Обмен веществ и энергии: метаболизм
🌿 Биология · 9 класс
Обмен веществ и энергии
Обмен веществ (метаболизм) — это совокупность всех химических реакций, протекающих в живом организме и обеспечивающих его жизнедеятельность: рост, развитие, размножение и поддержание постоянства внутренней среды. Метаболизм складывается из двух противоположных, но неразрывно связанных процессов — пластического и энергетического обмена.
Пластический обмен (ассимиляция)
Пластический обмен, или анаболизм, — это совокупность реакций синтеза сложных органических веществ из более простых. При этом энергия не выделяется, а поглощается и запасается в химических связях. Примеры пластического обмена — биосинтез белка, фотосинтез, синтез углеводов и липидов. Эти процессы строят тело организма и создают запас веществ.
Энергетический обмен (диссимиляция)
Энергетический обмен, или катаболизм, — это совокупность реакций расщепления сложных веществ на более простые с освобождением энергии. Часть энергии рассеивается в виде теплоты, а часть запасается в молекулах АТФ (аденозинтрифосфорная кислота) — универсальном аккумуляторе энергии клетки.
Связь двух обменов
Пластический и энергетический обмен идут одновременно и зависят друг от друга. Реакции синтеза требуют энергии, которую даёт диссимиляция. А для расщепления нужны ферменты и вещества, созданные в ходе ассимиляции. Связующим звеном служит АТФ.
| Признак | Пластический обмен | Энергетический обмен |
|---|---|---|
| Суть процесса | Синтез сложных веществ | Распад сложных веществ |
| Энергия | Поглощается | Освобождается |
| Роль АТФ | Расходуется | Образуется |
| Пример | Биосинтез белка | Дыхание |
Этапы энергетического обмена
Энергетический обмен у большинства организмов проходит в три этапа.
- Подготовительный — крупные молекулы расщепляются на мономеры в пищеварительном тракте или лизосомах; энергия рассеивается как теплота.
- Бескислородный (гликолиз) — глюкоза в цитоплазме расщепляется до пировиноградной кислоты с образованием 2 молекул АТФ.
- Кислородный — в митохондриях продукты окисляются до углекислого газа и воды с выходом ещё 36 молекул АТФ.
Суммарное уравнение полного окисления глюкозы можно записать так:
C_6H_12O_6 + 6 O_2 → 6 CO_2 + 6 H_2O + 38 АТФ
Значение АТФ
АТФ — универсальный аккумулятор энергии всех живых клеток. Энергия запасается в особых, богатых энергией связях между остатками фосфорной кислоты. При отщеплении концевого остатка АТФ превращается в АДФ и освобождает энергию, которая идёт на работу мышц, синтез веществ, проведение нервных импульсов. При избытке энергии происходит обратный процесс — АДФ вновь превращается в АТФ. Так клетка непрерывно расходует и восстанавливает запас энергии.
Обмен веществ у разных организмов
По способу питания организмы делят на две группы. Автотрофы сами создают органические вещества из неорганических, используя энергию света (растения) или химических реакций (некоторые бактерии). Гетеротрофы получают готовые органические вещества с пищей (животные, грибы, большинство бактерий). Однако энергетический обмен у тех и других идёт сходно — через окисление органических веществ с образованием АТФ.
Частая ошибка. Пластический обмен путают с энергетическим. Запомни: если вещества строятся и энергия тратится — это пластический обмен; если вещества распадаются и энергия выделяется — энергетический.
Кратко о главном
- Метаболизм — единство пластического и энергетического обмена.
- Пластический обмен синтезирует вещества и поглощает энергию.
- Энергетический обмен расщепляет вещества и освобождает энергию.
- Связующее звено двух процессов — молекулы АТФ.
- Полное окисление одной молекулы глюкозы даёт 38 молекул АТФ.