Чем пластический обмен отличается от энергетического?

Обмен веществ. Этапы энергетического обмена: подготовительный, бескислородный, кислородный. Роль АТФ в клетке. Пластический обмен.

Чем пластический обмен отличается от энергетического?

Энергетический обмен

Обмен веществ

Обмен веществ (метаболизм) складывается из процессов расщепления и синтеза — диссимиляции и ассимиляции, постоянно протекающих в организме. Чтобы жизнь продолжалась, количество поступающей энергии должно превышать (или как минимум равняться) количеству расходуемой энергии, поэтому диссимиляция и ассимиляция поддерживают определенный баланс друг с другом.

Энергетический обмен

Энергетический обмен (диссимиляция — от лат. dissimilis ‒ несходный) — обратная ассимиляции сторона обмена веществ, совокупность реакций, которые приводят к высвобождению энергии химических связей. Это реакции расщепления жиров, белков, углеводов, нуклеиновых кислот до простых веществ.

Возможно три этапа диссимиляции: подготовительный, анаэробный и аэробный. Среда обитания определяет количество этапов диссимиляции. Их может быть три, если организм обитает в кислородной среде, и два, если речь идет об организме, обитающем в бескислородной среде (к примеру, в кишечнике).

Обсудим этапы энергетического обмена более подробно:

    Подготовительный этап

Подготовительный этап осуществляется ферментами в ЖКТ. В результате действия ферментов сложные вещества превращаются в более простые: полимеры распадаются на мономеры. Это сопровождается разрывом химических связей и выделением энергии, большая часть которой рассеивается в виде тепла.

Под действием ферментов белки расщепляются на аминокислоты, жиры — на глицерин и жирные кислоты, сложные углеводы — до простых сахаров.

Этот этап является последним для организмов-анаэробов, обитающих в условиях, где кислород отсутствует. На этапе гликолиза происходит расщепление молекулы глюкозы: образуется 2 молекулы АТФ и 2 молекулы пировиноградной кислоты (ПВК). Происходит данный этап в цитоплазме клеток.

Кислородный этап (аэробный)

Этот этап доступен только для аэробов — организмов, живущих в кислородной среде. Из каждой молекулы ПВК, образовавшейся на этапе гликолиза, синтезируется 18 молекул АТФ — в сумме с двух ПВК выход составляет 36 молекул АТФ.

Таким образом, суммарно с одной молекулы глюкозы можно получить 38 АТФ (гликолиз + кислородный этап).

Кислородный этап протекает на кристах митохондрий (складках, выпячиваниях внутренней мембраны), где наибольшая концентрация окислительных ферментов. Главную роль в этом процессе играет так называемый цикл Кребса, который подробно изучает биохимия.

АТФ — аденозинтрифосфорная кислота

Трудно переоценить роль в клетке АТФ — универсального источника энергии. Молекула АТФ состоит из азотистого основания — аденина, углевода — рибозы и трех остатков фосфорной кислоты.

Между остатками фосфорной кислоты находятся макроэргические связи — ковалентные связи, которые гидролизуются с выделением большого количества энергии. Их принято обозначать типографическим знаком тильда «∽».

АТФ гидролизуется до АДФ (аденозиндифосфорная кислота), а затем и до АМФ (аденозинмонофосфорная кислота). Гидролиз АТФ сопровождается выделением энергии (E) на каждом этапе и может быть представлен такой схемой:

  • АТФ + H2O = АДФ + H3PO4 + E
  • АДФ + H2O = АМФ + H3PO4 + E
  • АМФ + H2O = аденин + рибоза + H3PO4 + E
Пластический обмен

АТФ является универсальным источником энергии в клетке: энергия макроэргических связей АТФ используется для реакций пластического обмена (ассимиляции), протекающих с затратой энергии: синтеза белка на рибосоме (трансляции), удвоению ДНК (репликации) и т.д.

В результате пластического обмена в нашем организме происходит синтез белков, жиров и углеводов.

© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Пластический и энергетический обмен: отличие процессов и значение

При метаболизме происходят следующие процессы: пластический и энергетический обмен. При распаде сложных веществ получается энергия, которая необходима для построения и работы животного организма, человека. В биологии и анатомии рассматриваемые явления тесно взаимосвязаны между собой. С их помощью осуществляется рост тканей, сокращение мускулатуры, поддержка тепла.

  1. Отличительные характеристики
  2. Этапы фотосинтеза и хемосинтеза
  3. Транскрипция и трансляция

Отличительные характеристики

Взаимосвязь между организмом и окружающей средой осуществляется через обмен веществ либо метаболизм. Чтобы обеспечить жизнедеятельность, необходимо постоянное поступление внутрь организма пищи, воздуха, неорганических и органических веществ. К последним элементам относятся:

  • жиры;
  • белки;
  • соли;
  • углеводы;
  • кислород;
  • витамины.

Их значение для человека и животных связано с проведением химических реакций.

Таблица: сравнительные характеристики энергетического и пластического обмена

Название процесса Функции
Энергетический (катаболизм, окисление, диссимиляция) Расщепляет органические компоненты, которые поступают из внешней среды либо образовались в ходе пластического обмена. В результате реакции выделяется энергия — молекулы АТФ (аденозинтрифосфата), которые синтезируют вещества.
Пластический (биосинтез, анаболизм, ассимиляция) При синтезе специфических веществ органического класса затрачивается энергия. Полученные компоненты называются строительным материалом и энергетическим запасом.

Энергетический обмен (катаболизм) отличается от пластического тем, что направлен на получение энергии в результате расщепления сложных компонентов на простые. В обратном направлении происходит пластический процесс (анаболизм). Он связан с синтезом сложных веществ из простых. Для его проведения требуется энергия.

Кратко про этапы катаболизма:

  • подготовительный;
  • анаэробное брожение (гликолиз);
  • дыхание на уровне клеток.

На первом этапе желудочный сок и ферменты расщепляют белки на аминокислоты, а липиды на глицерин и высшие кислоты. Из углеводов получаются простые структуры (моносахариды). Следующие 2 этапы осуществляются внутри организма. Для анаэробной реакции, в отличие от аэробной, кислород не нужен.

При гликолизе расщепляется глюкоза на простые компоненты, включая молочную кислоту и этиловый спирт. Процесс характеризуется выделением углекислого газа. Реакция протекает в специальных структурах клетки. Она сопровождается получением АТФ.

Реакция, при которой происходит распад моносахарида до этилового спирта, применяется бактериями, дрожжами. Если после процесса остается пировиноградная кислота, тогда он протекает в животных клетках. Свойства бактерий, которые можно направить на расщепление глюкозы до молочной кислоты, используются в пищевой промышленности.

Последняя стадия энергетического обмена протекает в митохондриях. Для нее характерно клеточное дыхание. Для выполнения реакции необходим кислород. При сжигании органических веществ вырабатываются природные катализаторы — ферменты. Другой процесс, который протекает в митохондриях — сжигание пировиноградной кислоты, что приводит к высвобождению энергии.

В результате пластического обмена образуются вещества, необходимые для построения клеток и организма. Для него характерны 3 разновидности:

  • фотосинтез;
  • хемосинтез;
  • биосинтез.

Первое явление характерно для растений и бактерий фотосинтезирующей группы (автотрофы). Они способы для себя вырабатывать органические вещества из неорганических. Второй процесс протекает в бактериях и не требует кислород.

Организмы, которые выбирают хемосинтез, называются хемотрофами. Грибы и животные относятся к гетеротрофам. Существа получают органические компоненты из иных организмов.

Этапы фотосинтеза и хемосинтеза

Явление считается основой жизни на Земле. Растительные организмы забирают из атмосферы углекислый газ, отдавая кислород. В основе процесса находится образование глюкозы с кислородом из углекислого газа и воды. Фактор, обеспечивающий протекание реакции — наличие солнечной энергии.

