Тема 1.4. Пластический и энергетический виды обмена.

Основные понятия и термины по теме: гомеостаз, метаболизм, пластический обмен (анаболизм, ассимиляция), фотосинтез, автотрофы,

хемотрофы, гетеротрофы, световая фаза, темновая фаза, метаболизм, диссимиляция, брожение, подготовительный этап, кислородный этап.

План изучения темы:

1. Метаболизм - основа существования живых организмов.

2. Пластический обмен: фотосинтез как автотрофный тип обмена веществ

3. Энергетический обмен

4. Этапы энергетического обмена

5. Митохондрии — «силовые станции» клетки

Краткое изложение теоретических вопросов:

1. В клетке непрерывно идут процессы биологического синтеза. С помощью ферментов из простых веществ образуются сложные: из аминокислот синтезируются белки, из моносахаридов - углеводы, из азотистых оснований и сахаров- нуклеотиды, а из них- нуклеиновые кислоты. Совокупность реакций биосинтеза называется пластическим обменом. Процесс, противоположный синтезу, является диссимиляция, или энергетический обмен. При расщеплении сложных веществ выделяется энергия, необходимая для биологического синтеза. Эти процессы взаимосвязаны друг с другом и обеспечивают постоянство внутренней среды организма - гомеостаз.

2. Пластический обмен ( анаболизм, ассимиляция) – это совокупность реакций биологического синтеза. Все процессы метаболизма идут под контролем наследственного аппарата. Фотосинтез — особый тип обмена веществ, происходящий в клетках растений и ряда бактерий, содержащих хлорофилл и хлоропласты. Фотосинтез — процесс образования органических веществ в хлоропластах из углекислого газа и воды с использованием энергии солнечного света. Суммарное уравнение фотосинтеза:           Хлорофилл — высокоактивное органическое вещество, зеленый пигмент, его роль в фотосинтезе: поглощение энергии солнечного света, которая используется для образования богатых энергией органических веществ из бедных энергией неорганических веществ — углекислого газа и воды.     Органоиды клетки — хлоропласты со множеством выростов на внутренней мембране, увеличивающих ее поверхность. Встроенные в мембраны гран молекулы хлорофилла и ферментов, необходимые для поглощения и преобразования энергии света, осуществления реакций фотосинтеза.

Выделяют 2 стадии:

Световая стадия - образуются высокоэнергетические продукты: АТФ, служащий в клетке источником энергии, и НАДФН, использующийся как восстановитель. В качестве побочного продукта выделяется кислород. В общем, роль световых реакций фотосинтеза заключается в том, что в световую фазу синтезируются молекула АТФ и молекулы-переносчики протонов, то есть НАДФ Н₂.Происходит в гранах хлоропластов.

Темновая фаза- с участием АТФ и НАДФН происходит восстановление CO₂ до глюкозы (C₆H₁₂O₆). Хотя свет не требуется для осуществления данного процесса, он участвует в его регуляции. Происходит в строме хлоропластов.

3. Энергетический обмен — совокупность реакций окисления органических веществ в клетке, синтеза молекул АТФ за счет освобождаемой энергии. Значение энергетического обмена — снабжение клетки энергией, которая необходима для жизнедеятельности . 4. Этапы энергетического обмена: подготовительный, бескислородный, кислородный.   1) Подготовительный — расщепление в лизосомах полисахаридов до моносахаридов, жиров до глицерина и жирных кислот, белков до аминокислот, нуклеиновых кислот до нуклеотидов. Рассеивание в виде тепла небольшого количества освобождаемой при этом энергии;    2) Бескислородный(анаэробный гликолиз)или брожение — окисление веществ без участия кислорода до более простых, синтез за счет освобождаемой энергии двух молекул АТФ. Осуществление процесса на внешних мембранах митохондрий при участии ферментов; Процесс этот малоэффективный.

       3) Кислородный — окисление кислородом воздуха простых органических веществ до углекислого газа и воды, образование при этом 36 молекул АТФ:

Окисление веществ при участии ферментов, расположенных на кристах митохондрий. Сходство энергетического обмена в клетках растений, животных, человека и грибов — доказательство их родства. 5. Митохондрии — «силовые станции» клетки, их отграничение от цитоплазмы двумя мембранами — внешней и внутренней. Увеличение поверхности внутренней мембраны за счет образования складок — крист, на которых расположены ферменты. Они ускоряют реакции окисления и синтеза молекул АТФ. Огромное значение митохондрий — причина большого количества их в клетках организмов почти всех царств.

Вопросы для самоконтроля по теме:

1. Что называют гомеостазом?

2. Как связаны между собой пластический и энергетический обмен?

3. Какое значение имеют ферменты в метаболизме?

4. Какова химическая природа ферментов? В чем состоят специфические особенности их функционирования?

глюкозы.