Nutričná hodnota
Vo všetkých živých organizmoch súčasnosti, od najprimitívnejších až po najzložitejšie – ľudské telo – je metabolizmus a energia základom života.
V ľudskom tele, v jeho orgánoch, tkanivách, bunkách prebieha nepretržitý proces tvorby a tvorby zložitých látok. Súčasne dochádza k rozkladu a deštrukcii zložitých organických látok, ktoré tvoria bunky tela.
Práca orgánov je sprevádzaná ich neustálou obnovou: niektoré bunky odumierajú, iné ich nahrádzajú. U dospelého človeka odumrie 1/20 kožného epitelu, polovica všetkých epitelových buniek tráviaceho traktu, asi 25 g krvi atď., ktoré sú nahradené do 24 hodín.
Rast a obnova telesných buniek je možná len vtedy, ak je do tela nepretržite dodávaný kyslík a živiny. Živiny sú stavebnými kameňmi plast materiál, z ktorého sú živé veci postavené.
Na budovanie nových buniek tela, ich neustálu obnovu, na fungovanie orgánov ako srdce, tráviaci trakt, dýchacie ústrojenstvo, obličky a pod., ako aj na výkon práce je potrebná energia. Telo získava túto energiu z rozkladu bunkových látok počas metabolizmu.
Živiny vstupujúce do tela teda slúžia nielen ako plast, stavebný materiál, ale aj ako zdroj energie, takej potrebnej pre život.
Pod metabolizmus porozumieť súhrnu zmien, ktorými látky prechádzajú od chvíle, keď vstúpia do tráviaceho traktu, až po vytvorenie konečných produktov rozkladu vylučovaných z tela.
Asimilácia a disimilácia
Metabolizmus je jednota dvoch procesov: asimilácie a disimilácie. V dôsledku procesu asimilácia Pomerne jednoduché tráviace produkty, ktoré vstupujú do buniek, podliehajú chemickým premenám za účasti enzýmov a sú prirovnávané k látkam potrebným pre telo. Disimilácia- rozklad zložitých organických látok, ktoré tvoria bunky tela. Niektoré produkty rozkladu telo opätovne využíva a niektoré sa z tela vylučujú.
Proces disimilácie prebieha aj za účasti enzýmov. Počas disimilácie sa uvoľňuje energia. Vďaka tejto energii sa budujú nové bunky, obnovujú sa staré, funguje ľudské srdce a vykonáva sa duševná a fyzická práca.
Procesy asimilácie a disimilácie sú od seba neoddeliteľné. Keď sa proces asimilácie zintenzívni, najmä počas rastu mladého organizmu, zintenzívni sa aj proces disimilácie.
Transformácia látok
Chemické premeny potravinových látok začínajú v tráviacom trakte. Tu sa komplexné bielkoviny, tuky a sacharidy štiepia na jednoduchšie, ktoré sa môžu vstrebať cez črevnú sliznicu a stávajú sa stavebným materiálom počas asimilačného procesu. Trávením sa v tráviacom trakte uvoľňuje malé množstvo energie. Látky prijaté v dôsledku absorpcie do krvi a lymfy sa dostávajú do buniek, kde prechádzajú veľkými zmenami. Výsledné komplexné organické látky sú súčasťou buniek a podieľajú sa na realizácii ich funkcií. Energia uvoľnená pri rozklade bunkových látok sa využíva pre život tela. Uvoľňujú sa z neho metabolické produkty rôznych orgánov a tkanív, ktoré telo nevyužíva.
Úloha enzýmov v intracelulárnom metabolizme
Hlavné procesy premeny látok prebiehajú vo vnútri buniek nášho tela. Tieto procesy sú základom intracelulárne výmena. Rozhodujúcu úlohu v intracelulárnom metabolizme majú početné bunkové enzýmy. Vďaka ich aktivite dochádza k zložitým premenám s bunkovými látkami, dochádza k porušeniu intramolekulárnych chemických väzieb v nich, čo vedie k uvoľňovaniu energie. Osobitný význam tu majú oxidačné a redukčné reakcie. Konečnými produktmi oxidačných procesov v bunke sú oxid uhličitý a voda. Za účasti špeciálnych enzýmov sa v bunke uskutočňujú iné typy chemických reakcií.