При таком химическом воздействии из 6 молекул углекислого газа и воды образуются молекулы кислорода и глюкоза. Место проведения процесса — зеленые листья растений (хлоропласты). В состав органелл входит хлорофилл. Он обеспечивает фотосинтез, придавая листьям зеленый оттенок. Вокруг хлоропласта предусмотрены 2 мембраны, а в цитоплазме граны.

В микроорганизмах, железобактериях протекает пластический обмен — хемосинтез. Для него требуется энергия, которая получается при окислении некоторых компонентов. Вещество, окисляющее бактерии, является сероводородом.

Транскрипция и трансляция

При обмене белков наблюдается расщепление тех веществ, которые находились в пище, на аминокислоты. Их последних формируются личные белки. Для пластического обмена характерен и синтез белков, который включает в себя следующие процессы:

Читайте также  Чем отличается словосочетание от слова и предложения?

  1. Транскрипция.
  2. Трансляция.

В первом случае синтезируется информационная РНК путем комплементарности. Явление протекает в ядре в 3 стадиях: образование первого транскрипта, процессинг (обработка информации), сплайсинг (сращивание). При трансляции переносится зашифрованная информация о структуре белка на синтезирующийся полипептид.

Процесс протекает в цитоплазме клетки — рибосоме (органоид, отвечающий за синтез белков). Для органа характерна овальная форма, состоящая из 2 частей. Они соединяются под воздействием иРНК. Трансляция состоит из 4 этапов. Предварительно активируются аминокислоты под влиянием специального фермента. На первой стадии рибосома может выбрать АТФ.

На следующем этапе формируется аминоациладенилат. К транспортной РНК присоединяются активированные аминокислоты. На 3-й стадии аминокислоты с РНК соединяются с рибосомой. На последнем этапе аминокислота входит в структуру белка, при этом высвобождается транспортная РНК. При воспалительных, инфекционных или онкологических реакциях нарушается работа всего организма, включая обменные процессы. Для постановки диагноза проводятся лабораторные исследования.

Пластический и энергетический обмен

Процесс обмена

Взаимосвязь между средой и живым организмом осуществляется посредством метаболизма или обмена веществ. Для жизнедеятельности необходимо, чтобы внутрь организма с пищей и воздухом поступали органические и неорганические вещества – белки, жиры, углеводы, соли, кислород, витамины. Все эти вещества участвуют в ряде химических реакций. В таблице энергетического и пластического обмена описаны особенности двух процессов.

Обмен

Характеристика

Энергетический обмен (окисление, диссимиляция, катаболизм, клеточное дыхание)

Направлен на расщепление органических веществ, поступивших из внешней среды или образованных в ходе пластического обмена, до простых соединений. В ходе расщепления выделяется энергия в виде молекулы АТФ (аденозинтрифосфата), необходимый для синтеза веществ

Пластический обмен (биосинтез, ассимиляция, анаболизм)

Заключается в синтезе специфических органических веществ с затратой энергии АТФ. Образованные вещества участвуют в процессах, происходящих в организме, являются резервным запасом энергии и строительным материалом

Рис. 1. Пластический и энергетический обмен.

Кратко общий процесс метаболизма можно разделить на три этапа:

  • ферментативный(подготовительный) – при участии ферментов расщепляются поступившие из внешней среды белки, жиры, углеводы до более простых соединений;
  • метаболический(основной) – расщеплённые вещества переносятся током крови к каждой клетке организма, где происходит образование энергии в виде молекул АТФ и синтез веществ (клеточный метаболизм);
  • выделительный(заключительный) – продукты распада (углекислый газ, вода, аммиак) выводятся из организма посредством крови через выделительные органы и лёгкие.

Рис. 2. Процесс метаболизма.

Показателем здоровья является баланс между пластическим и энергетическим обменом. В период интенсивного роста (например, подростковый период) может наблюдаться преобладание анаболизма над катаболизмом.

Обмен белков, жиров, углеводов

Каждый день в организме происходят сложные процессы пластического и энергетического обмена. Чтобы организм смог использовать белки, жиры, углеводы, они должны пройти сложный путь. В таблице описаны процессы и функции веществ.

