САДЫКОВ БОРИС ФАГИМОВИЧ, к.б.н., доцент. Приглашаю на занятия по биологии и генетике. boris.sadykov@gmail.com; +7 (927) 32-32-052
САДЫКОВ БОРИС ФАГИМОВИЧ, к.б.н., доцент. Приглашаю на занятия по биологии и генетике. boris.sadykov@gmail.com; +7 (927) 32-32-052

Метаболизм

Здравствуйте, уважаемые читатели блога репетитора  биологии по Скайпу biorepet-ufa.ru.

Тема метаболизма или обмена веществ в клетке — это, можно сказать, «краеугольный камень» в понимании самих основ жизненных процессов, в описании того, что лежит вообще в основе жизни.

Мне, как репетитору биологии по Скайпу, приходится констатировать, что понимание проблемы клеточного метаболизма вызывает определенные трудности у многих.

Буквально на одной страничке этого поста с помощью  наглядной схемы  как «живет жизнь» попытаемся разобраться

           В чем возможные причины плохого усвоения данной темы  

На мой взгляд, вопросы  обмена веществ в клетке или клеточный метаболизм вызывают затруднения в понимании сути процессов не потому, что это что-то сверхсложное, а скорее всего из-за:

1) обилия синонимической терминологии, которая буквально затмевает сознание;

2) неправильного  двойственного понимания описываемого явления и   

3) отсутствия наглядного схематичного представления  метаболизма у организмов с разным типом питания (автотрофы, гетеротрофы).

Итак, по первому вопросу

Как репетитору  по биологии, мне давно стало понятно, что если все термины объединить в какую-то систему в одном месте, то все быстро становится на своим места. Через пару минут и вам тема метаболизма уже не будет казаться  свалкой терминов.

Если у термина «обмен веществ» всего один синоним — «метаболизм», то названия ВСЕГО ДВУХ разнонаправленных процессов, из которых складывается обмен веществ в клетке, включают по три наименования!

Синонимами термину пластический обмен (или СИНТЕЗ органических веществ) являются еще  термины ассимиляция и анаболизм.

Синонимами термину энергетический обмен (заключающемуся в РАСПАДЕ органических веществ с высвобождением энергии), являются еще и такие термины, как диссимиляция и катаболизм. Эти термины для удобства запоминания в табличке ниже расположены парами.… 

……….ОБМЕН  ВЕЩЕСТВ ИЛИ  МЕТАБОЛИЗМ

..…..Пластический………………. Энергетический

…….Ассимиляция…………………Диссимиляция

……..Анаболизм………………………Катаболизм

Синтез органических веществ……… ….Распад органических веществ с высвобожде-

с тратой запасенной энергии АТФ...…..нием энергии и запасание ее в виде АТФ..

                                                           По второму вопросу

В чем проявляется двойственность в определении описываемых явлений? Да в том, что в учебных руководствах  описанию процессов  синтеза органических веществ часто сопутствует такая фраза: «при пластическом обмене идет запасание энергии«.

Как же так, выше я привожу табличку для лучшего запоминания,   что   энергия высвобождается лишь в процессах распада органических веществ. На создание новых органических веществ она тратится. А тут говорится, что и при пластическом обмене она запасается. И как это понимать?

А так: надо иметь четкое разграничение между понятиями универсального, реального на любой момент времени жизни клетки источника энергии, каковыми являются молекулы АТФ и потенциально возможными источниками извлечения энергии из органических веществ клетки.

Итак, важно помнить, что   универсальный перманентный источник энергии в любых клетках, любых живых систем — аденозинтрифосфорная кислота  — АТФ, в макроэнергетических связях которой временно сосредотачивается большое количество энергии. Откуда берется эта энергия? В результате энергетического обмена при распаде потенциально богатых энергией органических веществ.

Эта энергия макроэнергетических связей АТФ тратится на осуществление процессов синтеза, поскольку    создаются богатые энергией органические вещества в пластическом обмене.

Любой многоклеточный организм существует пока в его клетках слаженно идут процессы расщепления поступивших веществ для выработки энергии и синтеза необходимых организму собственных веществ.         

            Третий момент — обещанная наглядность: схема как  «живет жизнь»   

                                                 Что здесь главное

*  В основании  жизни «лежат» совершенно особенные, присущие только живым системам органические вещества: крупные молекулы жиров (липидов), моно- и полисахариды (углеводы), и крупные гетерополимерные молекулы нуклеиновых кислот и белков, определяющие все разнообразие жизни на Земле.

* Существует всего два пути создания органических веществ в мире живого:

      у автотрофов — путем автотрофной ассимиляции  из неорганических веществ СО2, Н2О, NH3 за счет энергии солнечного света (у фототрофов) или энергии окисления неорганических веществ (у хемотрофов); Почему на схеме стрелка «автотрофная ассимиляция» имеет два цвета? Потому  что у автотрофных организмов внешние источники энергии  (красный цвет) и источники для создания органических веществ  (желтый цвет)  — разные.

