Näringsvärde
I alla levande organismer idag, från de mest primitiva till de mest komplexa - människokroppen - är ämnesomsättning och energi grunden för livet.
I människokroppen, i dess organ, vävnader, celler, finns det en kontinuerlig process för att skapa och bilda komplexa ämnen. Samtidigt sker förfall och förstörelse av komplexa organiska ämnen som utgör kroppens celler.
Organens arbete åtföljs av deras kontinuerliga förnyelse: vissa celler dör, andra ersätter dem. Hos en vuxen dör 1/20 av hudepitelet, hälften av alla epitelceller i matsmältningskanalen, ca 25 g blod etc. och ersätts inom 24 timmar.
Tillväxt och förnyelse av kroppens celler är möjlig endast om syre och näringsämnen kontinuerligt tillförs kroppen. Näringsämnen är byggstenarna plast materialet från vilket levande varelser är byggda.
För att bygga nya celler i kroppen, deras kontinuerliga förnyelse, för funktionen av organ som hjärtat, mag-tarmkanalen, andningsapparaten, njurarna, etc., såväl som för en person att utföra arbete, behövs energi. Kroppen får denna energi från nedbrytningen av cellämnen under ämnesomsättningen.
Sålunda tjänar de näringsämnen som kommer in i kroppen inte bara som plast, byggmaterial, utan också som en energikälla, så nödvändig för livet.
Under ämnesomsättning förstå helheten av förändringar som ämnen genomgår från det att de kommer in i matsmältningskanalen tills bildandet av slutliga nedbrytningsprodukter som utsöndras från kroppen.
Assimilering och dissimilering
Metabolism är enheten av två processer: assimilering och dissimilering. Som ett resultat av processen assimilering Relativt enkla matsmältningsprodukter, som går in i cellerna, genomgår kemiska omvandlingar med deltagande av enzymer och liknas vid ämnen som är nödvändiga för kroppen. Dissimilering- nedbrytningen av komplexa organiska ämnen som utgör kroppens celler. En del av nedbrytningsprodukterna återanvänds av kroppen, och en del utsöndras från kroppen.
Dissimileringsprocessen sker också med deltagande av enzymer. Under dissimilering frigörs energi. Det är på grund av denna energi som nya celler byggs, gamla förnyas, det mänskliga hjärtat fungerar och mentalt och fysiskt arbete utförs.
Processerna för assimilering och dissimilering är oskiljaktiga från varandra. När assimileringsprocessen intensifieras, särskilt under tillväxten av en ung organism, intensifieras också dissimileringsprocessen.
Omvandling av ämnen
Kemiska omvandlingar av livsmedelsämnen börjar i matsmältningskanalen. Här bryts komplexa proteiner, fetter och kolhydrater ner till enklare som kan tas upp genom tarmslemhinnan och bli byggmaterial under assimileringsprocessen. Matsmältningen frigör en liten mängd energi i matsmältningskanalen. Ämnen som tas emot som ett resultat av absorption i blodet och lymfan förs in i cellerna, där de genomgår stora förändringar. De resulterande komplexa organiska ämnena är en del av cellerna och deltar i genomförandet av deras funktioner. Den energi som frigörs vid nedbrytningen av cellämnen används för kroppens liv. Metaboliska produkter av olika organ och vävnader som inte används av kroppen frigörs från det.
Enzymers roll i intracellulär metabolism
Huvudprocesserna för omvandling av ämnen äger rum inuti cellerna i vår kropp. Dessa processer ligger bakom intracellulärt utbyta. Den avgörande rollen i intracellulär metabolism tillhör många cellulära enzymer. Tack vare deras aktivitet sker komplexa transformationer med cellämnen, intramolekylära kemiska bindningar i dem bryts, vilket leder till frigöring av energi. Oxidations- och reduktionsreaktioner är här av särskild betydelse. Slutprodukterna av oxidationsprocesser i cellen är koldioxid och vatten. Med deltagande av speciella enzymer utförs andra typer av kemiska reaktioner i cellen.
