Биология Пластический и энергетический обмен

Материалы к уроку

Конспект урока

Пластический и энергетический обмен

Организму для построения новых структур и получения энергии постоянно необходимы питательные вещества, вода, кислород и минеральные соли. В процессе жизнедеятельности образуются конечные продукты метаболизма, которые зачастую оказываются токсичными и удаляются из организма. Совокупность всех этих химических реакций называется обменом веществ. Он состоит из двух взаимосвязанных  одновременно протекающих процессов: пластического и энергетического обмена.

В ходе пластического обмена, или ассимиляции в организм поступают вещества, из которых образуются новые структуры, то есть происходит биосинтез. При энергетическом обмене, или диссимиляции происходит распад и окисление органических веществ, получение из них энергии. Энергия частично рассеивается по организму в виде тепла, но основная часть идёт на синтез АТФ. Если клетка нуждается в энергии, АТФ разрушается и высвободившаяся энергия расходуется на протекание процессов жизнедеятельности.

Суточные затраты энергии каждого человека индивидуальны и зависят от характера деятельности, массы, возраста, условий жизни и т.д. Энергия расходуется даже при полном физиологическом покое, а при мышечных нагрузках расход повышается.

Согласно современной теории сбалансированного питания, количество потребляемой пищи должно соответствовать энергетическим затратам организма. Установлено, что при сжигании 1 г углеводов и 1 г белков освобождается 17220 Дж, а 1 г жира — 39060 Дж.

 

Для получения энергии все питательные вещества должны расщепиться до более простых соединений: белки — до аминокислот, углеводы — до глюкозы, жиры — до глицерина и жирных кислот. Эти процессы происходят под действием ферментов и определяют подготовительный этап обмена веществ.

Белки под действием пищеварительных ферментов распадаются до аминокислот, которые всасываются в тонком кишечнике и с током крови разносятся по всему организму. В особых структурах клетки — рибосомах, происходит синтез новых белков, необходимых организму.

При распаде аминокислоты образуют воду, углекислый газ и аммиак, который в печени превращается в мочевину, а затем выводится из организма в составе мочи. Углекислый газ выводится в процессе дыхания.

Углеводы под действием ферментов желудочно-кишечного тракта распадаются до глюкозы, которая, всосавшись через ворсинки тонкого кишечника, с током крови разносится по всему организму. При распаде глюкозы образуются углекислый газ и вода, а также выделяется энергия. Пройдя через печень, глюкоза откладывается там в виде гликогена. Когда в организме наблюдается нехватка глюкозы, гликоген снова превращается в глюкозу, тем самым восполняя её недостаток.

Жиры в кишечнике расщепляются до глицерина и жирных кислот и всасываются в лимфатические капилляры ворсинок тонкой кишки и далее с током лимфы поступают в кровь. В виде мельчайших капелек жиры разносятся по всему организму и откладываются в подкожной жировой клетчатке и прослойке между органами, а часть служит для получения энергии.

Так, большая часть энергетических потребностей мышц, печени, почек покрывается за счёт окисления жиров. Продукты распада жиров (углекислый газ и вода) выводятся таким же путём, как продукты расщепления углеводов.

Организму нужны не только белки, жиры и углеводы, но и минеральные соли, микроэлементы, содержащиеся в организме в ничтожно малых количествах (долях миллиграмма). В теле человека содержатся почти все элементы периодической системы, но, к сожалению, роль многих из них до сих пор не изучена. В организме находятся разные макроэлементы. В сутки в организм должно поступать: 4,4 г натрия, 5 г хлора, 2 г калия, 1 г кальция, 1 г фосфора, 0,2 г железа.

Попадая в организм, минеральные вещества не расщепляются в кишечнике, а сразу всасываются и разносятся с кровью к различным органам и тканям.

Важнейшее место в обмене веществ организма занимает вода. Взрослый человек на 65 % состоит из воды, а человеческий зародыш содержит около 90 % воды.

Без воды человек в состоянии прожить 5-6 дней, в то время как без еды люди могут обходиться около 50 дней. В результате обмена веществ в сутки расходуется 2 — 2,5 л воды. Часть этого объёма человек восполняет пищей, но около 1,5 л организм должен получать в виде жидкости.

Итак, в нашем организме непрерывно происходят сложные биохимические процессы, сопровождающиеся превращением энергии. Эти процессы и составляют обмен веществ.

Остались вопросы по теме? Наши репетиторы готовы помочь!

