в чем проявляется взаимосвязь пластического и энергетического обмена

Энергетический и пластический обмен веществ. Взаимосвязь, как происходит, сравнение

Обмен веществ или метаболизм — неотъемлемый процесс в организме всех живых существ, без чего их существование было бы невозможным. Химический процесс, благодаря которому клетки активно размножаются и функционируют, делится на два совершенно разных типа: пластический и энергетический.

Несмотря на свои различия, оба процесса тесно связаны между собой, что обеспечивает гармоничное распределение.

Понятие метаболизма

Метаболизм или обмен веществ является совокупностью всех биохимических реакций, происходящих на клеточном уровне. Без него невозможно существование любых живых существ. Уникальной особенностью живого организма является способность извлечения физической энергии из окружающей среды, после чего — использование ее для выполнения таких действий, как рост, развитие и размножение.

Обмен веществ характеризуется наличием ферментативных химических реакций, которые постоянно образуются в живом организме. Это позволяет извлекать из окружающей среды нужную синтезированную энергию. На клеточном уровне, все биохимические процессы похожи между собой, что характерно для животных, растений или грибов.

Понятие метаболизма

Некоторые бактерии и вирусы также подвержены молекулярному влиянию. Сотни скоординированных многоэтапных элементов, получаемых из питательных веществ или солнечной энергии, преобразуются в легкодоступные молекулы, нужные для роста и существования.

Биохимические компоненты делятся на следующие группы:

Все живое состоит из сложных органических веществ или белков, которые поддерживают правильный рост на клеточном уровне, одновременно выполняя хранение и молекулярную транспортировку. Также они могут использоваться в качестве основных катализаторов, благодаря которым химические реакции протекают одинаково быстро при высокой температуре, относительно низкой концентрации и нейтральных условиях.

Различные катализированные ферменты объединяются в более сложные структурные последовательности, где продукт одной цепи становится субстратным элементом следующей. Эта особенность называется метаболическими путями, которые в свою очередь соединяются между собой, образуя сложные биологические сети.

Составные части метаболизма

Обмен веществ является совокупностью любых биохимических реакций, направленных на рост, размножение, лечение и многих других необходимых процессов.

Ферментативные реакции, которые напрямую связаны с преобразованием полезных веществ, делятся на 2 разных метаболистических обмена: энергетический (катаболизм) и пластический (анаболизм). В здоровом и правильно функционирующем организме, процессы катаболизма и анаболизма находятся в строго сбалансированном виде, что позволяет равномерно распределять энергию.

Энергетический обмен

Энергетический и пластический обмен веществ хоть и тесно взаимосвязаны между собой, имеют кардинальные различия.

Несмотря на это, один функциональный вид без другого попросту не сможет существовать. Энергетический обмен или катаболизм происходит в тканях организма до тех пор, пока нужные питательные элементы не превратятся в молекулы углекислого газа, воду или же другие, менее сложные химические соединения.

Энергетический и пластический обмен веществ

Основным катаболическим процессом является пищеварение, при котором питательные вещества попадают в организм и расщепляются на более простые компоненты. Внутри клеток, подобные процессы расщепляют полисахариды: крахмал, гликоген и целлюлозу на моносахариды: глюкозу, рибозу и фруктозу. Это позволяет получать необходимое количество энергии.

С целью использования в анаболическом синтезе новых соединений или для переработки старых, белки распадаются на аминокислоты. Нуклеиновые кислоты, содержащиеся в РНК и ДНК, катаболизируются в нуклеотиды как часть энергетических потребностей.

Основные гормональные структуры, регулирующие энергетический обмен в организме человека:

Энергетический обмен схож с горением, так как при нем выделяются аналогичные химические вещества. Несмотря на это, между ними существует одно немаловажное отличие — при катаболизме используемый потенциал не преобразуется в тепловую энергию, а переходит в запасы для будущего применения.

Распад биохимических элементов для получения организмом дополнительной энергии — процесс достаточно сложный.

Катаболизм характеризуется сразу несколькими этапами:

Каждый из этапов играет особо важную роль в обмене веществ.

Подготовительный этап

Подготовительная стадия — единственный этап обмена веществ, который протекает в стенках желудочно-кишечного тракта. Процесс характеризуется распадом сложных органических и химических соединений на более простые, что возможно благодаря воздействию пищеварительных ферментов.

Подготовительный этап

Иерархическая модель распада на подготовительной стадии:

Вместе с описанными процессами диссимиляции, в человеческом организме происходит небольшое образование тепловой энергии. Дальнейшие реакции являются клеточно-молекулярными.