Energia uvoľnená počas týchto reakcií sa využíva na budovanie nových látok v bunke a na udržanie životne dôležitých procesov v tele. Hlavnou batériou a nosičom energie využívaným v mnohých syntetických procesoch je kyselina adenozíntrifosforečná (ATP). Molekula ATP obsahuje tri zvyšky kyseliny fosforečnej. ATP sa používa pri všetkých metabolických reakciách, ktoré vyžadujú energiu. V molekule ATP sa preruší chemická väzba s jedným alebo dvoma zvyškami kyseliny fosforečnej, čím sa uvoľní uložená energia (odštiepením jedného zvyšku kyseliny fosforečnej sa uvoľní asi 42 000 J na 1 gram molekuly).
Vedecké teórie o pôvode života na Zemi.
Podľa hypotézy panspermie bol život prinesený z vesmíru buď vo forme mikrobiálnych spór, alebo prostredníctvom zámerného osídlenia planéty inteligentnými mimozemšťanmi z iných svetov. Neexistujú žiadne priame dôkazy v prospech kozmického pôvodu života. Vesmír však spolu so sopkami mohol byť zdrojom nízkomolekulových organických zlúčenín, ktorých roztok slúžil ako médium pre rozvoj života.
Podľa druhej hypotézy život na Zemi vznikol vtedy, keď sa vyvinul priaznivý súbor fyzikálnych a chemických podmienok, ktoré umožnili abiogénnu tvorbu organických látok z anorganických.
V polovici minulého storočia L. Pasteur konečne dokázal nemožnosť spontánneho generovania života v súčasných podmienkach. Oparin a Haldane navrhli, že za podmienok, ktoré existovali na planéte pred niekoľkými miliardami rokov, bola možná tvorba živej hmoty. Tieto podmienky zahŕňali prítomnosť redukčnej atmosféry, vody, zdrojov energie, prijateľnú teplotu a neprítomnosť iných živých bytostí.
Vedecká definícia podstaty života. Vlastnosti živých vecí. Úrovne organizácie živých vecí.
Prvú vedeckú definíciu života dal Friedrich Engels „Dialektika prírody“ v roku 1898. Život je spôsob existencie molekúl bielkovín, ktorého podstatným bodom je neustála výmena látok s prostredím. So zastavením metabolizmu sa život zastaví.
Vlastnosti živých vecí.
Samorozmnožovanie
Samoaktualizácia
Samoregulácia
Integrita a diskrétnosť
Metabolizmus je proces asimilácie a disimilácie.
Dedičnosť je vlastnosťou živých organizmov odovzdávať svoje vlastnosti svojim potomkom.
Variabilita je vlastnosť meniť sa pod vplyvom prostredia.
Pohyb je vlastnosť pohybu v priestore.
Podráždenosť je vlastnosťou reagovať rôznymi reakciami na vplyvy prostredia.
Úrovne organizácie života:
Mikrobiosystém: (-molekulárny – subcelulárny – bunkový)
Mezobiosystém: (-tkanivo – orgán – organizmus)
Makrobiosystém: (-populácia-druh – biogeocenotický – biosférický)
Metabolizmus. Pojem asimilácie a disimilácie. Typy metabolizmu.
Metabolizmus je súbor chemických premien, ktoré zabezpečujú rast, životnú aktivitu a rozmnožovanie v živých organizmoch.
Asimilácia (plastický metabolizmus alebo anabolizmus) je endotermický proces syntézy vysokomolekulárnych organických látok sprevádzaný absorpciou energie. Vyskytuje sa v cytoplazme.
Disimilácia (energetický metabolizmus alebo katabolizmus) – uvoľňuje sa energia. Rozklad látok v bunke na jednoduché, nešpecifické zlúčeniny. Začína v cytoplazme a končí v mitochondriách.
Druhy metabolizmu:
Proteín
Sacharid
Je to ako zložitá rastlina. Aby v nej prebiehali chemické procesy, je nevyhnutná neustála výmena látok a energie medzi bunkou a prostredím.
Bielkoviny, tuky, sacharidy a mikroelementy nepretržite prúdia do bunky cez plazmatickú membránu. Živiny prijaté zvonka sa vynakladajú na syntézu potrebných zlúčenín a stavbu bunkových štruktúr. Ale každá syntéza vyžaduje energiu.
Celý súbor reakcií biosyntézy látok v bunke dostal plastickú výmenu (asimiláciu). Je obzvlášť intenzívna vo vyvíjajúcich sa, rastúcich bunkách.
