Чем пластический обмен отличается от энергетического?

Чем пластический обмен отличается от энергетического?

Чем пластический обмен отличается от энергетического?

Любое проявление формы жизни на земном шаре определенным образом контактирует с внешней средой вокруг себя. Любой организм получает то, что поддерживает в нем жизнь из вне.

Между поступлением в организм всего того, что поддерживает в нем жизнь и всеми дальнейшими процессами расщепления, распада, усвоения и окончательного выведения из организма поступивших веществ есть взаимосвязь.

На клеточном уровне организма течет своя непрерывная жизнь. Как обеспечивается поддержание этой жизни?

Понятие об обменных процессах

В организме человека и любых живых существ, а также растений непрерывно на протяжении всей их жизни происходят обменные процессы.

Обменные процессы – это различные химические реакции для обеспечения жизнедеятельности человеческого организма и любого живого организма. Чем бы человек ни занимался, а обмен веществ в организме идет своим чередом.

В любых других живых организмах и существах идут различные обменные процессы на клеточном уровне. Пока есть любая форма жизни, в ней есть обмен веществ.

Вещества, играющие роль в обеспечении жизнедеятельности человека попадают в его организм с пищей. Любая еда, попав в организм, проходит определенную трансформацию и уже в определенной видоизмененной форме начинает участвовать в обменных процессах.

Также организм человека взаимодействует с окружающей средой, что вызывает свои химические реакции. Все химические процессы и реакции в совокупности в клетках человеческого организма можно определить, как обмен веществ и высвободившейся энергии.

Растения так же, как и животные, и люди, зависят от окружающей среды. Ведь из нее они получают пищу и энергию. Это тоже обмен веществ, характерный для этой группы живых организмов. Другое название этому – метаболизм. Это научное понятие, подразделяемое на два противоположных, но неразрывных процесса. Это пластический обмен (анаболизм) и энергетический обмен (катаболизм).

Обмен пластического характера – это все процессы, в результате которых происходит выстраивание молекул и всех существующих органоидов по определенной схеме (биосинтез), обеспечивающей жизнедеятельность организма, а затем дальнейшее деление клеток и рост любой формы жизни, а также процессы регенерации поврежденных и мертвых клеток.

Что такое обмен энергетического типа? Что можно сказать об энергетическом обмене?

Энергетический обмен – это следующие за усвоением веществ реакции разрушения и распада и дальнейшего выведения остатков обмена из организма.

В результате такого распада веществ в любом живом организме (будь то человек, животное или растение) остаются лишь простейшие соединения. Процессы распада (биологического окисления) происходят довольно медленно.

В результате они приводят к высвобождению энергии, источником которой была пища. Освобожденная энергия частично просто рассеивается, как тепловая энергия, а частично направляется на процессы синтеза.

Обмен пластического типа – это синтез (образование) сложнейших веществ из простейших. Обмен этого вида невозможен без определенных затрат энергии. Пример обмена пластического характера – это синтезирование из аминокислот белков, а из жирных кислот и того же глицерина – жиров.

Но пластический обмен на этой стадии еще не завершается. Сами по себе в отдельности белки, жиры, углеводы еще ничего не значат. Из них должно быть построено межклеточное пространство, а для этого нужна энергия. Здесь на передний план должен выйти другой тип обмена (энергетический).

Энергетический обмен отличается от пластического обмена тем, что при нем происходит разложение сложных веществ, попавших в живой организм, на более простые.

Этот обмен освобождает энергию в форме АТФ (аденозинтрифосфата, являющегося универсальным единственным в своем роде источником энергии в клетке). Всем нам известны продукты энергетического обмена веществ.

Это обычная вода, подлежащий обязательному выведению из организма углекислый газ и другие остаточные вещества, которые уже не могут участвовать в синтезе новых клеток и дальнейшем обмене веществ.

В энергетическом обмене можно указать три стадии:

  1. На первой начальной стадии расщепляются белки, углеводы и жиры. Из них в итоге расщепления образуются простейшие молекулы, которые уже находятся вне клеточного пространства.
  2. Вторая стадия – это стадия, так называемого, брожения. Здесь уже расщепленные молекулы направляются в клетки и еще раз распадаются (еще на более простейшие формы). Кислород в данном процессе не участвует. В завершении этой стадии выделяется энергия.
  3. На третьей стадии всегда будет задействован кислород. Поэтому эта стадия получила название дыхание. Кислород – это и есть жизнь. Под его воздействием идет окисление любой органики, что делает возможным выделение всей необходимой для поддержания жизни энергии.