Гликолиз

Гликолиз — это метаболический процесс энергетического обмена, который происходит во время анаэробного дыхания живых организмов внутри цитоплазмы. Характеризуется последовательностью из десяти катализируемых ферментов биохимических реакций, в ходе которых глюкоза расщепляется на две молекулы пирувата.

Процесс гликолиза предполагает потребление энергии для дальнейшего превращения одной молекулы глюкозы в две молекулы трехуглеродного фосфата сахара, — глицеральдегид-3-фосфат.

Многие метаболические пути полностью зависят от гликолиза:

Обмен при помощи анаэробного дыхания является универсальным для организмов любого типа. Так как его использование возможно даже в бактериях, он нашел свое применение в пищевой промышленности. Молочная кислота, этиловый спирт и многие другие продукты производятся гликолизом.

Аэробное дыхание

Аэробное дыхание или клеточное расщепление — это набор метаболических процессов, которые происходят в клетках для преобразования биохимической энергии из питательных веществ аденозинтрифосфата в продукты жизнедеятельности. Обменная реакция при этом невозможна без кислорода.

Процессы, вовлеченные в дыхание, являются катаболическими реакциями, которые разбивают большие молекулы на мелкие, высвобождая дополнительное количество энергии.

Клеточное расщепление считается экзотермической окислительно-восстановительной реакцией. Этап окисления на фазе аэробного дыхания является наиболее значимым в энергетическом обмене, поскольку производимая реакция обеспечивает клетку необходимым количеством аденозинтрифосфатной кислоты.

Пластический обмен

Энергетический и пластический обмен веществ используют различные методы работы с энергией. Так, при пластических процессах (также называемых анаболизмом и биосинтезом) используются простые молекулы для создания более сложных химических соединений или конечных продуктов.

Пластический обмен

Именно они будут учувствовать в поддержании роста, лечения, размножения или приспособления к изменениям окружающей среды. На клеточном уровне для образования полимеров, анаболические процессы используют более простые мономеры, что приводит к созданию сложных молекулярных структур. К примеру, аминокислоты могут синтезироваться в белковые элементы.

Гормоны, регулирующие пластический обмен в организме человека:

Помимо особого воздействия на человека, пластический обмен также влияет на многие другие организмы. Основные процессы анаболизма включают в себя фотосинтез, хемосинтез и биосинтез — важные элементы существования всей биосферы Земли.

Фотосинтез

Фотосинтез — особо важный процесс для существования всех живых организмов на Земле. Характеризуется преобразованием световой энергии в биохимическую, что приводит к дальнейшему высвобождению в виде сложных молекулярных структур, необходимых для жизнедеятельности.

Основной продукт фотосинтеза — кислород, который преобразуется из молекул воды и углекислого газа, что приводит к образованию глюкозы, вместе с которым выводится кислород. Пластический процесс возможен только под прямым воздействием света, выработанным солнечной энергией.

Фотосинтез

Хоть и фотосинтез выполняется у каждого вида по-разному, процесс всегда начинается с поглощения энергии света белковыми реакционными центрами, которые содержат зеленые пигменты хлорофилла. Подобные белки находятся внутри хлоропласт, что наиболее распространено в клетках листьев, тогда как у бактерий они внедряются в плазматическую мембрану.

Некоторая энергия в светозависимых реакциях используется для удаления веществ, таких как вода, газообразный кислород и другие. Водород, высвобождаемый в результате расщепления воды, используется для создания еще двух соединений, которые служат кратковременным накопителем энергии, позволяя передавать ее для будущих биохимических процессов.

Хемосинтез

Процесс хемосинтеза протекает у большинства микроорганизмов, которые способны к одновременному преобразованию биологических соединений неорганического типа в органические.

К таковым относятся бактерии следующих видов:

Получение энергии хемосинтеза происходит за счет окислительной реакции неорганических соединений: марганцовка, железо, сера, аммиак и другие. Окисление протекает без наличия молекул кислорода. Наиболее значимым элементом является диоксид углерод, при помощи которого синтезируются важные органические соединения.

Белковый биосинтез

Белковый биосинтез — сложный молекулярный процесс, с использованием которого поступающие в организм клетки распадаются на отдельные части, а затем синтезируются белковые структуры. Преобразование происходит в два этапа: транскрипция и трансляция.

Белковый биосинтез

Первая стадия транскрипции характеризуется копированием генетической информации с ДНК на иРНК. Поскольку бимолекулярная комплементарность или соответствие между молекулами и ферментами при считывании со всего кода ведет к дегенеративности, данные используются лишь с одного генетического участка.

В результате чего, аморфно-кристалические вещества полностью воспроизводят небольшую часть ДНК с разницей в эквивалентности компонента урацила к тимину. Трансляция отличается от транскрипции переносом синтезированной информации кода на уже строящийся белковый полипептид, структура которого указывается из имеющихся свойств в скопированном участке.

Весь процесс протекает на немембранных органеллах рибосомах, которые располагаются в цитоплазматическом содержимом клетки.

Этап переноса информации характеризуется несколькими этапами:

На первой стадии белкового синтеза могут активироваться сразу 20 различных протеиногенных аминокислот. Все они этерифицированы специфической для них тРНК. Этот процесс происходит в цитоплазме с помощью аминоацил-тРНК-синтетазы. Энергия высвобождения обеспечивается потреблением аденозинтрифосфатов.

На последнем этапе синтеза белка полипептидная цепь заканчивается сигналами терминации (три специальных стоп-кодона) в структуре мРНК, что приводит к ее отделению от рибосомы.

Высвобождение полипептидных молекул тРНК инициируется специфическим белковым фактором, который присоединяется к рибосоме и гидролитически расщепляет эфирную связь между полипептидом и цепью. Все поступающие биохимические вещества распределяются по живому организму таким образом, чтобы приносить ему как можно больше пользы.

Сравнение фотосинтеза и дыхания эукариот

Энергетический и пластический обмен веществ характеризуются отдельными этапами, которые совершенно разные по функциональному воздействию. Так, главное различие между фотосинтезом и дыханием состоит в том, что первый происходит только у растений и некоторых бактерий, тогда как дыхание — у всех живых организмов.

Другие различия между дыханием эукариот и фотосинтезом представлены в следующей таблице:

Важное отличие состоит в функциональной продолжительности каждого процесса. Если фотосинтез происходит в течение дня только потому, что он зависит от света, то дыхание — это непрерывная функция, без которой практически любой живой организм попросту не может существовать.

Фотосинтез преобразует лучистую или световую энергию в химические или органические элементы, включая кислород. Дыхание же высвобождает биологическую потенциальную энергию для некоторых других функций организма.

Взаимосвязь энергетического и пластического обмена

Энергетический и пластический обмен веществ хоть происходят практически одновременно, их скорости контролируются независимо друг от друга. При этом анаболизм обеспечивает клеточную структуру необходимыми органическими элементами (углеводы, кислоты) и ферментативными белковыми структурами для возможности энергетического обмена.

Тогда как катаболизм снабжает клетку энергией. Различные пути позволяют клетке контролировать анаболические и катаболические реакции независимо друг от друга. Более того, некоторые противоположные метаболические пути встречаются в разных частях одной и той же клетки. К примеру, в печени жирные кислоты расщепляются до ацетил-КоА внутри митохондрий, а при синтезе из ацетил-КоА — в цитоплазме.

Взаимосвязь энергетического и пластического обмена

И катаболизм, и анаболизм имеют важную общую последовательность реакций, известные под циклом лимонной кислоты или Кребса, который является частью большей серии ферментативных реакций, — окислительное фосфорилирование.

Здесь глюкоза расщепляется для высвобождения энергии и сохраняется в форме АТФ (катаболизм), в то время как другие молекулы используются в качестве предшественников для анаболических реакций, которые образуют белки, жиры и углеводы (анаболизм).

Клетки регулируют скорость катаболических путей с помощью аллостерических ферментов, активность которых увеличивается или уменьшается в качестве ответной реакции на присутствие или отсутствие конечного продукта цикла. Например, во время реакции Кребса, активность цитратсинтазы замедляется из-за накопления сукцинил-КоА, — продукта, образовавшегося позднее.

Обмен веществ или метаболизм — это наиболее важный процесс жизнедеятельности всех живых существ. Его гармоничное распределение при помощи двух этапов: энергетического и пластического поддерживает основные функции организма, без которых существование было бы невозможным.

Видео об обмене веществ

Как восстановить обмен веществ в организме:

Источник

Пластический и энергетический обмен

Обмен веществ (метаболизм) – это совокупность всех химических реакций, которые происходят в организме. Все эти реакции делятся на 2 группы

1. Пластический обмен (ассимиляция, анаболизм, биосинтез) – это когда из простых веществ с затратой энергии образуются (синтезируются) более сложные. Пример:

2. Энергетический обмен (диссимиляция, катаболизм, дыхание) – это когда сложные вещества распадаются (окисляются) до более простых, и при этом выделяется энергия, необходимая для жизнедеятельности. Пример:

Взаимосвязь пластического и энергетического обмена

АТФ – универсальное энергетическое вещество клетки (универсальный аккумулятор энергии). Образуется в процессе энергетического обмена (окисления органических веществ).

Еще можно почитать

Задания части 1

Выберите один, наиболее правильный вариант. В процессе пластического обмена
1) более сложные углеводы синтезируются из менее сложных
2) жиры превращаются в глицерин и жирные кислоты
3) белки окисляются с образованием углекислого газа, воды, азотсодержащих веществ
4) происходит освобождение энергии и синтез АТФ

Выберите один, наиболее правильный вариант. В процессе пластического обмена в клетках синтезируются молекулы
1) белков
2) воды
3) АТФ
4) неорганических веществ

Выберите один, наиболее правильный вариант. Азотистое основание аденин, рибоза и три остатка фосфорной кислоты входят в состав
1) ДНК
2) РНК
3) АТФ
4) белка

Выберите один, наиболее правильный вариант. В чем проявляется взаимосвязь пластического и энергетического обмена
1) пластический обмен поставляет органические вещества для энергетического
2) энергетический обмен поставляет кислород для пластического
3) пластический обмен поставляет минеральные вещества для энергетического
4) пластический обмен поставляет молекулы АТФ для энергетического

Выберите один, наиболее правильный вариант. В процессе энергетического обмена, в отличие от пластического, происходит
1) расходование энергии, заключенной в молекулах АТФ
2) запасание энергии в макроэргических связях молекул АТФ
3) обеспечение клеток белками и липидами
4) обеспечение клеток углеводами и нуклеиновыми кислотами

Выберите один, наиболее правильный вариант. Энергия, необходимая для мышечного сокращения, освобождается при
1) расщеплении органических веществ в органах пищеварения
2) раздражении мышцы нервными импульсами
3) окислении органических веществ в мышцах
4) синтезе АТФ

Выберите один, наиболее правильный вариант. Значение пластического обмена – снабжение организма
1) минеральными солями
2) кислородом
3) биополимерами
4) энергией

Выберите один, наиболее правильный вариант. Окисление органических веществ в организме человека происходит в
1) легочных пузырьках при дыхании
2) клетках тела в процессе пластического обмена
3) процессе переваривания пищи в пищеварительном тракте
4) клетках тела в процессе энергетического обмена

ПЛАСТИЧЕСКИЙ КРОМЕ
1. Все приведенные ниже термины, кроме двух, используются для описания пластического обмена. Определите два термина, «выпадающих» из общего списка, и запишите цифры, под которыми они указаны.
1) репликация
2) дупликация
3) трансляция
4) транслокация
5) транскрипция

2. Все перечисленные ниже понятия, кроме двух, используют для описания пластического обмена веществ в клетке. Определите два понятия, «выпадающих» из общего списка, и запишите цифры, под которыми они указаны.
1) ассимиляция
2) диссимиляция
3) гликолиз
4) транскрипция
5) трансляция

3. Перечисленные ниже термины, кроме двух, используются для характеристики пластического обмена. Определите два термина, выпадающих из общего списка, и запишите цифры, под которыми они указаны.
1) расщепление
2) окисление
3) репликация
4) транскрипция
5) хемосинтез

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ
Выберите три процесса, относящихся к энергетическому обмену веществ.
1) выделение кислорода в атмосферу
2) образование углекислого газа, воды, мочевины
3) окислительное фосфорилирование
4) синтез глюкозы
5) гликолиз
6) фотолиз воды

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

2. Все перечисленные ниже процессы, кроме двух, относятся к энергетическому обмену. Определите два процесса, «выпадающих» из общего списка, и запишите цифры, под которыми они указаны.
1) дыхание
2) фотосинтез
3) синтез белка
4) гликолиз
5) брожение

3. Все перечисленные ниже признаки, кроме трех, используются для описания процессов энергетического обмена. Определите три признака, «выпадающих» из общего списка, и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.
1) гликолиз
2) репликация
3) синтез молекул АТФ
4) фиксация углекислого газа
5) окислительное фосфорилирование
6) синтез глюкозы

2. Установите соответствие между характеристикой обмена веществ в клетке и его видом: 1) энергетический, 2) пластический. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующим буквам.
А) происходит бескислородное расщепление глюкозы
Б) происходит на рибосомах, в хлоропластах
В) конечные продукты обмена – углекислый газ и вода
Г) органические вещества синтезируются
Д) используется энергия, заключенная в молекулах АТФ
Е) освобождается энергия и запасается в молекулах АТФ

3. Установите соответствие между признаками обмена веществ у человека и его видами: 1) пластический обмен, 2) энергетический обмен. Запишите цифры 1 и 2 в правильном порядке.
А) вещества окисляются
Б) вещества синтезируются
В) энергия запасается в молекулах АТФ
Г) энергия расходуется
Д) в процессе участвуют рибосомы
Е) в процессе участвуют митохондрии

4. Установите соответствие между характеристиками обмена веществ и его видом: 1) энергетический, 2) пластический. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) репликация ДНК
Б) биосинтез белка
В) окисление органических веществ
Г) транскрипция
Д) синтез АТФ
Е) хемосинтез

5. Установите соответствие между характеристиками и видами обмена: 1) пластический, 2) энергетический. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) запасается энергия в молекулах АТФ
Б) синтезируются биополимеры
В) образуются углекислый газ и вода
Г) происходит окислительное фосфорилирование
Д) происходит репликация ДНК

6. Установите соответствие между характеристикой и видом обмена веществ: 1) пластический, 2) энергетический. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) расщепление жиров в тонком кишечнике
Б) синтез гликогена из глюкозы в печени
В) потребление АТФ в процессе синтеза полимеров
Г) окисление органических веществ с выделением углекислого газа
Д) образование в мышцах молочной кислоты

СОБИРАЕМ 7:
А) из жирных кислот и глицерина образуются жиры
Б) из аминокислот синтезируются белки
В) энергия выделяется
Г) из глюкозы образуется гликоген

А) белок расщепляется до аминокислот

2. Установите соответствие между характеристиками и процессами обмена веществ: 1) ассимиляция (анаболизм), 2) диссимиляция (катаболизм). Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) синтез органических веществ организма
Б) включает подготовительный этап, гликолиз и окислительное фосфорилирование
В) освобожденная энергия запасается в АТФ
Г) образуются вода и углекислый газ
Д) требует энергетических затрат
Е) происходит в хлоропластах и на рибосомах

МЕТАБОЛИЗМ
Выберите два верных ответа из пяти и запишите цифры, под которыми они указаны. Обмен веществ – одно из основных свойств живых систем, он характеризуется тем, что происходит
1) избирательное реагирование на внешние воздействия окружающей среды
2) изменение интенсивности физиологических процессов и функций с различными периодами колебаний
3) передача из поколения в поколение признаков и свойств
4) поглощение необходимых веществ и выделение продуктов жизнедеятельности
5) поддержание относительно-постоянного физико-химического состава внутренней среды

АТФ
1. Все перечисленные ниже признаки, кроме двух, можно использовать для описания молекулы АТФ. Определите два признака, «выпадающих» из общего списка, и запишите цифры, под которыми они указаны.
1) вещество нестойкое, средняя продолжительность жизни одной молекулы менее одной минуты
2) в состав молекулы входит азотистое основание урацил
3) молекула является мономером нуклеиновых кислот
4) по структуре молекула является нуклеотидом
5) фосфатные группы, входящие в состав молекулы, соединены между собой макроэргическими связями

2. Все перечисленные ниже характеристики, кроме двух, используют для описания изображенной на рисунке молекулы органического вещества клетки. Определите две характеристики, «выпадающие» из общего списка, и запишите цифры, под которыми они указаны.
1) мононуклеотид
2) цитозин
3) рибоза
4) тимин
5) макроэргические связи

3. Установите соответствие между характеристиками и веществами: 1) АТФ, 2) ДНК. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) содержит макроэргические связи
Б) имеет в составе рибозу
В) является полимером
Г) хранит и передаёт наследственную информацию
Д) аккумулирует энергию в клетке
Е) состоит из двух цепей

4. Установите соответствие между характеристиками и видами молекул: 1) РНК, 2) АТФ. Запишите цифры 1 и 2 в порядке, соответствующем буквам.
А) содержит один вид азотистых оснований
Б) обеспечивает энергией реакции синтеза
В) входит в состав рибосом
Г) содержит макроэргические связи
Д) содержит четыре вида азотистых оснований
Е) служит матрицей при трансляции

Источник