Ассимиляция диссимиляция как основа самообновления. Дать сравнительную характеристику процессов ассимиляции и диссимиляции в клетке и показать их взаимосвязь. Ассимиляция в биологии - это что
В обмене веществ выделяют два этапа: ассимиляцию и диссимиляцию . Ассимиляция (уподобление) включает в себя поступление в организм продуктов питания (и кислорода), предварительную переработку этих веществ (пищеварение), всасывание продуктов пищеварения (и кислорода) в кровь, распределение их по организму и поступление в клетки. Завершается ассимиляция синтезом специфических для организма молекул: структурных веществ, запасных источников энергии, веществ – регуляторов.
К ассимиляции близко по смыслу понятие анаболизм , часто их даже отождествляют. Однако, точнее называть анаболизмом важнейший этап ассимиляции – синтез из продуктов пищеварения специфических для организма веществ. В соответствии с этим термин анаболики применим к любым веществам, оказывающим стимулирующее влияние на процессы синтеза специфических для организма веществ.
Диссимиляция - распад веществ организма на конечные продукты обмена веществ и удаление из организма. Расщепление веществ в процессе пищеварения обеспечивает усвоение пищевых продуктов и может быть относено к ассимиляции. Так, например, усвоение пищевых белков невозможно без их предварительного расщепления на аминокислоты, которые затем поступают в кровь, разносятся ею по организму, поступают в клетки и используются для синтеза белков и других веществ.
Некоторые конечные продукты пищеварения могут не включаться в процессы ассимиляции, а расщепляться до конечных продуктов обмена веществ. Например, образовавшаяся в процессе пищеварения сложных углеводов глюкоза может использоваться в качестве источника энергии и расщепляться до СО 2 и Н 2 О. В этом случае пищеварительные превращения могут рассматриваться как начальный этап диссимиляции. Процессы, которые могут быть частью как ассимиляции, так и диссимиляции, получили название амфимолические.
За расщеплением тканевых белков на аминокислоты, как правило, следует их дальнейшая деградация. Т.е. отдельные этапы ассимиляции и диссимиляции могут быть представлены одинаковыми химическими превращениями.
Термин катаболизм , который нередко отождествляется с диссимиляцией, по существу, характеризует химическую часть диссимиляции – деградацию веществ организма на конечные продукты обмена веществ.
Ассимиляция и диссимиляция не два самостоятельных процесса, а две стороны одного процесса, теснейшим образом взаимосвязанные и взаимозависимые. Так, синтез специфических для организма веществ, происходящий в процессе ассимиляции, требует затрат значительных количеств энергии. Эту энергию организм получает, главным образом, в процессе аэробного биологического окисления – составной части процесса диссимиляции. Т. е. усилению процесса ассимиляции обязательно сопутствует усиление диссимиляции.
С другой стороны, интенсивно идущие процессы диссимиляции, заключающиеся в усиленном распаде веществ организма, являются мощным стимулом для процессов ассимиляции, обеспечивающих синтез этих веществ взамен распавшихся.
Этапы обмена веществ
Диссимиляция, как и ассимиляция, характеризуется многостадийностью превращений. Можно выделить три этапа превращений. На первом этапе макромолекулы углеводов, белков и липидов распадаются в процессах гидролиза на более простые вещества - мономеры. На этом этапе освобождается незначительное количество заключенной в них энергии – не более 1-3%.
Второй этап можно рассматривать как этап универсализации. Превращения углеводов, жиров и отчасти белков сходятся. Образуются единые промежуточные продукты, главным образом Ацетил-К 0 А. На этом этапе освобождается более значительное количество энергии – около 1/3 от исходных запасов.
Третий, заключительный этап превращений представляет собой аэробное окисление веществ, завершающееся образованием конечных продуктов обмена (СО 2 , Н 2 О, мочевины и др.), которые устраняются из организма. На этом этапе освобождается основное количество энергии – 2/3 потенциальной энергии исходных продуктов.