  • Подготовим к ЕГЭ, ОГЭ и другим экзаменам

  • Найдём слабые места по предмету и разберём ошибки

  • Повысим успеваемость по школьным предметам

  • Поможем подготовиться к поступлению в любой ВУЗ

Выбрать репетитораОставить заявку на подбор

Пластический и энергетический обмен. Биология 8 класс Сонин, Сапин



Вопрос 1.

Какие процессы происходят в клетке?

В организме человека, в каждой его клетке, происходят сложные химические превращения, образуются одни вещества, разрушаются другие. Для одних процессов необходима энергия, в ходе других она, наоборот, выделяется.

Вопрос 2. Что является внешним проявлением жизненных процессов?

Проявлением жизненных процессов, протекающих в клетках, является обмен веществ между организмом и окружающей средой. Из внешней среды организм получает кислород, органические вещества, минеральные соли, воду. Во внешнюю среду отдает конечные продукты обмена веществ: углекислый газ, излишек воды, минеральных солей, а также мочевину, соли мочевой кислоты и некоторые другие вещества.

Вопрос 3. Что получает организм из внешней среды?

В процессе этого обмена наш организм получает необходимую для жизни энергию, заключенную в органических веществах (продуктах животного и растительного происхождения). Часть образующейся энергии организм отдает в окружающее пространство: она рассеивается в виде тепла.

Обмен веществ между организмом и окружающей средой — необходимое условие существования живых организмов, это один из основных признаков живого.

Вопрос 4. Какие вещества организм выделяет во внешнюю среду?

Часть образующейся энергии организм отдает в окружающее пространство: она рассеивается в виде тепла. Также продукты обмена, углекислый газ и др.

Вопрос 5. Что называется пластическим обменом?

Пластический обмен (от греч. «пластика» — лепить) — совокупность процессов, приводящих к усвоению веществ и накоплению энергии.

Вопрос 6. Что происходит в организме за счет пластического обмена?

За счет пластического обмена происходит рост, развитие и деление каждой клетки.

Вопрос 7. В чем суть энергетического обмена?

Процесс, в ходе которого происходит распад части поступающих в клетки органических веществ с выделением энергии, называется энергетическим обменом.

Так необходимая для организма энергия поступает в организм с пищей, содержащей сложные органические вещества. В результате целого ряда превращений эти вещества, но уже в более простом, доступном для организма виде, попадают в клетки. Здесь они расщепляются. Например, глюкоза— до воды и углекислого газа. Освободившаяся при этом энергия используется клетками для поддержания своей жизнедеятельности или выполнения той или иной работы: сокращения мышц, проведения нервных импульсов, создания новых веществ.

Вопрос 8. Какова биологическая роль энергетического обмена?

Освободившаяся энергия при энергетическом обмене используется клетками для поддержания своей жизнедеятельности или выполнения той или иной работы. Для поддержания жизни всего организма.

Вопрос 9. Что называется обменом веществ и энергии?

Обмен веществ и энергии – важнейшая функция живого организма и один из важнейших признаков жизни. Заключается в поступлении в организм веществ, необходимых для построения и обновления структурных элементов клеток и тканей, а также выработке энергии для обеспечения жизненных процессов, и в удалении из него образовавшихся продуктов распада.

ПОДУМАЙТЕ

Почему пластический и энергетический обмены неразрывно связаны между собой и являются двумя сторонами единого процесса обмена веществ и энергии?

Процессы пластического и энергетического обменов происходят одновременно, они тесно взаимосвязаны. Это две стороны единого процесса обмена веществ и энергии.

Если смотреть по порядку, то усвоение веществ организмом это пластический обмен, распад части поступающих в клетки органических веществ с выделением энергии это энергетический обмен, накопление энергии в клетках это энергетический обмен, а при этом идет рост и развитие молодого организма, а это пластический обмен.

Т. е. пластический и энергетический обмены – это части одного глобального и сложного процесса (процесс обмена веществ и энергии), который проходит в организме.

Microplastics Morph Cell Metabolism — Eos

Крупные пластмассы никогда полностью не распадаются на составные части; они просто становятся меньшими кусочками пластика. Этот микропластик не только поступает из рек в океан, но и присутствует в каждой экосистеме. Они под дождем. Они душат морских обитателей. Они заглушают мангровые леса. Они на вершинах гор и на дне мира. Таково влияние этой непреходящей субстанции, которая произвела революцию в человеческом мире.