Den energi som frigörs vid dessa reaktioner används för att bygga upp nya ämnen i cellen och för att upprätthålla kroppens vitala processer. Huvudbatteriet och energibäraren som används i många syntetiska processer är adenosintrifosforsyra (ATP). ATP-molekylen innehåller tre fosforsyrarester. ATP används i alla metabola reaktioner som kräver energi. I ATP-molekylen bryts den kemiska bindningen med en eller två fosforsyrarester, vilket frigör lagrad energi (klyvningen av en fosforsyrarest resulterar i frisättning av cirka 42 000 J per 1 gram molekyl).
Vetenskapliga teorier om livets ursprung på jorden.
Enligt panspermihypotesen fördes liv från rymden antingen i form av mikrobiella sporer eller genom avsiktlig bosättning av planeten av intelligenta utomjordingar från andra världar. Det finns inga direkta bevis för livets kosmiska ursprung. Rymden kan dock tillsammans med vulkaner vara en källa till lågmolekylära organiska föreningar, vars lösning fungerade som ett medium för livets utveckling.
Enligt den andra hypotesen uppstod liv på jorden när en gynnsam uppsättning fysiska och kemiska förhållanden utvecklades som möjliggjorde abiogen bildning av organiska ämnen från oorganiska.
I mitten av förra seklet bevisade L. Pasteur äntligen omöjligheten av ett spontant liv under rådande förhållanden. Oparin och Haldane föreslog att under de förhållanden som fanns på planeten för flera miljarder år sedan, var bildningen av levande materia möjlig. Dessa förhållanden inkluderade närvaron av en reducerande atmosfär, vatten, energikällor, acceptabel temperatur och frånvaron av andra levande varelser.
Vetenskaplig definition av livets väsen. Levande varelsers egenskaper. Nivåer av organisering av levande varelser.
Den första vetenskapliga definitionen av liv gavs av Friedrich Engels "Dialectics of Nature" 1898. Livet är ett sätt att existera för proteinmolekyler, vars väsentliga punkt är det ständiga utbytet av ämnen med miljön. Med upphörande av ämnesomsättningen upphör livet.
Levande varelsers egenskaper.
Självreproduktion
Självuppdatering
Självreglering
Integritet och diskrethet
Metabolism är processen för assimilering och dissimilering.
Ärftlighet är egenskapen hos levande organismer att föra över sina egenskaper till sina avkomlingar.
Variabilitet är egenskapen att förändras under påverkan av miljön.
Rörelse är egenskapen att röra sig i rymden.
Irritabilitet är egenskapen att reagera med olika reaktioner på miljöpåverkan.
Nivåer av levande organisation:
Mikrobiosystem: (-molekylärt – subcellulärt – cellulärt)
Mesobiosystem: (-vävnad –organ – organism)
Makrobiosystem: (-populationsart – biogeocenotisk – biosfärisk)
Ämnesomsättning. Begreppet assimilering och dissimilering. Typer av metabolism.
Metabolism är en uppsättning kemiska omvandlingar som säkerställer tillväxt, vital aktivitet och reproduktion i levande organismer.
Assimilering (plastisk metabolism eller anabolism) är en endoterm process för syntes av organiska ämnen med hög molekylvikt, åtföljd av absorption av energi. Förekommer i cytoplasman.
Dissimilering (energimetabolism eller katabolism) - energi frigörs. Nedbrytningen av ämnen i cellen till enkla, ospecifika föreningar. Det börjar i cytoplasman och slutar i mitokondrierna.
Typer av metabolism:
Protein
Kolhydrat
Det är som en komplex växt. För att kemiska processer ska ske i den krävs ett konstant utbyte av ämnen och energi mellan cellen och miljön.
Proteiner, fetter, kolhydrater och mikroelement strömmar kontinuerligt in i cellen genom plasmamembranet. Näringsämnen som tas emot utifrån spenderas på syntesen av nödvändiga föreningar och konstruktionen av cellulära strukturer. Men varje syntes kräver energi.