   у гетеротрофов  — путем гетеротрофной ассимиляции  чужеродных  органических веществ за счет энергии окисления этих же веществ. Поэтому на схеме блок перевернутая трапеция «чужеродные органические вещества» — двухцветная. Это  отражает то, что для гетеротрофных организмов источник энергии для жизни  и источник создания собственных органических веществ один и тот же (чужеродные органические вещества).

*  Само по себе существование такого сложного состояния материи как «жизнь» требует затраты энергии двоякого рода: а) для поддержания организма — энергии поддержания   и б) для расширенного воспроизведения живой материи — функциональной энергии.

*   Всю эту энергию в клетках поставляют высокоэнергетические соединения, прежде всего АТФ, образующиеся в процессах диссимиляции  (расщепления) собственных органических веществ  (у любых организмов) или поступивших извне (как у гетеротрофов).

____________________________________________

Ну как? Совсем ведь не сложно, видя эту схемку перед глазами, запомнить, что материальной основой жизни, её фундаментом,  являются органические вещества.

А энергию:  одни организмов получают только за счет окисления органических веществ (гетеротрофы), а другие — способны еще использовать световую энергию (фототрофы) или энергию окисления неорганических веществ (хемотрофы). 

По теме пластического обмена необходимо хорошо  разбираться в процессах синтеза углеводов растениями при фотосинтезе и в биосинтезе белка.

Энергетическому обмену бескислородному у анаэробных организмов и кислородному (в митохондриях) у аэробных организмов  посвящена следующая статья.

   ***************************************

У кого есть вопросы по  статье к репетитору биологии по Скайпу,  замечания, пожелания — прошу в комментарии.

Репетитор по биологии Садыков Борис Фагимович, 1956 г. рождения. Кандидат биологических наук, доцент. Живу в замечательном городе Уфе. Преподавательский стаж с 1980 года. Репетитор биологии по Скайпу.
А. Общая биология | АнаболизмассимиляциядиссимиляциякатаболизмлизосомыМетаболизмобмен веществпластический обменрепетитор ЕГЭ по биологии по Скайпуэнергетический обмен | Отзывов (19)
Отзывов (19)
  1. Светлана

    Борис Фагимович, помогите мне разобраться с бактериями. Какие куда следует отнести. Меня интересуют клубеньковые, азотобактер, нитрифицирующие. Мои мысли: нитрифицирующие однозначно хемосинтетики, клубеньковые симбионты скорее автотрофы (аминоавтотрофы), азотобактер свободноживущие (аминоавтотрофы) значит клубеньковые и азотобактер автотрофы.

    Ответить
    • Борис Садыков

      Cветлана, это какой-то тест Вы разбираете? Где сами вопросы и ответы теста?
      Да, Вы абсолютно правы, что нитрифицирующие бактерии — это автотрофные бактерии (хемосинтетики).
      Но клубеньковые бактерии и азотобактер — это ГЕТЕРОТРОФНЫЕ организмы, способные к фиксации атмосферного азота N2. Азотфиксация — очень энергоемкий процесс, требующий больших количеств легкодоступных органических веществ — углеводов в качестве источника энергии. Эти углеводы клубеньковые бактерии получают в необходимом количестве за счет фотосинтеза растений, находясь непосредственно внутри клубеньков корней бобовых растений. Свободноживущему азотобактеру тоже необходимо огромное количество углеводов, поэтому он будет активно размножаться и фиксировать азот атмосферы только вблизи корней растений (в их ризосферной зоне), куда поступают продукты фотосинтеза.

      Ответить
      • Светлана

        Нет Борис Фагимович, это не тест, я сама хочу разобраться. Прочитала информацию вот на этом сайте student060101.narod.ru/index/0-3 про аминоавтотрофов.

        Ответить
        • Борис Садыков

          Да, действительно, но лишь с точки зрения ПИТАНИЯ АЗОТОМ нитрификаторы и любые азотфиксаторы — аминоавтотрофы. А с точки зрения деления всех организмов на автотрофов (способных самим создать органические вещества из неорганических) и гетеротрофов (нуждающихся в готовых органических веществах как источнике углерода и энергии), нитрификаторы — автотрофные (хемотрофные) организмы, а клубеньковые бактерии и любые другие азотфиксирующие (фиксирующие молекулярный азот воздуха N2) бактерии — гетеротрофные организмы.

          Ответить
          • Светлана

            Благодарю!

            Ответить
  2. StanislavNedoseev

    В организме процесс переваривания жиров начинается с реакции:
    1) гидролиза
    2) полимеризации
    3) гидрирования
    4) дегидрирования.
    Правильно ли я рассуждаю? Жиры — сложные эфиры трехатомного спирта глицерина и высших карбоновых кислот. Когда жир попадает в организм, то он начинает расщепляться с помощью реакции ГИДРОЛИЗА. Образуется глицерин и жирная кислота.