Fotosyntéza a biosyntéza proteínov sú najdôležitejšie príklady asimilačných reakcií.
Spolu s procesmi syntézy v bunkách neustále dochádza k rozpadu uložených organických látok. Za účasti enzýmov sa molekuly týchto látok rozkladajú na jednoduchšie zlúčeniny a uvoľňuje sa energia. Najčastejšie sa ukladá vo forme ATP – kyseliny adenozíntrifosforečnej, ktorá sa následne využíva pre potreby bunky vrátane biosyntetických reakcií.
Asimilácia a disimilácia – dve strany metabolizmu
Procesy anabolizmu a katabolizmu spolu úzko súvisia a nemôžu bez seba prebiehať, pretože v prvom prípade dochádza k tvorbe látok s výdajom energie a v druhom k rozkladu látok s uvoľnením a skladovanie energie. Ak nesyntetizujete nové organické látky, nebude sa už čo rozkladať a ak sa rozkladné reakcie zastavia, syntéza sa znemožní kvôli nedostatku energie. Preto sú reakcie asimilácie a disimilácie dva samostatné procesy - metabolizmus.
Reakcie plastického a energetického metabolizmu sú vždy prísne vyvážené a koordinované. Porušenie tejto rovnováhy vedie k chorobám ako jednotlivých buniek, tak aj celého organizmu ako celku.
Za akých podmienok prebiehajú v bunke metabolické reakcie?
Metabolické reakcie sa vyskytujú pri miernych teplotách a malých výkyvoch. Mimo živých organizmov by takéto reakcie boli buď nemožné, alebo by prebiehali veľmi pomaly. Vysoká rýchlosť reakcií v živých organizmoch je spôsobená účasťou enzýmových katalyzátorov.
Vzhľadom na vysokú aktivitu enzýmov je na zabezpečenie dostatočnej rýchlosti metabolických procesov potrebných len veľmi málo z nich. Ale pretože pôsobia selektívne, bunka vyžaduje veľa rôznych typov enzýmov.
Metabolizmus a jeho typy
Zabezpečuje stálosť vnútorného prostredia tela v meniacich sa podmienkach existencie - homeostázy . Metabolizmus pozostáva z dvoch vzájomne prepojených a navzájom protichodných procesov. Toto sú procesy disimilácia , v ktorej sa organické látky štiepia a uvoľnená energia sa využíva na syntézu molekúl ATP, a procesov asimilácia, v ktorej sa energia ATP využíva na syntézu telu vlastných zlúčenín potrebných.
Disimilačné procesy sú tiež tzv katabolizmus a energetický metabolizmus . A procesy asimilácie sa tiež nazývajú anabolizmus a metabolizmus plastov . Takéto množstvo synoným pre ten istý pojem vzniklo, pretože metabolické reakcie študovali vedci rôznych špecialít:
- biochemici,
- fyziológovia,
- cytológia,
- genetika,
- molekulárnych biológov.
Ale všetky mená a pojmy sa zakorenili a vedci ich aktívne používajú.
Formy zásobovania živých organizmov energiou
Pre všetky živé organizmy na Zemi je Slnko hlavným zdrojom energie. Vďaka nej organizmy uspokojujú svoje energetické potreby.
Organizmy, ktoré dokážu syntetizovať organické zlúčeniny z anorganických, sa nazývajú autotrofy. Delia sa na dve skupiny. Niektoré sú schopné využívať energiu slnečného žiarenia. Sú to fotosyntetiká alebo fototrofy. Ide najmä o zelené rastliny, sinice (modrozelené riasy).
Ďalšia skupina autotrofov využíva energiu, ktorá sa uvoľňuje pri chemických reakciách. Takéto organizmy sa nazývajú chemotrofy alebo chemosyntetiká.
Huby, väčšina živočíchov a baktérie si nedokážu sami syntetizovať organické látky. Takéto organizmy sa nazývajú heterotrofy. Pre nich sú zdrojom energie organické zlúčeniny syntetizované autotrofmi. Energiu využívajú živé organizmy na chemické, mechanické, tepelné a elektrické procesy.
Prípravné štádium energetického metabolizmu
Energetický metabolizmus je konvenčne rozdelený do troch hlavných etáp. Prvá etapa sa nazývala prípravná. V tomto štádiu sa makromolekuly pod vplyvom enzýmov rozkladajú na monoméry. Pri reakciách sa uvoľňuje pomerne malé množstvo energie, ktorá sa rozptýli vo forme tepla.