Маленькое заключение

Все сложные химические реакции, имеющие место в процессах обменов веществ, определенным образом взаимосвязаны с внешним миром. Из внешнего мира человек и живые организмы получают все необходимые питательные вещества. К примеру, человек что-то получает с пищей, а что-то с тем же солнцем.

Питательные вещества, попав к человеку, животному, растению, уже послужат сырьем для пластического обмена. А энергия для поддержания жизни появится при их расщеплении. То есть, не бывает пластического обмена без энергетического типа обмена.

В процессах жизнедеятельности всех существ на земле имеют место оба вида обмена.

Источник: https://vchemraznica.ru/chem-plasticheskij-obmen-otlichaetsya-ot-energeticheskogo/

Энергетический и пластический обмен веществ. что это, взаимосвязь, как происходит, таблица сравнение – Ваш доктор

Чем пластический обмен отличается от энергетического?

Энергетический обмен (катаболизм, диссимиляция) — совокупность реакций расщепления органических веществ, сопровождающихся выделением энергии.

Энергия, освобождающаяся при распаде органических веществ, не сразу используется клеткой, а запасается в форме АТФ и других высокоэнергетических соединений. АТФ — универсальный источник энергообеспечения клетки.

Синтез АТФ происходит в клетках всех организмов в процессе фосфорилирования — присоединения неорганического фосфата к АДФ.

У аэробных организмов (живущих в кислородной среде) выделяют три этапа энергетического обмена: подготовительный, бескислородное окисление и кислородное окисление; у анаэробных организмов (живущих в бескислородной среде) и аэробных при недостатке кислорода — два этапа: подготовительный, бескислородное окисление.

Подготовительный этап

Заключается в ферментативном расщеплении сложных органических веществ до простых: белковые молекулы — до аминокислот, жиры — до глицерина и карбоновых кислот, углеводы — до глюкозы, нуклеиновые кислоты — до нуклеотидов.

Распад высокомолекулярных органических соединений осуществляется или ферментами желудочно-кишечного тракта или ферментами лизосом. Вся высвобождающаяся при этом энергия рассеивается в виде тепла.

Образовавшиеся небольшие органические молекулы могут быть использованы в качестве «строительного материала» или могут подвергаться дальнейшему расщеплению.

Бескислородное окисление, или гликолиз

Этот этап заключается в дальнейшем расщеплении органических веществ, образовавшихся во время подготовительного этапа, происходит в цитоплазме клетки и в присутствии кислорода не нуждается. Главным источником энергии в клетке является глюкоза. Процесс бескислородного неполного расщепления глюкозы — гликолиз.

  • Потеря электронов называется окислением, приобретение — восстановлением, при этом донор электронов окисляется, акцептор восстанавливается.
  • Следует отметить, что биологическое окисление в клетках может происходить как с участием кислорода:
  • А + О2 → АО2,
  • так и без его участия, за счет переноса атомов водорода от одного вещества к другому. Например, вещество «А» окисляется за счет вещества «В»:
  • АН2 + В → А + ВН2
  • или за счет переноса электронов, например, двухвалентное железо окисляется до трехвалентного:
  • Fe2+ → Fe3+ + e—.

Гликолиз — сложный многоступенчатый процесс, включающий в себя десять реакций.

Во время этого процесса происходит дегидрирование глюкозы, акцептором водорода служит кофермент НАД+ (никотинамидадениндинуклеотид).

Глюкоза в результате цепочки ферментативных реакций превращается в две молекулы пировиноградной кислоты (ПВК), при этом суммарно образуются 2 молекулы АТФ и восстановленная форма переносчика водорода НАД·Н2:

С6Н12О6 + 2АДФ + 2Н3РО4 + 2НАД+ → 2С3Н4О3 + 2АТФ + 2Н2О + 2НАД·Н2.