Hela uppsättningen av reaktioner av biosyntes av ämnen i cellen fick plastutbyte (assimilering). Det är särskilt intensivt i utvecklande, växande celler.
Fotosyntes och proteinbiosyntes är de viktigaste exemplen på assimileringsreaktioner.
Tillsammans med syntesprocesserna i celler sker ständigt sönderfallet av lagrade organiska ämnen. Med deltagande av enzymer bryts dessa ämnens molekyler ner till enklare föreningar och energi frigörs. Oftast lagras det i form av ATP - adenosintrifosforsyra, som sedan används för cellens behov, inklusive biosyntesreaktioner.
Assimilering och dissimilering - två sidor av ämnesomsättningen
Processerna för anabolism och katabolism är nära besläktade med varandra och kan inte ske utan varandra, eftersom i det första fallet sker bildningen av ämnen med energiförbrukning, och i det andra sker nedbrytningen av ämnen med frisättning och lagring av energi. Om du inte syntetiserar nya organiska ämnen kommer det inte att finnas något att bryta ner, och om nedbrytningsreaktionerna upphör blir syntesen omöjlig på grund av brist på energi. Därför är reaktionerna av assimilering och dissimilering två enskilda processer - metabolism.
Reaktionerna av plast- och energimetabolism är alltid strikt balanserade och koordinerade. Brott mot denna balans leder till sjukdomar i både enskilda celler och hela organismen som helhet.
Under vilka förhållanden sker metabola reaktioner i en cell?
Metaboliska reaktioner inträffar vid måttliga temperaturer och små fluktuationer. Utanför levande organismer skulle sådana reaktioner antingen vara omöjliga eller gå mycket långsamt. Den höga reaktionshastigheten i levande organismer beror på deltagandet av enzymkatalysatorer.
På grund av den höga aktiviteten hos enzymer krävs mycket få av dem för att säkerställa tillräcklig hastighet av metaboliska processer. Men eftersom de verkar selektivt kräver cellen många olika typer av enzymer.
Metabolism och dess typer
Det säkerställer beständigheten i kroppens inre miljö under föränderliga existensförhållanden - homeostas . Metabolism består av två sammankopplade och ömsesidigt motsatta processer. Det här är processer dissimilering , där organiska ämnen bryts ner och den frigjorda energin används för syntes av ATP-molekyler och processer assimilering, där ATP-energi används för att syntetisera kroppens egna föreningar som är nödvändiga.
Dissimileringsprocesser kallas också katabolism och energimetabolism . Och assimileringsprocesserna kallas också anabolism och plastisk metabolism . Ett sådant överflöd av synonymer för samma koncept uppstod eftersom metaboliska reaktioner studerades av forskare av olika specialiteter:
- biokemister,
- fysiologer,
- cytologi,
- genetik,
- molekylärbiologer.
Men alla namn och termer har slagit rot och används aktivt av forskare.
Former av energiförsörjning till levande organismer
För alla levande organismer på jorden är solen den huvudsakliga energikällan. Det är tack vare honom som organismer tillfredsställer sina energibehov.
Organismer som kan syntetisera organiska föreningar från oorganiska kallas autotrofer. De är indelade i två grupper. Vissa kan använda energin från solljus. Dessa är fotosyntetika eller fototrofer. Dessa är främst gröna växter, cyanobakterier (blågröna alger).
En annan grupp autotrofer använder energi som frigörs vid kemiska reaktioner. Sådana organismer kallas kemotrofer eller kemosyntetika.
Svampar, de flesta djur och bakterier kan inte själva syntetisera organiska ämnen. Sådana organismer kallas heterotrofer. För dem är energikällan organiska föreningar som syntetiseras av autotrofer. Energi används av levande organismer för kemiska, mekaniska, termiska och elektriska processer.