Bezkyslíkové štádium energetického metabolizmu
Bezkyslíkové (anaeróbne) štádium energetického metabolizmu prebieha v bunkách. Monoméry, ktoré vznikli v predchádzajúcom štádiu (glukóza, glycerol, atď.), podliehajú ďalšiemu viacstupňovému rozkladu bez prístupu kyslíka. Hlavná vec v tomto štádiu je proces štiepenia molekuly glukózy na molekuly kyseliny pyrohroznovej alebo mliečnej za vzniku dvoch molekúl ATP.
$C_6H_(12)O_6 + 2H_3PO_4 + 2ADP → 2C_3H_6O_3 + 2ATP + 2H_2O$
Počas tejto reakcie (glykolýza) sa uvoľní asi 200 $ kJ energie. Nie všetko sa však zmení na teplo. Časť sa používa na syntézu dvoch energeticky bohatých (makroergných) fosfátových väzieb v molekulách ATP. Glukóza sa štiepi aj pri alkoholovom kvasení.
$C_6H_(12)O_6 + 2H_3PO_4 + 2ADP → 2C_2H_5OH + 2CO_2 + 2ATP + 2H_2O$
Okrem alkoholového kvasenia existujú aj také druhy bezkyslíkového kvasenia, ako je kyselina maslová a kyselina mliečna.
Kyslíkové štádium energetického metabolizmu
V tomto štádiu sa zlúčeniny vzniknuté v bezkyslíkatom štádiu oxidujú na konečné reakčné produkty – oxid uhličitý a vodu. V roku 1937 objavil anglický biochemik Adolph Krebs postupnosť premien organických kyselín v mitochondriálnej matrici. Na jeho počesť sa súbor týchto reakcií nazval Krebsov cyklus.
Poznámka 1
Úplná oxidácia molekúl kyseliny mliečnej alebo kyseliny pyrohroznovej vytvorených počas anaeróbneho procesu na oxid uhličitý a vodu je sprevádzaná uvoľnením 2800 $ kJ energie. Toto množstvo stačí na syntézu molekúl ATP v hodnote 36 $ (18 $ krát viac ako v predchádzajúcej fáze).
Celková rovnica pre kyslíkovú fázu energetického metabolizmu vyzerá takto:
$2C_3H_6O_3 + 6O_2 + 36ADP + 36H_3PO_4 → 6CO_2 + 42H_2O + 36ATP$
Aby sme to zhrnuli, môžeme napísať celkovú rovnicu energetického metabolizmu:
$C_6H_(12)O_6 + 6O_2 + 38ADP + 38H_3PO_4 → 6CO_2 + 44H_2O + 38ATP$
V konečnom štádiu sa z tela odstraňujú metabolické produkty.
PLÁN LEKCIE
Predmet: Asimilácia a disimilácia. Metabolizmus.
Celé meno Muratova Gulnaz Raushanovna
Miesto výkonu práce MBOU "Nižnebishevskaja stredná škola"
Pozícia: učiteľ biológie
Predmet biológia
6. Základná učebnica Biológia. Úvod do všeobecnej biológie a ekológie. 9. ročník: výchovný. pre vzdelávacie inštitúcie / A.A. Kamensky, E.A. Kriksunov, V.V. Včelár - 11. vyd., stereotyp - M.: Drop, 2010
Účel lekcie:
Oboznámiť študentov s pojmom „metabolizmus v tele“, asimilácia, disimilácia, metabolizmus.
Ciele lekcie:
Vzdelávacie: konkretizovať poznatky o metabolizme (metabolizme) ako vlastnosti živých organizmov, predstaviť dve stránky metabolizmu, identifikovať všeobecné zákonitosti metabolizmu; vytvoriť spojenie medzi výmenou plastov a energie na rôznych úrovniach organizácie živých vecí a ich spojenie s prostredím.
Vývojové: rozvíjať schopnosť zdôrazniť podstatu procesu v študovanom materiáli; zovšeobecňovať a porovnávať, vyvodzovať závery; práca s textom, schémami a inými zdrojmi;
realizácia tvorivého potenciálu žiakov, rozvoj samostatnosti.
Vzdelávacie: s využitím získaných vedomostí pochopiť perspektívy praktického využitia fotosyntézy; pochopiť vplyv metabolizmu na udržanie a podporu zdravia.