Дальнейшая судьба ПВК зависит от присутствия кислорода в клетке. Если кислорода нет, у дрожжей и растений происходит спиртовое брожение, при котором сначала происходит образование уксусного альдегида, а затем этилового спирта:

  1. С3Н4О3 → СО2 + СН3СОН,
  2. СН3СОН + НАД·Н2 → С2Н5ОН + НАД+.
  1. У животных и некоторых бактерий при недостатке кислорода происходит молочнокислое брожение с образованием молочной кислоты:
  2. С3Н4О3 + НАД·Н2 → С3Н6О3 + НАД+.
  3. В результате гликолиза одной молекулы глюкозы высвобождается 200 кДж, из которых 120 кДж рассеивается в виде тепла, а 80% запасается в связях АТФ.

Кислородное окисление, или дыхание

Заключается в полном расщеплении пировиноградной кислоты, происходит в митохондриях и при обязательном присутствии кислорода.

Пировиноградная кислота транспортируется в митохондрии (строение и функции митохондрий — лекция №7).

Здесь происходит дегидрирование (отщепление водорода) и декарбоксилирование (отщепление углекислого газа) ПВК с образованием двухуглеродной ацетильной группы, которая вступает в цикл реакций, получивших название реакций цикла Кребса.

Идет дальнейшее окисление, связанное с дегидрированием и декарбоксилированием. В результате на каждую разрушенную молекулу ПВК из митохондрии удаляется три молекулы СО2; образуется пять пар атомов водорода, связанных с переносчиками (4НАД·Н2, ФАД·Н2), а также одна молекула АТФ.

  • Суммарная реакция гликолиза и разрушения ПВК в митохондриях до водорода и углекислого газа выглядит следующим образом:
  • С6Н12О6 + 6Н2О → 6СО2 + 4АТФ + 12Н2.
  • Две молекулы АТФ образуются в результате гликолиза, две — в цикле Кребса; две пары атомов водорода (2НАДЧН2) образовались в результате гликолиза, десять пар — в цикле Кребса.

Последним этапом является окисление пар атомов водорода с участием кислорода до воды с одновременным фосфорилированием АДФ до АТФ.

Водород передается трем большим ферментным комплексам (флавопротеины, коферменты Q, цитохромы) дыхательной цепи, расположенным во внутренней мембране митохондрий.

У водорода отбираются электроны, которые в матриксе митохондрий в конечном итоге соединяются с кислородом:

О2 + e— → О2—.

  1. Купить проверочные работы и тесты по биологии

Протоны закачиваются в межмембранное пространство митохондрий, в «протонный резервуар». Внутренняя мембрана непроницаема для ионов водорода, с одной стороны она заряжается отрицательно (за счет О2—), с другой — положительно (за счет Н+).

Когда разность потенциалов на внутренней мембране достигает 200 мВ, протоны проходят через канал фермента АТФ-синтетазы, образуется АТФ, а цитохромоксидаза катализирует восстановление кислорода до воды.

Так в результате окисления двенадцати пар атомов водорода образуется 34 молекулы АТФ.

  • 1 — наружная мембрана; 2 — межмембранное пространство, протонный резервуар; 3 — цитохромы; 4 — АТФ-синтетаза.
  • При перфорации внутренних митохондриальных мембран окисление НАД·Н2 продолжается, но АТФ-синтетаза не работает и образования АТФ в дыхательной цепи не происходит, энергия рассеивается в форме тепла (клетки «бурого жира» млекопитающих).
  • Суммарная реакция расщепления глюкозы до углекислого газа и воды выглядит следующим образом:
  • С6Н12О6 + 6О2 → 6СО2 + 6Н2О + 38АТФ + Qт,
  • где Qт — тепловая энергия.

Источник: https://14gkb.ru/energeticheskiy-i-plasticheskiy-obmen-veschestv-chto-eto-vzaimosvyaz-kak-proishodit-tablica-sravnenie/

Описание процессов пластического и энергетического обмена в клетке: этапы, различия и примеры

Чем пластический обмен отличается от энергетического?

> Наука > Биология > Процессы пластического и энергетического обмена в клетке

Работа всех систем в организме непрерывна. В нём постоянно протекают сложные химические реакции, обеспечивающие нормальную жизнедеятельность. Одним из самых важных процессов является обмен веществ и энергии, то есть метаболизм.