На рис. 1 представлены этапы расщепления питательных веществ в организме.
Рис. 1. Этапы катаболических превращений веществ в организме.
Та часть обмена веществ, которая заключается в химических превращениях (распаде, синтезе и т.п.) различных соединений, называется промежуточным обменом или метаболизмом , а вещества, участвующие в этих превращениях – метаболитами.
Поступление в организм продуктов питания и кислорода, а также выделение из организма конечных продуктов обмена веществ, принято называть обменом с внешней средой.
Достаточно широко распространено понятие функциональный обмен , под которым понимается комплекс химических превращений, обеспечивающих функциональную активность клетки, органа, ткани. Примером функционального обмена могут быть химические превращения, обеспечивающие мышечное сокращение, работу печени, почек и т.п. Функциональный обмен тесно связан с энергетическим обменом , поставляющим для него энергию. Под энергетическим обменом понимается комплекс превращений, обеспечивающих организм энергией в доступной для него форме – приводящих к синтезу АТФ и других подобных ему соединений.
Значение питательных веществ
Во всех живущих ныне организмах, от самых примитивных до самого сложного - человеческого организма, - обмен веществ и энергии - основа жизни.
В организме человека, в его органах, тканях, клетках идет непрерывный процесс созидания, образования сложных веществ. Одновременно с этим происходит распад, разрушение сложных органических веществ, входящих в состав клеток организма.
Работа органов сопровождается непрерывным их обновлением: одни клетки погибают, другие их заменяют. У взрослого человека в течение суток гибнет и заменяется 1/20 кожного эпителия, половина всех клеток эпителия пищеварительного тракта, около 25 г крови и т. д.
Рост, обновление клеток организма возможны только в том случае, если в организм непрерывно поступают кислород и питательные вещества. Питательные вещества - тот строительный, пластический материал, из которого строится живое.
Для построения новых клеток организма, их непрерывного обновления, для работы таких органов, как сердце, желудочно-кишечный тракт, дыхательный аппарат, почки и т. д., а также для совершения человеком работы нужна энергия. Эту энергию организм получает при распаде веществ клеток в процессе обмена веществ.
Таким образом, питательные вещества, поступающие в организм, служат не только пластическим, строительным материалом, но и источником энергии, так необходимой для жизни.
Под обменом веществ понимают совокупность изменений, которые претерпевают вещества от момента их поступления в пищеварительный тракт до образования конечных продуктов распада, выделяемых из организма.
Ассимиляция и диссимиляция
Обмен веществ представляет собой единство двух процессов: ассимиляции и диссимиляции. В результате процесса ассимиляции сравнительно простые продукты пищеварения, поступая в клетки, подвергаются химическим превращениям с участием ферментов и уподобляются необходимым организму веществам. Диссимиляция - распад сложных органических веществ, входящих в состав клеток организма. Часть продуктов распада вновь используется организмом, часть выводится из организма наружу.
Процесс диссимиляции также идет при участии ферментов. Во время диссимиляции высвобождается энергия. Именно за счет этой энергии строятся новые клетки, обновляются старые, функционирует сердце человека, совершается умственная и физическая работа.
Процессы ассимиляции и диссимиляции неотделимы друг от друга. При усилении процесса ассимиляции, особенно при росте молодого организма, усиливается и процесс диссимиляции.
Превращение веществ
Химические превращения пищевых веществ начинаются в пищеварительном тракте. Здесь сложные белки, жиры и углеводы расщепляются до более простых, способных всосаться через слизистую оболочку кишечника и стать строительным материалом в процессе ассимиляции. В пищеварительном тракте при переваривании высвобождается незначительное количество энергии. Вещества, поступившие в результате всасывания в кровь и лимфу, приносятся в клетки, где и претерпевают основные изменения. Образовавшиеся сложные органические вещества входят в состав клеток и принимают участие в осуществлении их функций. Энергия, освободившаяся при распаде веществ клеток, используется для жизнедеятельности организма. Не использованные организмом продукты обмена различных органов и тканей выделяются из него.
