Вспомните из учебника «Человек и его здоровье» что такое обмен веществ и превращение энергии в организме. Из каких двух противоположных процессов он состоит? Под действием каких веществ происходит расщепление питательных веществ в организме?
Основой жизнедеятельности клетки и организма являются обмен веществ и превращение энергии. Обмен веществ и превращение энергии — совокупность всех реакций распада и синтеза, протекающих в клетке или во всем организме, связанных с выделением или поглощением энергии. Обмен веществ и превращение энергии состоит из двух взаимосвязанных, но противоположных процессов — ассимиляции и диссимиляции (рис. 53).
Рис. 53. Схема взаимосвязей обмена веществ и превращения энергии в клетке
Две стороны обмена веществ и превращения энергии. Диссимиляция (от лат. диссимиляцио — разрушение, выделение) — это совокупность реакций распада и окисления в живом высокомолекулярных органических веществ до низкомолекулярных органических и неорганических. В процессе диссимиляции происходит освобождение энергии, заключенной в химических связях органических молекул и запасание ее в виде АТФ.
Диссимиляционные процессы — это дыхание, брожение, гликолиз. Основные конечные продукты при этом — вода, углекислый газ, аммиак, мочевина и молочная кислота.
Ассимиляция (от лат. ассимиляцио — усвоение) — это совокупность реакций синтеза высокомолекулярных органических веществ из низкомолекулярных органических или неорганических. В процессе ассимиляции происходит поглощение энергии, которая образуется в результате распада АТФ. Так, органические вещества, например углеводы, синтезируются в растительных клетках из углекислого газа, воды и минеральных солей.
Итак, основное вещество, которое обеспечивает все обменные процессы в клетке — это АТФ. В процессе диссимиляции происходят синтез молекул АТФ и запасание в них энергии. В процессе ассимиляции молекулы АТФ распадаются и выделяющаяся при этом энергия расходуется на синтез органических веществ. Все реакции обмена веществ превращения энергии в клетке ферментативные — т. е. идут в присутствии ферментов.
Типы обмена веществ. Единственный источник энергии на Земле — это Солнце. Благодаря солнечной энергии происходит первичный синтез органических веществ из неорганических — фотосинтез. Энергия Солнца аккумулируется в синтезированных органических веществах, превращаясь в энергию химических связей. В процессе питания организмы расщепляют органические вещества, а выделяющаяся при этом энергия запасается в молекулах АТФ. В дальнейшем она используется в реакциях ассимиляции.
По способу получения энергии и синтеза органических веществ все организмы делят на автотрофные и гетеротрофные (рис. 54). Автотрофные организмы, или автотрофы (от греч. аутос — сам и трофо — пища, питание) синтезируют органические вещества из неорганических. К автотрофам относят все зеленые растения и цианобактерии. Автотрофно питаются и хемосинтезирующие бактерии, использующие энергию, которая выделяется при окислении неорганических веществ, например серы, железа, азота.
Гетеротрофные организмы, или гетеротрофы (от греч. гетерос — другой и трофо — пища, питание) используют только готовые органические вещества.
Рис. 54. Поток веществ и превращение энергии в биосфере Земли
Источником энергии для них служит энергия, запасенная в органических веществах, получаемых с пищей и выделяющаяся при их распаде и окислении. К гетеротрофам относят все животные, грибы и большинство бактерий. При гетеротрофном питании организм поглощает органические вещества в готовом виде и преобразует их в собственные питательные вещества.
Процессы диссимиляции у организмов также различаются. Аэробным организмам, или аэробам (от греч. аэр — воздух и биос — жизнь) для жизнедеятельности необходим кислород. Дыхание для них является главной формой диссимиляции. Богатые энергией органические вещества в присутствии кислорода полностью окисляются до энергетически бедных неорганических веществ — углекислого газа и воды.
Анаэробным организмам, или анаэробам (от греч. а, ан — отрицательная частица) кислород не нужен: процессы их жизнедеятельности могут протекать в бескислородной среде. Органические вещества в этом случае расщепляются не полностью. Поэтому продукты их жизнедеятельности могут использовать другие организмы. Например, все молочнокислые продукты являются результатом жизнедеятельности анаэробных молочнокислых бактерий.
Большинство организмов на нашей планете — аэробы: все растения, животные (за исключением некоторых паразитов), основные группы грибов и бактерий. Число анаэробов значительно меньше: это многие почвенные микроорганизмы (бактерии и грибы), внутренние паразиты, утратившие способность использовать кислород в связи с образом жизни.
Обмен веществ и превращение энергии, диссимиляция, ассимиляция, автотрофные организмы (автотрофы), гетеротрофные организмы (гетеротрофы), аэробные организмы (аэробы), анаэробные организмы (анаэробы).
1.В чем сущность обмена веществ и превращения энергии? 2. Какие два процесса составляют обмен веществ и превращение энергии в живом? 3. Почему АТФ можно назвать универсальным источником энергии в реакциях обмена веществ и превращения энергии? 4. Что является основным источником энергии на Земле? 5. На какие группы подразделяют организмы по характеру используемой ими энергии и по источнику получения органических веществ? 6. Какие группы выделяют среди организмов по отношению к кислороду? 7. Почему фотосинтез можно назвать основным процессом, обеспечивающим жизнь на Земле?
Сравните между собой типы обмена веществ, протекающие у разных организмов. Перечертите в тетрадь и заполните таблицу.
ТИПЫ ОБМЕНА ВЕЩЕСТВ
|
Типы организмов по способу питания |
Примеры организмов разных царств |
Особенности процесса диссимиляции |