§ 24. Общая характеристика обмена веществ и преобразование энергии



1. Какие понятия пропущены в биологических «уравнениях» и заменены вопросительными знаками?

Обмен веществ = пластический обмен + энергетический обмен

Анаболизм + катаболизм = метаболизм

Ассимиляция + диссимиляция = обмен веществ

2. Какие процессы называют ассимиляцией и диссимиляцией? Приведите примеры.

Совокупность реакций синтеза сложных органических веществ из более простых соединений называется ассимиляцией или анаболизмом или пластическим обменом. Процессами пластического обмена являются: фотосинтез, биосинтез ДНК (репликация), биосинтез РНК, белков, липидов, полисахаридов и т. д. Процессы расщепления сложных органических веществ до более простых соединений сопровождаются выделением (высвобождением) энергии их химических связей называются диссимиляцией или катаболизмом или энергетическим обменом. К энергетическому обмену относится брожение и клеточное дыхание.

3. Чем автотрофные организмы принципиально отличаются от гетеротрофных?

Автотрофные организмы способны сами синтезировать органические вещества из неорганических. Гетеротрофные организмы получают органические вещества только из продуктов питания.

4. Для осуществления каких процессов организмы используют энергию АТФ?

Молекулы АТФ, синтезированные в ходе реакций энергетического обмена, служат поставщиками энергии для процессов синтеза органических веществ, активного транспорта веществ через плазмалемму, деления клеток, передачи нервных импульсов. Благодаря энергии АТФ поддерживается постоянная температура тела у птиц и млекопитающих, осуществляются все виды движения (в том числе и мышечного) и т. д.

5. В каких случаях процессы энергетического обмена в организме преобладают над процессами пластического обмена и наоборот?

Процессы ассимиляции не всегда уравновешены процессами диссимиляции. Так, в молодых организмах преобладают процессы ассимиляции. Благодаря этому обеспечивается накопление веществ, интенсивный рост и развитие организма. В старом организме, как правило, преобладают процессы диссимиляции. То же самое наблюдается при высоких физических нагрузках и недостатке питательных веществ. Если не компенсировать энергетические затраты усиленным питанием, произойдет постепенное истощение организма, ведущее в конце концов к его гибели. Интенсивность процессов энергетического и пластического обмена регулируется нервной системой и гормонами. Например, адреналин сдвигает баланс в сторону энергетического обмена, а инсулин и соматотропин (гормон роста) — в сторону пластического обмена.

6. Приведите примеры преобразования энергии в живом организме.

Вещества, поступившие в организм, подвергаются превращениям в результате различных биохимических реакций. Некоторые вещества используются клетками организма в качестве строительного материала, другие расщепляются и служат источником энергии. Конечные продукты расщепления выводятся из организма в окружающую среду.

7. Докажите справедливость утверждения: «Ассимиляция и диссимиляция — две стороны единого процесса обмена веществ и преобразования энергии в живых организмах».

Процессы пластического и энергетического обмена тесно связаны между собой. Многие вещества, образующиеся в ходе энергетического обмена, могут использоваться в пластическом обмене для синтеза более сложных органических веществ. И наоборот, продукты ассимиляции могут подвергаться расщеплению и служить источником энергии в процессах диссимиляции. АТФ, которая образуется в ходе энергетического обмена, расщепляется до АДФ и H3PO4 и служит источником энергии для реакций пластического обмена.

8. Суточная норма углеводов для взрослого человека составляет 5—8 г на 1 кг массы тела (в зависимости от энергетических затрат организма). При окислении 5 г углеводов выделяется 88 кДж энергии, что достаточно для нагревания 1 кг тела человека от температуры 36,6 С до температуры 62 . К чему могло бы привести разогревание клеток тела человека до такой температуры? Почему этого на самом деле не происходит?

При чрезмерном нагревании клеток тела человека в них нарушаются процессы синтеза белков, органоидов. Все это может привести к гибели клетки. Перегрева не происходит (в здоровом организме) поскольку энергия, полученная в результате окислении углеводов, затрачивается на синтез веществ в организме, его физическую работу.