Роль ферментов во внутриклеточном обмене
Основные процессы превращения веществ совершаются внутри клеток нашего тела. Эти процессы лежат в основе внутриклеточного обмена. Решающая роль во внутриклеточном обмене принадлежит многочисленным ферментам клетки. Благодаря их деятельности с веществами клетки происходят сложные превращения, разрываются внутримолекулярные химические связи в них, что приводит к высвобождению энергии. Особое значение здесь приобретают реакции окисления и восстановления. Конечные продукты процессов окисления в клетке - углекислый газ и вода. При участии специальных ферментов осуществляются и другие типы химических реакций в клетке.
Освобождающаяся при этих реакциях энергия используется для построения новых веществ в клетке, для поддержания процессов жизнедеятельности организма. Основным аккумулятором и переносчиком энергии, используемой при многих синтетических процессах, является аденозинтрифосфорная кислота (АТФ). В молекуле АТФ содержатся три остатка фосфорной кислоты. АТФ используется во всех реакциях обмена, требующих затраты энергии. В молекуле АТФ при этом разрывается химическая связь с одним или двумя остатками фосфорной кислоты, освобождая запасенную энергию (отщепление одного остатка фосфорной кислоты приводит к освобождению около 42 000 дж на 1 грамм-молекулу).
Процесс превращения внешних веществ в энергию и совокупность реакций, в результате которых образуются сложные органические вещества, необходимые для жизнедеятельности организма, называется метаболизмом или обменом веществ. Основные процессы метаболизма - ассимиляция и диссимиляция, тесно взаимосвязанные между собой.
Метаболизм
Обмен веществ происходит на клеточном уровне, но начинается с процесса пищеварения и дыхания. В обмене веществ участвуют органические соединения и кислород.
Питательные вещества поступают с пищей в желудочно-кишечный тракт, и уже в ротовой полости начинают расщепляться. В результате пищеварения молекулы веществ попадают через кишечные ворсинкxи в кровь и разносятся каждой клетке. Кислород поступает в лёгкие при дыхании и также разносится кровяным потоком.
Ассимиляция и диссимиляция в метаболизме - два взаимосвязанных процесса, идущих параллельно:
- ассимиляция или анаболизм - совокупность процессов синтеза органических веществ с затратой энергии;
- диссимиляция или катаболизм - процесс распада или окисления, в результате которого образуются более простые органические вещества и энергия.
Диссимиляция называется энергетическим обменом, т.к. главная цель процесса - получение энергии. Ассимиляция называется пластическим обменом, т.к. высвободившаяся в результате диссимиляции энергия идёт на постройку организма.
ТОП-4 статьи которые читают вместе с этой
Клеточный обмен
Происходящие в клетке процессы ассимиляции и диссимиляции веществ играют важную роль для всего организма. Получение энергии из поступающих веществ происходит в митохондриях или цитоплазме. В ходе диссимиляции образуются молекулы АТФ (аденозинтрифосфат). Это универсальный источник энергии, который участвует в дальнейших процессах обмена веществ. Ход катаболизма на примере расщепления крахмала описан в таблице.
|
Диссимиляция |
Где происходит |
Результат |
|
Подготовительный |
Пищеварительный тракт |
Расщепление поступивших в организм белков, жиров, углеводов до более простых соединений: Белки - до аминокислот; Жиры - до жирных кислот и глицерина; Сложные углеводы (крахмал) - до глюкозы |
|
Гликолиз |
В цитоплазме |
Бескислородное расщепление глюкозы до пировиноградной кислоты с образованием энергии. Большая часть (60 %) энергии рассеивается в виде тепла, оставшаяся часть (40 %) используется для образования двух молекул АТФ. В дальнейшем без доступа кислорода пировиноградная кислота превращается в молочную кислоту |
|
Внутриклеточное дыхание |
В митохондриях |
Расщепление молочной кислоты с участием кислорода. Образуется углекислый газ - конечный продукт распада |
В состав АТФ входят:
- аденин - азотистое основание;
- рибоза - моносахарид;
- три остатка фосфорной кислоты.
Рис. 1. Формула АТФ.
АТФ является макроэргическим соединением и при гидролизе (взаимодействии с водой) высвобождает значительное количество энергии, которая идёт на восстановление и развитие организма, поддержание температуры тела, а также участвует в химических реакциях в процессе ассимиляции. Из более простых веществ в ходе анаболизма синтезируются сложные вещества, характерные для данного организма.
Примеры ассимиляции:
- рост клеток;
- обновление тканей;
- формирование мышц;
- заживление ран.
Рис. 2. Процесс метаболизма.
Процессы обмена веществ регулируются гормонами. Например, адреналин сдвигает обмен веществ в сторону диссимиляции, а инсулин - в сторону ассимиляции.
Автотрофы и гетеротрофы
Все живые организмы в зависимости от способа питания делятся на автотрофов и гетеротрофов. К автотрофам относятся растения и некоторые бактерии, которые синтезируют органические вещества из неорганических. Такие организмы самостоятельно создают все необходимые для жизнедеятельности вещества.
В растениях процесс ассимиляции называется фотосинтезом. В качестве источника энергии для синтеза органических веществ используется солнечный свет, а не АТФ.
Гетеротрофы - организмы, использующие для получения энергии и поддержания жизнедеятельности готовые органические соединения. К гетеротрофам относятся все животные, грибы, большинство бактерий и растения-паразиты. Органические вещества с пищей поступают в организм, где начинаются процессы анаболизма и катаболизма для высвобождения энергии и получения необходимых веществ.
Ассимиляция в биологии - это процесс, который играет важную роль в пищеварительной системе живого организма. Что же это такое? Допустим, вы сегодня съели еду, чтобы получить определенную энергию. Но вы когда-нибудь задумывались о том, как пища попадает из тарелки в клетки? После того как вы что-то съели, ваш организм начинает расщеплять пищу во время пищеварения, поглощает питательные вещества и распределяет их по клеткам во время ассимиляции, где они используются для роста и восстановления.
Что происходит после еды?
Чтобы понять, что такое усвоение пищи и ассимиляция в биологии, давайте сначала посмотрим, как мы перевариваем обычную еду. Возьмем такой пример, как чизбургер. Во время жевания происходит вымачивание, измельчение и превращение еды в болюс, который затем перемещается через пищевод в желудок, где уже сильные кислоты и ферменты разбивают его на части.
Углеводы и белки (булочка и мясо) начинают перевариваться раньше всех. Далее в тонком кишечнике жиры (сыр) начинают разрушаться до их отдельных компонентов, называемых жирными кислотами. На данный момент переваривание чизбургера завершено. Теперь пришло время, чтобы усвоить питательные вещества, поступившие в ваш организм.
Усвоение питательных веществ
Усвоение питательных веществ осуществляется в тонком кишечнике, который снабжен мелкими выступами, которые называются микроворсинками. Эти важные клетки принимают питательные вещества из кишечника и перекачивают его в кровь, которая доставляет их к телу. Чтобы понять этот процесс, давайте посмотрим на то, как конкретно усваиваются углеводы.
К тому времени, как углеводы, содержащиеся в булочке гамбургера, достигают тонкого кишечника, они разбиваются на сахар, известный как глюкоза. Микроворсинки содержат небольшие насосы, которые высасывают ее из просвета кишечника, и перемещают в его эпителиальные клетки. Однако, чтобы сахар поступил к остальной части тела, он должен войти в поток крови. Другая сторона кишечных эпителиальных клеток имеет еще один насос, который направляет глюкозу в кровеносные сосуды, которые окружают кишечник.
