ОБМЕН ВЕЩЕСТВ И ПРЕВРАЩЕНИЕ ЭНЕРГИИ В КЛЕТКЕ
advertisement
§15 ОБМЕН ВЕЩЕСТВ И ПРЕВРАЩЕНИЕ ЭНЕРГИИ В КЛЕТКЕ 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, связанная с выделением или поглощением энергии. Обмен веществ и превращение энергии состоит из двух взаимосвязанных, но противоположных процессов — ассимиляции и диссимиляции. Высокомолекулярные органические вещества АТФ Энергия Низкомолекулярные органические и неорганические вещества Две стороны обмена веществ и превращения энергии. Диссимиляциями лат. диссимиляцио — разрушение, выделение) — это совокупность реакций распада и окисления в живых системах 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 от распада молекул АТФ. Так, органические вещества, например, углеводы образуются 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, питания и синтеза органических веществ все организмы делят на автотрофные и гетеротрофные. 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. 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 гетеротрофной ассимиляции 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 присутствие кислорода полностью окисляются до энергетически бедных неорганических веществ — углекислого газа и воды. Анаэробным организмам, или анаэробам (от греч. a an — 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.