Förberedande stadium av energimetabolism
Energimetabolismen är konventionellt indelad i tre huvudstadier. Den första etappen kallades förberedande. I detta skede bryts makromolekyler under påverkan av enzymer ner till monomerer. Vid reaktionerna frigörs en ganska liten mängd energi, som försvinner i form av värme.
Syrefritt stadium av energiomsättning
Det syrefria (anaeroba) stadiet av energiomsättning sker i celler. Monomerer som bildades i föregående steg (glukos, glycerol, etc.) genomgår ytterligare flerstegsnedbrytning utan tillgång till syre. Det viktigaste i detta skede är processen att dela en glukosmolekyl i molekyler av pyrodruv eller mjölksyra med bildandet av två molekyler av ATP.
$C_6H_(12)O_6 + 2H_3PO_4 + 2ADP → 2C_3H_6O_3 + 2ATP + 2H_2O$
Under denna reaktion (glykolysreaktion) frigörs cirka $200$ kJ energi. Men allt blir inte till värme. En del av det används för syntes av två energirika (makroerga) fosfatbindningar i ATP-molekyler. Glukos bryts också ner under alkoholjäsning.
$C_6H_(12)O_6 + 2H_3PO_4 + 2ADP → 2C_2H_5OH + 2CO_2 + 2ATP + 2H_2O$
Förutom alkoholjäsning finns det även sådana typer av syrefri jäsning som smörsyra och mjölksyra.
Syrestadiet av energimetabolismen
I detta skede oxideras de föreningar som bildas i det syrefria steget till de slutliga reaktionsprodukterna - koldioxid och vatten. År 1937 upptäckte den engelske biokemisten Adolph Krebs sekvensen av transformationer av organiska syror i mitokondriernas matris. Till hans ära kallades uppsättningen av dessa reaktioner Krebs-cykeln.
Anteckning 1
Fullständig oxidation av mjölk- eller pyrodruvsyramolekyler som bildas under den anaeroba processen till koldioxid och vatten åtföljs av frigörandet av $2800$ kJ energi. Denna mängd är tillräckligt för att syntetisera $36$ ATP-molekyler ($18$ gånger mer än i föregående steg).
Den övergripande ekvationen för syrestadiet av energimetabolism ser ut så här:
$2C_3H_6O_3 + 6O_2 + 36ADP + 36H_3PO_4 → 6CO_2 + 42H_2O + 36ATP$
För att sammanfatta kan vi skriva den övergripande ekvationen för energimetabolism:
$C_6H_(12)O_6 + 6O_2 + 38ADP + 38H_3PO_4 → 6CO_2 + 44H_2O + 38ATP$
I slutskedet avlägsnas metaboliska produkter från kroppen.
LEKTIONSPLANERING
Ämne: Assimilering och dissimilering. Ämnesomsättning.
Fullständigt namn Muratova Gulnaz Raushanovna
Arbetsplats MBOU "Nizhnebishevskaya Secondary School"
Befattning: biologilärare
Ämnet biologi
6. Grundlärobok Biologi. Introduktion till allmän biologi och ekologi. 9:e klass: pedagogiskt. för läroanstalter / A.A. Kamensky, E.A. Krisunov, V.V. Biodlare - 11:e upplagan, stereotyp - M.: Bustard, 2010
Syftet med lektionen:
Introducera eleverna till begreppet "metabolism i kroppen", assimilering, dissimilering, metabolism.
Lektionens mål:
Utbildning: att konkretisera kunskap om ämnesomsättning (metabolism) som en egenskap hos levande organismer, att introducera de två sidorna av ämnesomsättning, att identifiera allmänna mönster av metabolism; etablera ett samband mellan plast- och energiutbyte på olika nivåer av organisering av levande varelser och deras koppling till miljön.
Utvecklingsmässigt: att utveckla förmågan att lyfta fram essensen av processen i det material som studeras; generalisera och jämföra, dra slutsatser; arbeta med text, diagram och andra källor;
förverkligande av elevers kreativa potential, utveckling av självständighet.