Слишком много глюкозы в крови может вызвать серьезные проблемы, поэтому часть ее доставляется в печень для хранения. Клетки этого жизненно важного органа хранят избыток сахара в виде гликогена. Оттуда глюкоза доставляется ко всем клеткам в организме, которые используют ее для создания клеточной энергии, или АТФ, необходимой для удовлетворения всех потребностей клеток и организма в целом. Питательные вещества - это не единственное, что необходимо для того, чтобы тело продолжало оставаться здоровым. Очень важным является достаточное употребление воды.
Ассимиляция в биологии - это что?
Биологическое усвоение представляет собой сочетание двух процессов, во время которых в клетки поставляются питательные вещества. Первый включает в себя поглощение витаминов, минералов и других химических веществ из пищи. В организме человека это делается с помощью физического (пероральное жевание и желудочное вспенивание) и химического распада (ферментов и кислот). Второй процесс, который называется биоассимиляцией, является химическим изменением веществ в крови, печени или клеточных выделениях.
Ассимиляция и диссимиляция в биологии
Диссимиляцией в биологии называют процесс распада органических соединений (белков, жиров, углеводов и т. д.) на простые вещества. Единство ассимиляции и диссимиляции обеспечивает обмен вещества и энергии, которая является краеугольным камнем жизнедеятельности и обеспечивает непрерывность обновления органического вещества в течение всего жизненного цикла организма.
Диссимиляция в растительных и животных организмах
Диссимиляция в растениях занимает центральное место в метаболизме целого ряда процессов, в том числе дыхания и гликолиза. Высвобождение энергии и используемый результат этих процессов необходим для существования жизненно важных признаков. Среди конечных продуктов диссимиляции лидирующие позиции занимают вода, газообразный диоксид углерода и аммиак.
Если у животных эти продукты в процессе накопления выделяются снаружи, то у растений углекислый газ (не в полной мере) и аммиак применяются для биосинтеза органики и являются исходным материалом для усвоения. Интенсивность процессов диссимиляции у растений изменяется в зависимости от стадии онтогенеза организма и зависит от некоторых других факторов.
Примеры биологической ассимиляции
Основным источником энергии для всего живого на планете является солнечное излучение. Все организмы, обитающие на Земле, могут быть разделены на автотрофные и гетеротрофные. Первая группа - это преимущественно зеленые растения, способные преобразовывать лучистую энергию от солнца и путем фотосинтеза получать органические соединения из неорганических веществ.
Остальные живые организмы, не считая некоторых микроорганизмов, способных получать энергию с помощью средств от химических реакций, усваивают уже сформированное органическое вещество и используют его в качестве источника энергии или в качестве структурного материала для создания органов. Время, когда происходит самая активная и интенсивная ассимиляция в биологии, - это молодой возраст у животных и вегетационный период у растений.
Метаболизм: единство двух процессов
Метаболизм представляет собой единство двух процессов: ассимиляции и диссимиляции. Усвоение является суммой всех процессов создания живой материи: поглощение клеткой веществ, поступающих в организм из окружающей среды, формирование более сложных химических соединений из более простых и так далее. Ассимиляция в биологии - это процесс, в котором клетки, использующие различные материалы, превращаются в живую материю. Диссимиляция - это разрушение живой материи, распад, расщепление веществ в клеточных структурах, в частности в белковых соединениях. Ассимиляция (примеры в природе - это фотосинтез, фиксация азота из почвы, поглощение питательных веществ при пищеварении) и диссимиляция неразрывно связаны между собой. Усвоение сопровождается увеличением процессов разрушения, которые, в свою очередь, подготавливают почву для ассимиляции.
Критерии оценивания заданий егэ по обществознанию от фипи
Кремний. Свойства кремния. Кремний: применение, химические и физические свойства Таблица менделеева как читаются химические элементы
Ферментативных реакций кинетика