От еды до фекалий, ученые знают, что люди потребляют крошечные осколки пластика. По мере того, как эти пустяковые фрагменты пересекают человеческий кишечник, они могут проплыть мимо как добродушные наблюдатели на пути к экскрементам. С другой стороны, появляется все больше доказательств того, что они высаживаются и нарушают тонкий баланс в толстой кишке, где обитают триллионы микроорганизмов.

«Нам нравится считать микропластик инертными частицами», — сказал Элисео Кастильо, иммунолог из Медицинской школы Университета Нью-Мексико, который представил результаты своей группы на ежегодном собрании Геологического общества Америки (GSA) в 2021 году. (Презентация была задним числом отозвана из-за неуплаты регистрационного взноса. ) Ранее он говорил на эту тему в серии вебинаров Общества токсикологии в апреле.

Однако, если эти микропластики прорвут трехуровневую защиту кишечника — микробы, слизь и один слой эпителиальных клеток — вторгшиеся пластики столкнутся с часовыми иммунной системы, называемыми макрофагами. В статье, опубликованной в Cell Biology and Toxicology, Кастильо и его коллеги показали, как микропластик изменяет механизмы генерации энергии макрофагами. В своем выступлении на GSA он исследовал, как подобные эффекты могут распространяться через защитные слои кишечника, ослабляя саму микробиоту, которая служит первой линией защиты толстой кишки.

Метаболизм трансформирующихся макрофагов

«Есть тысячи статей о микропластике, — сказал Кастильо, — и многие из них касаются беспозвоночных[ов]». Заинтересовавшись тем, как млекопитающие взаимодействуют с микропластиком, его команда сосредоточилась на мышах, макрофаги иммунной системы которых похожи на наши. Эти специализированные клетки стоят на страже по всему телу, от мозга до легких, от кожи до кишечника, готовые отреагировать на любое телесное нарушение. Кастильо объяснил, что если злоумышленник проникнет через трехслойную защиту толстой кишки, «макрофаг съест его».

«Эти микропластики не разрушались, а макрофаги были еще живы».

Кастильо и его команда добавили микропластик в мышиные макрофаги, которые быстро поглотили изменяющие форму иммунные клетки. «По прошествии 3 дней мы заметили, что микропластик все еще находится в этих клетках», — сказал он. Как правило, когда макрофаг поглощает мертвые клетки и внедрившиеся микроорганизмы, он пережевывает мусор (процесс, называемый фагоцитозом) и выбрасывает отходы либо для повторного использования, либо для уничтожения. Однако, по словам Кастильо, «эти микропластики не разрушались, а макрофаги все еще были живы». Более того, макрофаги с микропластиком внутри изменили свой метаболизм — биохимические реакции, которые поддерживают жизнь и энергию клетки.

Для большинства эукариот — любого организма, ДНК которого заключена в ядре клетки, — типичный метаболический путь включает преобразование сахара и кислорода в энергию (клеточное дыхание). Однако клетки также могут переключаться на другой тип метаболизма, который не требует кислорода, сказал Кастильо. В этом случае сахар расщепляется в процессе, называемом анаэробным (бескислородным) гликолизом, который производит меньше энергии на молекулу сахара, чем клеточное дыхание.

То, использует ли клетка дыхание или гликолиз, влияет на ее иммунный ответ, сказал Кастильо. Он объяснил, что макрофаги, зависящие от гликолиза, в том числе и микропластики, производят молекулы, способствующие воспалению. Более того, макрофаги, содержащие микропластик, демонстрировали более медленное дыхание, возможно, из-за повреждения.

Копья, а не сферы

Многие микробы в нашем кишечнике могут жить только в бескислородной среде и особенно уязвимы для микропластиковых копий.

В типичных исследованиях микропластика, сказал Кастильо, «мы используем микросферы». Однако в окружающей среде микропластик с меньшей вероятностью будет проявляться в виде сфер, чем в виде волокон, которые могут легко проколоть клетку или проникнуть между ними, сказал он.

В толстой кишке содержится больше микроорганизмов, чем в любой другой части пищеварительного тракта. Эти микробы — кишечный микробиом — расщепляют волокна и производят молекулы, которые использует наш организм. По словам Кастильо, многие из них могут жить только в бескислородной среде и особенно уязвимы для микропластиковых копий. По его словам, под натиском кислорода погибают анаэробные микробы. Микробное разнообразие падает, и кишечник перестает быть здоровым.

Хроническая проблема, решение политики?