Именно благодаря ему, клетки сохраняют постоянство состава, растут, функционируют, а также обновляются. Процесс этот непростой и состоит из двух видов обмена — пластического и энергетического, которые, в свою очередь, имеют несколько стадий.

  • Энергетический обмен
  • Подготовительный этап
  • Анаэробное дыхание
  • Аэробное дыхание
  • Пластический обмен
  • Фотосинтез
  • Хемосинтез
  • Биосинтез белков

В организме непрерывно происходит как расщепление сложных веществ на более простые, так и синтез необходимых соединений из различных элементов.

В результате первого типа реакций, который называется энергетическим обменом, или катаболизмом, тело человека получает необходимую для нормального функционирования энергию.

Но её часть расходуется на создание новых соединений, которые нужны для жизнедеятельности. Такой процесс носит название пластического обмена, или анаболизма.

: сколько ног у осьминога, каким образом он передвигается?

Энергетический обмен

Катаболизм, называемый также диссимиляцией, происходит вплоть до того момента, пока все питательные вещества, поступившие в организм, не расщепятся до углекислого газа, воды или других простых соединений, которые уже нельзя использовать.

Этот процесс аналогичен горению, ведь в его результате выделяются те же вещества. Но он происходит с куда большей скоростью и не нуждается в высоких температурах. Кроме того, важным отличием является то, что энергия не переходит в тепловую, чтобы безвозвратно рассеяться, а запасается для дальнейших нужд организма. Это делает процесс невероятно эффективным и уникальным.

Распад веществ для получения организмом энергии — это то, что характеризует энергетический обмен в клетке. Происходит он в несколько стадий:

  • подготовительная;
  • неполная (анаэробное дыхание);
  • аэробное дыхание.

Каждая из этих стадий имеет свои особенности и играет важную роль в метаболизме в целом. Далее будет более подробно рассказано про каждую из них.

: цитоплазма — функции, химический состав и строение.

Анаэробное дыхание

Эта стадия называется также гликолизом применительно к царству животных, или брожением, если имеются в виду растения и микроорганизмы. Весь процесс происходит в цитоплазме клеток за счёт работы ферментов.

Он продолжает предыдущую стадию тем, что из моносахарида, коим является глюкоза, выделяются ещё более простые вещества — спирт и углекислый газ, а также кислоты.

Этот вид обмена универсален для всех организмов и используется даже в повседневной жизни. Поскольку он протекает и в бактериях, его широко применяют в пищевой промышленности: дрожжи производят этиловый спирт, кисломолочные бактерии — молочную кислоту, а животные клетки — пировиноградную. В некоторых микроорганизмах выделяется ацетон и этановая кислота.

При этом также выделяется энергия, часть которой запасается в двух молекулах аденозинтрифосфата (АТФ), и некоторое количество рассеивается с выделением тепла. Но двух молекул АТФ недостаточно для полноценной работы организма, поэтому за анаэробным этапом последует кислородное расщепление.

Аэробное дыхание

Другие названия этого этапа — клеточное дыхание, или кислородное расщепление.

Как видно из названия, процесс невозможен без кислорода, который выступает в роли окислителя продуктов распада глюкозы. Помимо кислорода, в работе участвует фосфорная кислота и аденозиндифосфат (АДФ).

Под действием ферментов они без повышения температуры моментально сжигают органические вещества до углекислого газа и воды.

Благодаря окислению из одной молекулы вещества (образовавшиеся на предыдущем этапе молочная, пировиноградная кислоты и так далее) клетка получает 18 АТФ, каждая из которых служит мощным источником энергии. Этот этап происходит в митохондриях клетки и является самым важным во всём энергетическом обмене, так как обеспечивает клетку большим количеством АТФ.

Пластический обмен

Пластический обмен ещё называется анаболизмом, ассимиляцией и биосинтезом.

Он является не менее важной составляющей метаболизма, ведь именно пластический обмен в клетке характеризуется синтезом новых веществ, что обеспечивает образование ферментов, гормонов, а также белков, липидов и других веществ, участвующих в построении клеток, межклеточного пространства и других составляющих организма. Так же, как и энергетический обмен, он является сложным и протекает во многих организмах. Далее будут приведены примеры и процессы пластического обмена.