Виды обмена

Процессы

Значение

Катаболизм – расщепление до аминокислот, анаболизм – синтез специализированных белков в цитоплазме клетки

Белки входят в состав ферментов, гормонов, антител. Являются основным строительным материалом организма. Конечными продуктами расщепления аминокислот являются вода, углекислый газ, аммиак

Катаболизм – распад гликогена (гликогенолиз), а затем глюкозы (гликолиз). Анаболизм – синтез гликогена (гликогеногенез)

Глюкоза является главным источником энергии, при избытке запасается в виде гликогена. Регулирует нормальную работу мозга. Конечные продукты расщепления – углекислый газ, вода

Катаболизм – распад до жирных кислот и глицерина (липолиз), анаболизм – образование жирных кислот (липогенез)

Жиры являются источником энергии. Входят в состав клеточных мембран. Конечные продукты распада – углекислый газ, вода

Рис. 3. Обмен белков, жиров, углеводов.

Важную роль в метаболизме играют витамины – органические соединения, участвующие в синтезе ферментов-катализаторов метаболизма. Они, таким образом, влияют на обмен веществ, являются антиоксидантами, способствуют транспортировке веществ в клетку и образованию сигнальных молекул, реагирующих на изменение окружающей среды.

Что мы узнали?

Из темы урока узнали о ходе метаболизма, чем пластический обмен отличается от энергетического. При энергетическом обмене происходит расщепление (окисление) сложных веществ до более простых с высвобождением энергии. При пластическом обмене образовавшиеся вещества вступают в реакции с затратой энергии для образования сложных веществ, необходимых организму. Синтезируемые вещества могут запасаться в виде жиров и гликогена в животном организме, а так же ввиде крахмала в растительном организме, при недостатке энергии – запасные органические вещества расщепляются.

Пластический и энергетический обмен – процессы и их отличия в таблице

Метаболизм включает пластический и энергетический обмен. В процессе распада сложных веществ образуется энергия, которая тратится на построение и работу всего организма (рост тканей, сокращение мышц, поддержание тепла). Оба процесса тесно взаимосвязаны и неотделимы друг от друга.

Процесс обмена

Взаимосвязь между средой и живым организмом осуществляется посредством метаболизма или обмена веществ. Для жизнедеятельности необходимо, чтобы внутрь организма с пищей и воздухом поступали органические и неорганические вещества – белки, жиры, углеводы, соли, кислород, витамины. Все эти вещества участвуют в ряде химических реакций. В таблице энергетического и пластического обмена описаны особенности двух процессов.

Обмен

Характеристика

Энергетический обмен (окисление, диссимиляция, катаболизм)

Направлен на расщепление органических веществ, поступивших из внешней среды или образованных в ходе пластического обмена, до простых соединений. В ходе расщепления выделяется энергия в виде молекулы АТФ (аденозинтрифосфата), участвующей в синтезе веществ

Пластический обмен (биосинтез, ассимиляция, анаболизм)

Заключается в синтезе специфических органических веществ с затратой энергии. Образованные вещества участвуют в процессах, происходящих в организме, являются резервным запасом энергии и строительным материалом

Рис. 1. Пластический и энергетический обмен.

Кратко общий процесс метаболизма можно разделить на три этапа:

  • ферментативный(подготовительный) – при участии ферментов расщепляются поступившие из внешней среды белки, жиры, углеводы до более простых соединений;
  • метаболический(основной) – расщеплённые вещества переносятся током крови к каждой клетке организма, где происходит образование энергии в виде молекул АТФ и синтез веществ (клеточный метаболизм);
  • выделительный(заключительный) – продукты распада (углекислый газ, вода, аммиак) выводятся из организма посредством крови через выделительные органы и лёгкие.

Рис. 2. Процесс метаболизма.

Показателем здоровья является баланс между пластическим и энергетическим обменом. В период интенсивного роста (например, подростковый период) может наблюдаться преобладание анаболизма над катаболизмом.