На основании неопубликованной работы по изучению экскрементов мышей, микропластик в кишечнике, скорее всего, не приведет к быстрому воспалению, но хроническое воздействие может быть вредным, сказал Кастильо. «Со временем… микропластик может начать наносить вред или изменять микробиоту, которая может начать изменять один слой клеток и/или иммунную систему кишечника, и это может постепенно привести к проблемам», — сказал он.

Иммунная система, хронически вырабатывающая молекулы, связанные с воспалением, может привести к системным проблемам, включая болезнь Альцгеймера, нейродегенерацию и заболевания легких, сказал Цунг Сяй, биоинженер и кардиолог из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, который не участвовал в исследовании. . По его словам, если механизмы, лежащие в основе этих воспалительных реакций или нарушения микробиоты кишечника, могут быть выяснены, такой анализ может предоставить политикам возможность отреагировать на эти проблемы.

Кастильо согласился с Сяем. «Я не хочу пугать людей, но мы считаем важным сообщить о наших выводах общественности», — сказал он. «Возможно, это экологическая проблема, и Конгресс может вмешаться и… решить ее как можно скорее».

— Алка Трипати-Ланг (@DrAlkaTrip), научный писатель

Образец цитирования: Трипати-Ланг, А. (2021), Метаболизм клеток морфа микропластика, Эос, 102, https://doi.org/10.1029 /2021EO210617. Опубликовано 24 ноября 2021 г.
Текст © 2022. Авторы. CC BY-NC-ND 3.0
Если не указано иное, изображения защищены авторским правом. Любое повторное использование без явного разрешения владельца авторских прав запрещено.

Что такое обмен веществ?

Вы успешно добавили оповещения. Вы получите электронное письмо, когда будет опубликован новый контент.

Щелкните здесь, чтобы управлять оповещениями по электронной почте

Нам не удалось обработать ваш запрос. Пожалуйста, повторите попытку позже. Если у вас по-прежнему возникает эта проблема, свяжитесь с нами по адресу [email protected].

Метаболизм — это набор химических реакций, происходящих в клетках живых организмов для поддержания жизни. Метаболические процессы приводят к росту и размножению и позволяют живым организмам сохранять свои структуры и реагировать на окружающую среду. Все химические реакции, протекающие в живых организмах, от пищеварения до транспорта веществ из клетки в клетку, могут быть частью обмена веществ.

Промежуточный или промежуточный метаболизм — это термин, обозначающий транспорт веществ в различные клетки и между ними.

Как это работает

Существует две категории метаболизма: катаболизм и анаболизм. Катаболизм — это расщепление органического вещества, а анаболизм использует энергию для построения компонентов клеток, таких как белки и нуклеиновые кислоты.

Химические реакции в метаболическом процессе организованы в метаболические пути, посредством которых одно химическое вещество через ряд стадий превращается в другое химическое вещество. Ферменты помогают в этом процессе, облегчая реакции и выступая в качестве катализаторов протекающих реакций. Реакции не происходили бы без ферментов, которые реагируют на сигналы между клетками и регулируют метаболические пути. Скорость метаболизма называется скоростью метаболизма.

Метаболизм живого организма позволяет ему определить, какие вещества питательны и полезны, а какие ядовиты.

Некоторые другие химические вещества и части организма, участвующие в метаболическом процессе, включают аминокислоты, белки, липиды, углеводы, нуклеотиды, коферменты, минералы и кофакторы.

Метаболический синдром

Метаболический синдром описывает группу черт и привычек, повышающих риск ишемической болезни сердца, диабета и инсульта. Факторы риска включают избыток жира в желудке, высокий уровень триглицеридов, низкий уровень холестерина ЛПВП, также известный как «хороший холестерин», высокое кровяное давление и высокий уровень сахара в крови натощак.

Эти факторы обычно встречаются вместе. Однако для постановки диагноза метаболического синдрома у пациентов должно быть не менее трех из них.

У человека с метаболическим синдромом риск развития сердечных заболеваний удваивается, и вероятность того, что у него будет диагностирован диабет, в пять раз выше, чем у человека без метаболического синдрома. Это становится все более распространенным в результате роста показателей ожирения среди взрослых. Можно предотвратить или отсрочить метаболический синдром с помощью здорового питания и физических упражнений.

Дополнительную информацию можно найти на следующих веб-сайтах:

http://bloodjournal.hematologylibrary.org/cgi/collection/gene_expression

http://www.nlm.nih.gov/medlineplus/ency/article/003706.