Vybavenie: počítač, projektor, prezentácia.
Typ lekcie: učenie sa nového materiálu.
Formy práce študentov: samostatná práca s učebnicou, samostatná práca pri tabuli, frontálna práca.
Počas vyučovania
Organizovanie času.
II. Opakovanie látky
Kontrola správnosti vyplnenia tabuľky „Porovnanie štruktúry eukaryotických a prokaryotických buniek“. (Odpoveď študenta na tabuli.)
Úvodná konverzácia o nasledujúcich problémoch:
Akú úlohu zohráva spóra u prokaryotov? Ako sa líši od eukaryotických spór?
Porovnaním štruktúry a životne dôležitých procesov eukaryotov a prokaryotov zvýraznite vlastnosti, ktoré vám umožňujú predpokladať, ktoré bunky sú historicky staršie a ktoré mladšie.
Čo sú enzýmy? Aká je ich úloha v tele?
Čo je metabolizmus? Uveďte príklady metabolizmu v tele.
III. Učenie nového materiálu.
Zadanie: porovnajte dve definície, zistite, či sú odlišné alebo podobné. Ako to môžeš vysvetliť?
Metabolizmus pozostáva z dvoch vzájomne súvisiacich procesov – anabolizmu a katabolizmu.
1. Pri asimilácii sa komplexné molekuly biosyntetizujú z jednoduchých prekurzorových molekúl alebo z molekúl látok prijatých z vonkajšieho prostredia.
2. Najdôležitejšími asimilačnými procesmi sú syntéza bielkovín a nukleových kyselín (spoločné pre všetky organizmy) a syntéza uhľohydrátov (len v rastlinách, niektorých baktériách a cyanobaktériách).
3. Pri procese asimilácie pri tvorbe zložitých molekúl dochádza k akumulácii energie hlavne vo forme chemických väzieb.
1. Pri porušení chemických väzieb v molekulách organických zlúčenín sa energia uvoľňuje a ukladá vo forme ATP.
2. Syntéza ATP v eukaryotoch sa vyskytuje v mitochondriách a chloroplastoch a v prokaryotoch - v cytoplazme, na membránových štruktúrach.
3. Disimilácia poskytuje energiu všetkým biochemickým procesom v bunke.
Všetky živé bunky neustále potrebujú energiu, aby v nich mohli vykonávať rôzne biologické a chemické reakcie. Niektoré organizmy využívajú na tieto reakcie energiu slnečného žiarenia (pri fotosyntéze), iné zase energiu chemických väzieb organických látok dodávaných potravou. Energia sa získava z potravinových látok v bunke ich rozkladom a oxidáciou kyslíkom dodávaným pri dýchaní. Preto sa tento proces nazýva biologická oxidácia , alebo bunkové dýchanie .
Biologická oxidácia zahŕňajúca kyslík sa nazýva aeróbne bez kyslíka - anaeróbne . Proces biologickej oxidácie prebieha vo viacstupňovom procese. Zároveň sa v bunke hromadí energia vo forme molekúl ATP a iných organických zlúčenín.
IV. Konsolidácia študovaného materiálu.
Čo je asimilácia? Uveďte príklady syntéznych reakcií v bunke.
Čo je disimilácia? Uveďte príklady rozpadových reakcií v bunke.
Dokážte, že asimilácia a disimilácia sú dve strany jediného procesu metabolizmu a energie – metabolizmu.
Cvičenie. Vytvorte súlad medzi procesmi vyskytujúcimi sa v bunkách organizmov a ich príslušnosťou k asimilácii alebo disimilácii:
| Procesy prebiehajúce v bunkách | Metabolizmus |
|
| 1. Odparovanie vody 2. Dýchanie 3. Rozklad tukov 4. Biosyntéza bielkovín 5. Fotosyntéza 6. Rozklad bielkovín | 7.Štepenie 8. Biosyntéza tukov 9.Syntéza 10. Chemosyntéza | A – asimilácia B – disimilácia |
Odpoveď: 1 – B, 2 – B, 3 – B, 4 – A, 5 – A, 6 – B, 7 – B, 8 – A, 9 – A, 10 – A.
Domáca úloha: Preštudujte si § 2.8 „Asimilácia a disimilácia. Metabolizmus“, odpovedzte na otázky na konci odseku, zopakujte § 1.7.