  • Фотосинтез, который свойственен растениям, а также некоторым бактериям. Они называются автотрофами, поскольку способны самостоятельно синтезировать необходимые для жизни органические вещества из неорганических соединений.
  • Хемосинтез протекает у бактерий, называемых хемотрофами. И они также могут обеспечивать себя необходимыми органическими соединениями. Для их жизнедеятельности не нужен кислород, они используют диоксид углерода.
  • Биосинтез белков осуществляется в живых организмах. К ним относятся и гетеротрофы, которые, в отличие от двух предыдущих упоминаемых форм, неспособны самостоятельно обеспечивать себя органическими веществами, а поэтому получают их с помощью других организмов.

Остановимся на этих процессах более подробно.

Фотосинтез

Процесс, без которого не была бы возможна жизнь на Земле. Многим формам жизни для дыхания нужен кислород взамен выдыхаемого ими в воздух углекислого газа. Этим важным веществом нас обеспечивают растения, в зелёных листьях которых содержатся хлоропласты.

Их окружает пара мембран, поскольку внутри хлоропласта в цитоплазме содержатся ценные граны с собственными защитными оболочками.

В этих стопках тилакоидов, в свою очередь, присутствует хлорофилл, отвечающий за цвет растения, но главное — делающий процесс фотосинтеза возможным.

Осуществляется он посредством соединения шести молекул углекислого газа с водой, в результате чего образуется глюкоза. Побочным продуктом реакции является жизненно необходимый кислород. Процесс возможен только на свету, при использовании солнечной энергии.

Хемосинтез

Хемосинтез протекает у микроорганизмов, также способных к самостоятельному преобразованию неорганических соединений в органические. К ним относятся:

  • железобактерии (окисляют соли железа);
  • водородные (молекулы водорода);
  • серные (сернистый водород);
  • нитрифицирующие (аммиак из гниющих остатков растений);
  • тионовые (молекулы серы, а также её соединения в виде солей).

Окисление углекислого газа происходит без участия кислорода, с использованием запасённой ранее энергии. Из диоксида углерода синтезируются органические вещества, необходимые для жизнедеятельности.

Биосинтез белков

Сложный процесс, направленный на разложение попадающих в организм белков на составляющие, из которых впоследствии синтезируются собственные уникальные белки. Состоит из двух стадий.

Транскрипция — процесс, состоящий из трёх этапов (образование транскрипта, процессинг, сплайсинг), которые происходят в ядре клетки. Они направлены на создание информационной РНК (иРНК) из ДНК. В результате новый полимер полностью копирует небольшой участок нити ДНК с той разницей, что тимину в нём эквивалентен урацил.

Трансляция — перенос информации с синтезированной на предыдущем этапе молекулы РНК на строящийся полипептид с указаниями о его будущей структуре. Процесс происходит на рибосомах, расположенных в цитоплазме клетки. Они имеют овальную форму и состоят из частей, которые могут соединяться только при наличии иРНК. Сам перенос информации осуществляется в несколько этапов.

  1. Под действием ферментов и при участии АТФ аминокислоты проходят активацию с образованием аминоациладенилата.
  2. Аминоксилота связывается с транспортной РНК (тРНК) с выделением аденозинмонофосфата (АМФ).
  3. Образованный на предыдущем этапе комплекс объединяется с рибосомой.
  4. Аминокислоты подставляются в структуры пептида и освобождают тРНК.

Итак, все вещества, поступающие в живой организм, распределяются в нём так, чтобы приносить ему пользу.

Сложные распадаются с выделением энергии, необходимой для дальнейшей жизнедеятельности (например, выполнение физической или умственной работы человеком), запасаемой в АТФ.

А из простых веществ организм синтезирует новые соединения с использованием энергии, накопившейся в универсальном источнике — молекуле той самой АТФ. При этом энергия не расходуется безвозвратно — она запасается в новых соединениях.

Диссимиляция и ассимиляция в корне отличаются друг от друга, но при этом они неразрывно связаны. Ведь именно катаболизм даёт энергию, без которой невозможен анаболизм, то есть синтез необходимых организму веществ. Вот почему эти два процесса являются очень важными.

Источник: https://obrazovanie.guru/nauka/biologiya/protsessy-plasticheskogo-i-energeticheskogo-obmena-v-kletke.html

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.