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 свои 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 напротив друг друга.                                                           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.