Utbildning: med hjälp av förvärvad kunskap, förstå utsikterna för praktisk användning av fotosyntes; förstå metabolismens inverkan på att bibehålla och främja hälsa.
Utrustning: dator, projektor, presentation.
Lektionstyp: lära sig nytt material.
Former för elevarbete: självständigt arbete med lärobok, individuellt arbete i styrelsen, frontarbete.
Under lektionerna
Organisera tid.
II. Upprepning av material
Kontrollera om det är korrekt att fylla i tabellen "Jämförelse av strukturen hos eukaryota och prokaryota celler." (Elevens svar på styrelsen.)
Frontalsamtal om följande frågor:
Vilken roll spelar sporen i prokaryoter? Hur skiljer det sig från eukaryota sporer?
Genom att jämföra strukturen och de vitala processerna hos eukaryoter och prokaryoter, lyft fram funktioner som gör att du kan anta vilka celler som är historiskt äldre och vilka som är yngre.
Vad är enzymer? Vad är deras roll i kroppen?
Vad är ämnesomsättning? Ge exempel på ämnesomsättning i kroppen.
III. Att lära sig nytt material.
Uppgift: jämför två definitioner, se om de är olika eller lika. Hur kan du förklara detta?
Metabolism består av två inbördes relaterade processer - anabolism och katabolism.
1. Under assimilering biosyntetiseras komplexa molekyler från enkla prekursormolekyler eller från molekyler av ämnen som tas emot från den yttre miljön.
2. De viktigaste assimileringsprocesserna är syntesen av proteiner och nukleinsyror (gemensamma för alla organismer) och syntesen av kolhydrater (endast i växter, vissa bakterier och cyanobakterier).
3. Under assimileringsprocessen under bildandet av komplexa molekyler ackumuleras energi, främst i form av kemiska bindningar.
1. När kemiska bindningar i molekyler av organiska föreningar bryts frigörs energi och lagras i form av ATP.
2. ATP-syntes i eukaryoter sker i mitokondrier och kloroplaster, och i prokaryoter - i cytoplasman, på membranstrukturer.
3. Dissimilering förser alla biokemiska processer i cellen med energi.
Alla levande celler behöver ständigt energi för att utföra olika biologiska och kemiska reaktioner i dem. Vissa organismer använder energin från solljus (under fotosyntes) för dessa reaktioner, medan andra använder energin från kemiska bindningar av organiska ämnen som tillförs maten. Energi utvinns från matämnen i cellen genom att de bryts ned och oxideras av syre som tillförs under andningen. Därför kallas denna process biologisk oxidation , eller cellandningen .
Biologisk oxidation som involverar syre kallas aerob , utan syre – anaerob . Processen med biologisk oxidation sker i en flerstegsprocess. Samtidigt ackumuleras energi i cellen i form av ATP-molekyler och andra organiska föreningar.
IV. Konsolidering av det studerade materialet.
Vad är assimilering? Ge exempel på syntesreaktioner i en cell.
Vad är dissimilering? Ge exempel på sönderfallsreaktioner i en cell.
Bevisa att assimilering och dissimilering är två sidor av en enda process av metabolism och energi - metabolism.
Träning. Upprätta en överensstämmelse mellan de processer som sker i organismers celler och deras tillhörighet till assimilering eller dissimilering:
| Processer som sker i celler | Ämnesomsättning |
|
| 1. Avdunstning av vatten 2. Andning 3. Nedbrytning av fetter 4. Proteinbiosyntes 5. Fotosyntes 6. Proteinnedbrytning | 7.Klyvning 8. Biosyntes av fetter 9.Syntes 10. Kemosyntes | A – assimilering B – dissimilering |
Svar: 1 – B, 2 – B, 3 – B, 4 – A, 5 – A, 6 – B, 7 – B, 8 – A, 9 – A, 10 – A.
Läxa: Studera § 2.8 ”Assimilering och dissimilering. Metabolism”, svara på frågorna i slutet av stycket, upprepa § 1.7.