Обмен белков, жиров, углеводов

Каждый день в организме происходят сложные процессы пластического и энергетического обмена. Чтобы организм смог использовать белки, жиры, углеводы, они должны пройти сложный путь. В таблице описаны процессы и функции веществ.

Виды обмена

Процессы

Значение

Катаболизм – расщепление до аминокислот, анаболизм – синтез специализированных белков в цитоплазме клетки

Белки входят в состав ферментов, гормонов, антител. Являются основным строительным материалом организма. Конечными продуктами расщепления аминокислот являются вода, углекислый газ, аммиак

Катаболизм – распад гликогена (гликогенолиз), а затем глюкозы (гликолиз). Анаболизм – синтез гликогена (гликогеногенез)

Глюкоза является главным источником энергии, при избытке запасается в виде гликогена. Регулирует нормальную работу мозга. Конечные продукты расщепления – углекислый газ, вода

Катаболизм – распад до жирных кислот и глицерина (липолиз), анаболизм – образование жирных кислот (липогенез)

Читайте также  Чем отличается научное наблюдение от житейского?

Жиры являются источником энергии. Входят в состав клеточных мембран. Конечные продукты распада – углекислый газ, вода

Рис. 3. Обмен белков, жиров, углеводов.

Важную роль в метаболизме играют витамины – органические соединения, участвующие во многих химических реакциях организма. Они являются катализаторами, антиоксидантами, способствуют транспортировке веществ в клетку и образованию сигнальных молекул, реагирующих на изменение окружающей среды.

Что мы узнали?

Из темы урока узнали о ходе метаболизма, чем пластический обмен отличается от энергетического. При энергетическом обмене происходит расщепление (окисление) сложных веществ до более простых с высвобождением энергии. При пластическом обмене образовавшиеся вещества вступают в реакции с затратой энергии для образования сложных веществ, необходимых организму. Синтезируемые вещества могут запасаться в виде жиров и гликогена, а при недостатке энергии – расщепляться.

4. Клетка как биологическая система (множественный выбор)

Формат ответа: цифра или несколько цифр, слово или несколько слов. Вопросы на соответствие «буква» — «цифра» должны записываться как несколько цифр. Между словами и цифрами не должно быть пробелов или других знаков.

Примеры ответов: 7 или здесьисейчас или 3514

Пластический и энергетический обмен

Клетки каких организмов не могут поглощать крупные частицы пищи путем фагоцитоза?

Варианты:

  1. грибов
  2. цветковых растений
  3. амеб
  4. бактерий
  5. лейкоцитов человека
  6. инфузорий

Чем пластический обмен отличается от энергетического?

Варианты:

  1. энергия запасается в молекулах АТФ
  2. запасённая в молекулах АТФ энергия расходуется
  3. органические вещества синтезируются
  4. происходит расщепление органических веществ
  5. конечные продукты обмена – углекислый газ и вода
  6. в результате реакций обмена образуются белки

Выберите верные утверждения:

Варианты:

  1. В процессе гликолиза происходят многоступенчатые ферментативные реакции превращения глюкозы в молекулы пировиноградной кислоты.
  2. Энергетический обмен представляет собой совокупность реакций расщепления органических веществ, сопровождающихся выделением энергии.
  3. Пластический обмен представляет собой совокупность реакций расщепления органических веществ в клетке, сопровождающихся выделением энергии.
  4. В процессе пластического обмена происходит синтез органических веществ с затратами энергии АТФ.
  5. В процессе гликолиза происходит расщепление ПВК до углекислого газа и воды

Где происходит энергетический обмен? Выберите три верных варианта.

Варианты:

  1. пластиды
  2. рибосомы
  3. лизосомы
  4. цитоплазма
  5. митохондрии

Реакции подготовительного этапа энергетического обмена происходят в

Варианты:

  1. хлоропластах растений
  2. каналах эндоплазматической сети
  3. лизосомах клеток животных
  4. органах пищеварения человека
  5. аппарате Гольджи эукариот
  6. пищеварительных вакуолях простейших

Все приведённые ниже органические вещества, кроме двух, могут выполнять энергетическую функцию. Определите два признака, «выпадающих» из общего списка, и запишите в ответ цифры, под которыми они указаны.

