14. Клетка как открытая система.

а) Понятие об обмене веществ и его биологическая роль.

Обмен веществ — совокупность физических и химических превращений, происходящих в живом организме и обеспечивающих его жизнедеятельность во взаимосвязи с окружающей средой.

Обмен веществ выполняет 2 функции:

1. Обеспечение пластических нужд организма.

2. Обеспечение клетки энергией.

б) Ассимиляция и диссимиляция как основа самообновления систем.

Ассимиляция — совокупность процессов синтеза, в основе лежит усвоение организмом веществ и образование из них свойственных ему сложных органических соединений.

Биологическое значение – все процессы в клетке (синтез белка и НК, фотосинтез) идут с затратой энергии.

Диссимиляция — совокупность процессов разрушения органических веществ с целью обеспечения различных сторон жизнедеятельности необходимыми веществами и энергией.

Биологическое значение – освобождение энергии, а также разрушение веществ, вредных для организма.

в) Этапы метаболизма и их характеристика.

Обмен веществ протекает в несколько этапов:

1. Подготовительный этап – переработка пищевых веществ в органах пищеварения. Превращение полимеров в мономеры. (расщепление белков до аминокислот, жиров до глицерина и жирных кислот, углеводов до глюкозы).

2. Межуточный (промежуточный) обмен веществ – всасывание мономеров в кровь и поступление их в клетки, поступившие вещества участвуют в восстановление клеточных мембран, участвуют в иных процессах на молекулярном уровне и т.д. Метаболический путь – это характер и последовательность химических превращений химического вещества в организме. Субстраты – это вещества, поступающие с пищей, которые необходимо расщепить. Образуются промежуточные вещества – метаболиты.

3. Образование и выделение продуктов метаболизма (азот – через мочу, кожу; углерод и углекислый газ – легкие; ворород – легкие, кожа, моча).

Ко-А связывает в единый «метаболический котел» углеводный, белковый и жировой обмены. Метаболический котел – образование общих промежуточных веществ в процессе межуточного обмена углеводов, жиров и белков, которые и обеспечивают взаимосвязь между обменом углеводов, жиров и белков.

Цикл Кребса (цикл трикарбоновых кислот/лимонной кислоты) – это конечный путь окисления топливных молекул (глюкозы), углеводов, жирных кислот и аминокислот. Действует только в аэробных условиях. Так же он поставляет промежуточные продукты для биосинтеза.

г) Способы поступления веществ в клетку.

1) Пассивный – без использования энергии и по градиенту концентрации

1.1) Диффузия:

• Облегченная – по градиенту концентрации - из большего в меньшее:

• Простая – самопроизвольное перемещение вещества из мест с большей концентрацией в места с меньшей концентрацией вещества через участок мембраны – липидный бислой.

1.2) Осмос – диффузия воды через мембрану из менее концентрированного в более концентрированный раствор.

2) Активный – без учета градиента концентрации:

Активный – это перенос отдельных ионов вопреки концентрационному и электрическому градиентам с помощью специальных ионных насосов, а также с помощью эндоцитоза, экзоцитоза и трансцитоза:

Эндоцитоз – вещество извне поступает внутрь за счет выпячивания мембраны

• пиноцитоз – растворенные вещества;

• фагоцитоз – твердые вещества;

Экзоцитоз – вывод веществ из клетки;

д) Биологическая роль белков, липидов, полисахаридов и воды в обмене веществ и энергией.

Углеводы – природные органические соединения Сm(H2O)n.

• являются источником энергии большинства клеток организма: в процессе окисления 1г освобождается 17,6 кДж/моль

• важная роль для процесса осмоса

• обезвреживание химических веществ в печени

• иммунологическая защита организма

Жиры – органические соединения, в основном сложные эфиры глицерина и односоставных жирных кислот (триглицериды), относящиеся к сложным липидам.

• один из основных компонентов клетки и тканей живых организмов

• основной источник энергии в клетке: при расщеплении 1г выделяется 38,9 кДж/моль

• источник эндогенной воды 100г = 107 мл воды

• термоизоляция

• пластические функции. Взрослому человеку необходимо 70-80г жиров в сутки

Белки – высокомолекулярные органические соединения, биополимеры, построенные из 12 видов альфа-аминокислотных остатков, соединенных в определенной последовательности в длинные цепи.

• каталитическая (ферментативная) роль – биологические ферменты ускоряют химические реакции в 10-100 тыс раз

• структурная роль

• источник энергии: при полном расщеплении 1г выделется 17,6 кДж/ моль

Вода

• составляет основу внутренней среды 60-65% организма

• гуморальная связь между клетками

• универсальный растворитель органического вещества