиляции происходит биосинтез сложных молекул из простых молекул-предшественников или из молекул веществ, поступивших из внешней среды.

2. Важнейшими процессами ассимиляции являются синтез белков и нуклеиновых кислот (свойственный всем организмам) и синтез углеводов (только у растений, некоторых бактерий и цианобактерий).

3. В процессе ассимиляции при образовании сложных молекул идет накопление энергии, главным образом в виде химических связей.

1. При разрыве химических связей в молекулах органических соединений энергия высвобождается и запасается в виде АТФ.

2. Синтез АТФ у эукариот происходит в митохондриях и хлоропластах, а у прокариот – в цитоплазме, на мембранных структурах.

3. Диссимиляция обеспечивает все биохимические процессы в клетке энергией.

Всем живым клеткам постоянно нужна энергия, необходимая для протекания в них различных биологических и химических реакций. Одни организмы для этих реакций используют энергию солнечного света (при фотосинтезе), другие – энергию химических связей органических веществ, поступающих с пищей. Извлечение энергии из пищевых веществ осуществляется в клетке путем их расщепления и окисления кислородом, поступающим в процессе дыхания. Поэтому этот процесс называют биологическим окислением , или клеточным дыханием .

Биологическое окисление с участием кислорода называют аэробным , без кислорода – анаэробным . Процесс биологического окисления идет многоступенчато. При этом в клетке происходит накопление энергии в виде молекул АТФ и других органических соединений.

IV. Закрепление изученного материала.

Что такое ассимиляция? Приведите примеры реакций синтеза в клетке.

Что такое диссимиляция? Приведите примеры реакций распада в клетке.

Докажите, что ассимиляция и диссимиляция - две стороны единого процесса обмена веществ и энергии - метаболизма.

Задание. Установите соответствие между процессами, протекающими в клетках организмов, и их принадлежностью к ассимиляции или диссимиляции:

Ответ: 1 – Б, 2 – Б, 3 – Б, 4 – А, 5 – А, 6 – Б, 7 – Б, 8 – А, 9 – А, 10 – А.

Домашнее задание: Изучить § 2.8 «Ассимиляция и диссимиляция. Метаболизм», ответить на вопросы в конце параграфа, повторить § 1.7.