Тема: Загальна характеристика обміну речовин. Енергетичний обмін та його етапи. Синтез АТФ.
Живі організми існують тому, що постійно
:
а) в них надходять поживні речовини із навколишнього середовища;
б) ці речовини перетворюються в організмі;
в) виводяться з організму продукти життєдіяльності.
Сукупність всіх цих процесів називається обмін речовин
(метаболізм).
1. Процеси поглинання із довкілля, засвоєння і накопичення хімічних речовин
, які необхідні для утворення сполук, необхідних організму, називаються асиміляцією
(біосинтезом).
У кожній живій клітині здійснюється величезна кількість хімічних реакцій. Всі вони відбуваються організовано і упорядковано. Кожна реакція відбувається у конкретно визначеному місці і за участю ферментів – каталізаторів, які розміщені на мембранах мітохондрій та ЕПС.
2. Розрізняють 2 типи реакцій у клітині:
І-ший тип – реакції синтезу білків, жирів, вуглеводів, нуклеїнових кислот, тобто асиміляція
.
ІІ-ий тип: - реакція розщеплення складних органічних речовин до менш складних сполук (СО2
і Н2
О), які супроводжуються виділенням енергії – дисиміляція.
3. Сукупність реакцій біосинтезу називають пластичним обміном
.
4. Сукупність реакцій розщеплення, що забезпечують клітину енергією, називають енергетичним обміном
.
5. енергетичний та пластичний обміни тісно пов’язані між собою та зовнішнім середовищем і в єдності становлять обмін речовин і енергії в кожній клітині і в організмі в цілому.
Процеси асиміляції не завжди врівноважені з процесами дисиміляції. Так, в організмах, що розвиваються, переважає асиміляція (накопичуються речовини і росте організм).
При інтенсивній фізичній роботі, нестачі поживних речовин та старінні переважають процеси дисиміляції.
Для живих організмів Землі основним джерелом енергії є сонячне світло.
6. Організми, здатні утворювати органічні сполуки з неорганічних називаються автотрофами
.
7. Організми, що використовують для утворення органічних сполук з неорганічних енергію світла називають фототрофами
(зелені рослини, ціанобактерії).
8. Організми, що використовують для утворення органічних речовин із неорганічних енергію хімічних реакцій називають хемотрофами
. (сіркобактерії, залізобактерії).
9. Організми, що використовують для утворення своїх органічних речовин органічні речовини, утворені іншими організмами (живі організми, їх рештки, продукти життєдіяльності), які вони одержують з їжею, називають гетеротрофами
.
10. Енергетичний обмін організмів здійснюється у три послідовних етапи:
а) підготовчий.
б) безкисневий (анаеробне дихання)
в) кисневий (аеробне дихання).
| № п/п | Етапи | Місце дії | Процеси енергетичного обміну | Звільнення і використання енергії |
| 1. | Підготовчий етап | у цитоплазмі клітин усіх організмів (у шлунково-кишковому тракті) | Крупні молекули б, ж. при участі ферментів розпадаються на дрібні молекули (мономери) білки ® до амінокислот, жири ® гліцерину і жири кислот, вуглеводи ® моносахарид??? н.кислоти ® до нуклеотидів ® до вільних азотистих основ, пентоз і фосфорної кислоти. | Енергія розсіюється у вигляді теплоти. |
| 2. | Безкисневий (анаеробний) гліколіз етап неповне розщеплення | в клітинах | Амінокислоти, глюкоза та інші речовини, що утворюються на підготовчому етапі, розщеплюються далі. | Розпад однієї молекули глюкози дає енергію, що забезпечує синтез 2х
молекул АТФ (виділяється 200 КДж енергії). |
| 3. | Кисневий (аеробний) етап | мітохондріамні мембрани. | Дві молекули молочної кислоти розщеплюються за участю АДФ і фосфорної кислоти. | Енергія від розпаду 2х
молекул молочної кислоти використовується для синтезу 36 молекул АТФ |
11. Найважливішим на безкисневому етапі енергетичного обміну є розщеплення в клітинах молекул
глюкози
шляхом гліколізу
на дві молекули піровиноградної (С3
Н4
О3
) або молочної кислоти (С3
Н6
О3
) у м’язових клітинах:
С6
Н12
О6
+ 2АДФ + 2Н3
РО4
®2С3
Н6
О3
+ 2АТФ + 2Н2
О
У процесі розпаду глюкози беруть участь 13 різних ферментів, фосфорна кислота і АДФ.
Під чол гліколізу виділяється » 200 кДж енергії . 84 кДж використовується на синтез 2х
молекул АТФ, а решта (116 кДж) використовується у вигляді теплоти.
Значення гліколізу
: організм дістає енергію в умовах дефіциту кисню.
Спиртове бродіння
– це один тип перетворення глюкози, коли вона розпадається на 2 молекули етилового спирту
(С2
Н5
ОН) та 2 молекули вуглекислого газу (СО2
)
С6
Н12
О6
+ 2Н3
РО4
+ 2АДФ = 2СО2
+ 2С2
Н5
ОН + 2АТФ + 2Н2
О
Молочнокисле (молочне) бродіння – вид безкисневого бродіння.
12. Після завершення гліколізу настає друга стадія – кисневе розщеплення
.
13. Процес кисневого розщеплення описується рівнянням:
2С3
Н6
О3
+ 6О2
+ 36АДФ + 36Н3
РО4
® 36АТФ + 6СО2
+ 42Н2
О
Це ® дихання
При
14. Сумарне рівняння повного розщеплення
глюкози
записується так:
Це ® процес дихання.
Процеси надходження в організм із зовнішнього середовища кисню, використання його клітинами і тканинами для окислення органічних речовин і виділення з організму вуглекислого газу називається диханням
.
Порівняння вивільненої енергії та кінцевих продуктів при спиртовому бродінні і диханні.
| Бродіння | Дихання | ||
| Глюкоза | Глюкоза | ||
| ¯ | ¯ | ||
| Піровиноградна кислота | Піровиноградна кислота | ||
| ¯ | ¯ | ¬О2
|
|
| СО2
|
СО2
|
||
| ¯ | ¯ | ||
| спирт | Н2
О |
||
| ¯ | ¯ | ||
| 2АТФ | 38АТФ | ||
Висновки:
1. Для синтезу АТФ у процесі гліколізу не потрібні мембрани. Він відбувається і в пробірці, якщо є всі ферменти і субстрати.
2. Для кисневого процесу потрібні мітохондріальні мембрани.
3. Розщеплення 1 молекули глюкози до оксиду вуглецю і води забезпечує синтез 38 молекул АТФ.
(у безкисневій стадії утворюються 2 молекули АТФ, а у кисневій – 36 молекул АТФ).
4. Коли недостача кисню, або пошкодження мітохондри, то клітина, щоб дістати необхідну для життя кількість АТФ використовує безкисневий процес. Для цього їй потрібно в 20 разів більше глюкози, ніж у нормі.
Процес виділення з організму продуктів обміну називають екскреція
. Кінцевими продуктами розщеплення вуглеводів
і жирів
є СО2
і Н2
О, які виводяться з організму.
ІІ. Закріплення знань.
ІІІ. Домашнє завдання.
Схема процесів перетворення речовин і енергії.
Енергетичні потреби організму
15. Організм витрачає енергію у 2х
напрямках:
І – на забезпечення процесів життєдільності в умовах фізіологічного спокою;
ІІ – на виконання різних видів фізичної роботи.
16. Для підтримання життєдіяльності організму необхідна значна кількість енергії. Для людини віком 20 років і вагою 70 кг необхідно 1700 ккал (7140 кДж) на добу. (при фізіологічному спокої) На виконання фізичної роботи ще додатково витрачає людина 4200-5040 кДж енергії на добу.
Таблиця
Добові витрати енергії у людей різних процесі
| Характер діяльності | Загальні витрати за добу в кДж |
Розумова праця Легка фізична праця Праця середньої важкості Важка фізична праця |
13 474 15 050 17 270 19 940 |
17. Роль печінки в обміні речовин
Вона бере участь у процесах: травлення, обміну речовин, захисну функцію.
Тут в печінці білки і вуглеводи перетворюються на жири. Жири на вуглеводи. Але вуглеводи і жири не можуть
перетворюватись на білки
, бо їх молекули не містять азоту, який є у білках.
18. Регуляція обміну речовин
Гормони залоз регулюють усі види обміну речовин: білків, жирів, вуглеводів, води і мінеральних речовин.
Щитовидні залози регулюють ріст і розумовий розвиток дітей.
Обмін води
Вода виділяється з потом, сечею, водяною парою при диханні.
За добу треба споживати » 2л. води. При високій температурі і важкій роботі – 4-5 л. води.
Обмін мінеральних речовин
В організмі людини виявлено 88 хімічних елементів таблиці Менделєєва. Всі вони є у їжі, крім NaCl (кухонна сіль). Тому її додають до їжі.
ТЕСТИ
до теми
“ОБМІН РЕЧОВИН ТА ЕНЕРГІЇ”
1. Енергетичний обмін – це:
а) сукупність реакцій біосинтезу речовин у клітині;
б) сукупність реакцій окислення і розпаду речовин у клітині.
2. Органоїди клітини, в яких відбувається біосинтез білка, - це:
а) мітохондрії
б) рибосоми
в) ядро.
3. Процеси, в результаті яких відбувається синтез органічних сполук, називають:
а) асиміляцією
б) дисиміляцією
в) метаболізмом.
4. Вода в організмі:
а) підтримує постійний склад крові;
б) основний будівельний матеріал клітини;
в) розчинник і середовище для хімічних реакцій.
5. Хімічні сполуки, які є джерелом енергії в клітині, - це:
а) вода;
б) жири;
в) білки;
6. при нестачі в організмі вітамінів розвивається…
а) авітаміноз;
б) гіпервітаміноз;
в) гіповітаміноз.