    Ответить
    • Борис Садыков

      Да, это гидролиз (или гидратация) — присоединение воды. Из одной молекулы жира образуется глицерин и ТРИ молекулы жирных кислот.

      Ответить
  3. Светлана

    Установите соответствие между характеристикой и видом обмена веществ. Вид обмена 1. пластический 2. Энергетический
    А) расщепление жиров в тонком кишечника
    Б) синтез гликогена из глюкозы
    В) потребление АТФ в процессе синтеза полимеров
    Г) окисление орг веществ с выделением углекислого газа
    Д) образование в мышцах молочной кислоты.
    Мой ответ:21122, но не совсем ясно с ответом Д)?

    Ответить
    • Борис Садыков

      Согласен с вами, Светлана, что под Д) авторам вопроса следовало бы написать не «образование», а накопление в мышцах молочной кислоты. Если так, то действительно это второй этап бескислородного энергетического обмена, когда ПВК (пировиноградная кислота) из-за недостатка кислорода не будет окисляться в цикле Кребса в митохондриях, а будет превращаться в цитоплазме клеток в молочную кислоту.

      Ответить
  4. Светлана

    Борис Фагимович, вопрос следующего содержания: в процессе обмена веществ в клетке энергия АТФ может использоваться для 1)выделения углекислого газа из клетки; 2)при расщеплении биополимеров; 3)на поступление веществ в клетку через мембрану; 4)для образования воды на кислородном этапе энергетического обмена. Я ответила 3. имея ввиду активный транспорт.

    Ответить
    • Борис Садыков

      Да, Светлана, остальные ответы не связаны с затратами АТФ.

      Ответить
  5. Игорь

    Борис Фагимович, помогите, пожалуйста! Почему при одинаковом количестве съеденной пищи один толстеет, а другой нет? Обычно все удивленно смотрят на тебя и говорят: «ты что не знаешь этого??!! У одного быстрый метаболизм, у другого- замедленный». Но где здесь ответ? Я чего-то не понимаю, что происходит с пищей, что у одного она в бока уходит, а у другого нет. И такое возможно даже если оба человека не занимаются спортом. Что происходит в организме при этом? Пожалуйста!

    Ответить
    • Борис Садыков

      Игорь, здесь и диетолог не даст 100% универсальный ответ. Дело не только в скорости метаболизма у разных людей, съедающих одинаковую пищу в равном количестве, но и в особенностях метаболических реакций у разных индивидуумов. У кого-то, например, углеводный обмен обеспечивает его организм в основном энергией и он не потолстеет даже от небольшого избыточного потребления сахаров, а у другого — и меньшее количество съеденного сахара приведет к образованию жировой клетчатки.

      Ответить
      • Игорь

        Интересно, а эта тема обсуждается серьезно и досконально в какой-либо науке или дисциплине? Ведь, по-моему, для тех же диетологов это очень актуально, и для тех, кто занимается спортом и хочет нарастить мышечную массу или просто лишний вес убрать! Где бы прочитать про это, не подскажете?

        Ответить
        • Борис Садыков

          Нет, не подскажу, но, думаю, немного покопавшись в инете, Вы найдете все, что Вас интересует.

          Ответить
  6. Слава

    Что-то в схеме мне непонятно с диссимиляцией и выработкой АТФ…. Справа вверху она отходит от «чужеродных органических веществ» и понятно, что это относится лишь к гетеротрофным организмам? А слева, разве это относится ко всем организмам? Фототрофы вырабатывают АТФ в процессе фотосинтеза, а не за счет реакций распада органических веществ?

    Ответить
    • Борис Садыков

      Да, Слава, диссимиляционная стрелка вверху имеет отношение лишь к гетеротрофам. А левая стрелка «Диссимиляция» действительно относится ко всем организмам.
      Да, фототрофные организмы в световую фазу фотосинтеза способны вырабатывать АТФ в хлоропластах, но это не означает, что они НЕ СПОСОБНЫ вырабатывать АТФ за счет окисления органических веществ в митохондриях своих клеток (ведь не всегда фотосинтез идет с нужной интенсивностью, процесс может ограничиваться и температурой и наличием воды).
      Растения такие же аэробы как аэробные гетеротрофы и тоже ДЫШАТ — поглощают О2 (а не только выделяют его в процессе фотосинтеза) для осуществления процессов окисления органических веществ и дополнительной выработки энергии в митохондриях своих клеток.

      Ответить
  7. Катерина

    Не могу удержаться…=)схема прекрасная…что, из чего, каким путём…прям перед глазами застыла=)

    Ответить
    • Борис Садыков

      Самому нравится, хотя сочинил я её ещё будучи аспирантом при подготовке к проведению семинарских занятий с первокурсниками.

      Ответить
Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *