Живые организмы существуют потому, что постоянно:
а) в них поступают питательные вещества из окружающей среды;
б) эти вещества превращаются в организме;
в) выводятся из организма продукты жизнедеятельности.
Совокупность всех этих процессов называется обмен веществ (метаболизм).
1. Процессы поглощения из окружающей среды, усвоение и накопление химических веществ, которые необходимы для образования соединений, необходимых организму, называются ассимиляцией (биосинтеза).
В каждой живой клетке осуществляется огромное количество химических реакций. Все они проходят организовано и упорядочено. Каждая реакция происходит в конкретно определенном месте и при участии ферментов - катализаторов, которые размещены на мембранах митохондрий и ЭПС.
2. Различают 2 типа реакций в клетке:
И-ший тип - реакции синтеза белков, жиров, углеводов, нуклеиновых кислот, то есть ассимиляция.
II-й тип: - реакция расщепления сложных органических веществ в менее сложных соединений (СО2 и Н2О), которые сопровождаются выделением энергии - диссимиляция.
3. Совокупность реакций биосинтеза называют пластическим обменом.
4. Совокупность реакций расщепления, обеспечивающие клетку энергией, называют энергетическим обменом.
5. энергетический и пластический обмены тесно связаны между собой и внешней средой и в единстве составляющих обмен веществ и энергии в каждой клетке и в организме в целом.
Процессы ассимиляции не всегда уравновешены с процессами диссимиляции. Так, в организмах, развивающихся преобладает ассимиляция (накапливаются вещества и растущий организм).
При интенсивной физической работе, недостатке питательных веществ и старении преобладают процессы диссимиляции.
Для живых организмов на Земле основным источником энергии является солнечный свет.
6. Организмы, способные образовывать органические соединения из неорганических называются автотрофами.
7. Организмы, использующие для образования органических соединений из неорганических энергию света называют фототрофы (зеленые растения, цианобактерии).
8. Организмы, использующие для образования органических веществ из неорганических энергию химических реакций называют хемотрофы. (Сиркобактерии, железобактериями).
9. Организмы, использующие для образования своих органических веществ органические вещества, образованные другими организмами (живые организмы, их остатки, продукты жизнедеятельности), которые они получают с пищей, называют гетеротрофами.
10. Энергетический обмен организмов осуществляется в три последовательных этапа:
а) подготовительный.
б) бескислородный (анаэробное дыхание)
в) кислородный (аэробное дыхание).
Важнейшим на бескислородной этапе энергетического обмена является расщепление в клетках молекул глюкозы путем гликолиза на две молекулы пировиноградной (С3Н4О3) или молочной кислоты (С3Н6О3) в мышечных клетках:
С6Н12О6 + 2АДФ + 2Н3РО4 ? 2С3Н6О3 + 2АТФ + 2Н2О
В процессе распада глюкозы участвуют 13 разных ферментов, фосфорная кислота и АДФ.
Во чел гликолиза выделяется ? 200 кДж энергии. 84 кДж используется на синтез 2х молекул АТФ, а остальные (116 кДж) используется в виде теплоты.
Значение гликолиза: организм получает энергию в условиях дефицита кислорода.
Спиртовое брожение - это один тип превращения глюкозы, когда она распадается на 2 молекулы этилового спирта
(С2Н5ОН) и 2 молекулы углекислого газа (СО2)
С6Н12О6 + 2Н3РО4 + 2АДФ = 2СО2 + 2С2Н5ОН + 2АТФ + 2Н2О
Молочнокислое (молочное) брожения - вид бескислородного брожения.
12. После завершения гликолиза наступает вторая стадия - кислородное расщепление.
13. Процесс кислородного расщепления описывается уравнением:
2С3Н6О3 + 6О2 + 36АДФ + 36Н3РО4 ? 36АТФ + 6СО2 + 42Н2О
Это ? дыхания
При этом выделяется энергия (2600 кДж) часть которой рассеивается в виде тепла (45%), 55% в энергию химических связей АТФ (1440 кДж).
14. Суммарное уравнение полного расщепления глюкозы записывается так:
Это процесс дыхания.
Процессы поступления в организм из внешней среды кислорода, использование его клетками и тканями для окисления органических веществ и выделение из организма углекислого газа называется дыханием.
Выводы
1. Для синтеза АТФ в процессе гликолиза не нужны мембраны. Он происходит и в пробирке, если есть все ферменты и субстраты.
2. Для кислородного процесса требуются митохондриальные мембраны.
3. Расщепление 1 молекулы глюкозы до оксида углерода и воды обеспечивает синтез 38 молекул АТФ.
(В бескислородной стадии образуются 2 молекулы АТФ, а в кислородной - 36 молекул АТФ).
4. Когда нехватка кислорода, или повреждение митохондрий, то клетка, чтобы получить необходимую для жизни количество АТФ использует бескислородный процесс. Для этого ей нужно в 20 раз больше глюкозы, чем в норме.
Процесс выделения из организма продуктов обмена называют экскреция. Конечными продуктами расщепления углеводов и жиров является СО2 и Н2О, которые выводятся из организма.