Варианты:

  1. гликоген
  2. глюкоза
  3. липид
  4. витамин А
  5. сульфат натрия

Все приведённые ниже признаки, кроме двух, можно использовать для характеристики энергетического обмена в клетке. Определите два признака, «выпадающих» из общего списка, и запишите в ответ цифры, под которыми они указаны.

Варианты:

  1. идёт с поглощением энергии
  2. завершается в митохондриях
  3. завершается в рибосомах
  4. сопровождается синтезом молекул АТФ
  5. завершается образованием углекислого газа

Темновая фаза фотосинтеза характеризуется:

Варианты:

  1. протеканием процессов на внутренних мембранах хлоропластов
  2. синтезом глюкозы
  3. фиксацией углекислого газа
  4. протеканием процессов в строме хлоропластов
  5. наличием фотолиза воды
  6. образованием АТФ

Все приведённые ниже признаки, кроме двух, можно использовать для описания световой фазы фотосинтеза в клетке за счет энергии солнечного света. Определите два признака, «выпадающих» из общего списка, и запишите в ответ цифры, под которыми они указаны.

Варианты:

  1. образуется молекулярный кислород в результате разложения молекул воды
  2. происходит синтез углеводов из углекислого газа и воды
  3. происходит полимеризация молекул глюкозы с образованием крахмала
  4. осуществляется синтез молекул АТФ
  5. происходит разложение молекул воды на протоны и атомы водорода

Выберите органоиды клетки и их структуры, участвующие в процессе фотосинтеза.

Варианты:

  1. лизосомы
  2. хлоропласты
  3. тилакоиды
  4. граны
  5. вакуоли
  6. рибосомы

Все приведённые ниже признаки, кроме двух, можно использовать для описания процесса фотосинтеза. Определите два признака, «выпадающих» из общего списка, и запишите в ответ цифры, под которыми они указаны.

Варианты:

  1. Для протекания процесса используется энергия света.
  2. Процесс происходит при наличии ферментов.
  3. Центральная роль в процессе принадлежит молекуле хлорофилла.
  4. Процесс сопровождается расщеплением молекулы глюкозы.
  5. Мономерами для образования молекул служат аминокислоты.

Каково значение фотосинтеза в природе?

Варианты:

  1. обеспечивает организмы органическими веществами
  2. обогащает почву минеральными веществами
  3. способствует накоплению кислорода в атмосфере
  4. обогащает атмосферу парами воды
  5. обеспечивает всё живое на Земле энергией
  6. обогащает атмосферу молекулярным азотом

Все приведённые ниже признаки, кроме двух, можно использовать для описания темновой фазы фотосинтеза в клетке. Определите два признака, «выпадающих» из общего списка, и запишите в ответ цифры, под которыми они указаны.

Варианты:

  1. восстановление углекислого газа до глюкозы
  2. синтез молекул АТФ за счет энергии солнечного света
  3. соединение водорода с переносчиком НАДФ+
  4. использование энергии молекул АТФ на синтез углеводов
  5. образование молекул крахмала из глюкозы

Все перечисленные ниже признаки, кроме двух, относятся к хемосинтезу. Определите два признака, «выпадающих» из общего списка, и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

Варианты:

  1. выделяется кислород
  2. окисляется аммиак
  3. осуществляется автотрофными бактериями
  4. происходит на рибосомах
  5. не используется энергия солнечного света

Выберите два продукта, образующиеся при клеточном дыхании:

Варианты:

  1. Кислород
  2. Водород
  3. Вода
  4. Азот
  5. Углекислый газ
Александра Бартош/ автор статьи

Приветствую! Я являюсь руководителем данного проекта и занимаюсь его наполнением. Здесь я стараюсь собирать и публиковать максимально полный и интересный контент на темы связанные с обзором различий между двумя похожими предметами или брендами. Уверена вы найдете для себя немало полезной информации. С уважением, Александра Бартош.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
DomKolgotok.ru
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: