2.Обмен веществ и функции.

3. Принципы регуляции обмена веществ.

Слайд 2

Взаимосвязь обмена веществ и энергии.

Обмен веществ заключаются:

1) в поступлении веществ в организм из внешней среды;

2) в усвоении и изменении их;

3) в выделении образующихся продуктов распада.

Слайд 3

Ассимиляция и диссимиляция

Посмотреть все слайды

Процесс обмена веществ

Это комплекс химических реакций живых организмов, протекающих в определенном порядке.

Обмен веществ – постоянный процесс живой клетки.

Выдающийся русский физиолог И.М.Сеченов писал: «Организм не может существовать без окружающей среды, дающей ему энергию».

Катаболизм (реакция расщепления) - это процесс расщепления органических веществ, богатых энергией.

Анаболизм (реакция синтеза) – это синтез различных макромолекул, с использованием энергии простых веществ, образованных при реакции катаболизма, а именно аминокислот, моносахаридов, жирных кислот, азотистых оснований и АТФ с НАДФ∙Н

Схема обмена веществ в клетке

Макромолекулы клетки: белки, полисахариды, липиды, нуклеиновые кислоты

Питательные вещества – источники энергии: углеводы, жиры, белки

Химическая энергия: АТФ, НАДФ

Анаболизм

Катаболизм

Новые молекулы: аминокислоты, сахар, жирные кислоты, азотистые основания

Энергетически бедные вещества распада: CO 2 , H 2 O, NH 2

Энергетический обмен клетки, или дыхание организма.

Синтез АТФ. Дыхание и горение .

При соединении веществ с кислородом идет процесс окисления , при расщеплении – процесс восстановления . Такие реакции живых организмов называют биологическим окислением.

АТФ. Дыхание и горение.

Если горение органических веществ при участии кислорода происходит в природе, то процесс дыхания живых организмов осуществляется в митохондриях . Энергия процесса горения выделяется в виде тепла . Энергия, образованная при дыхании, используется на поддержание жизнедеятельности и сохранение активности организма.

Дыхание можно описать так:

C 6 H 12 O 6 +6O 2 → 6CO 2 +6H 2 O+2881 кДж/моль

Процесс гликолиза

Процесс расщепления глюкозы с помощью ферментов, сопровождающейся выделением части накопленной в молекуле глюкозы энергии, называется гликолизом.

Процесс расщепления глюкозы делится на три этапа:

• Гликолиз
• Преобразование лимонной кислоты
• Цепь переноса электронов

Гликолиз, состоит из трех этапов: подготовительного, бескислородного, кислородного.

Подготовительный этап гликолиза

Здесь органические вещества, богатые энергией, под воздействием специальных ферментов расщепляются до простых веществ. Например, происходит расщепление полисахаридов до моносахаридов, жиров – до жирных кислот и глицерина, нуклеиновых кислот –до нуклеотидов, белков –до аминокислот.

Бескислородный этап гликолиза .

Состоит из 13 последовательных реакций, протекающих под воздействием ферментов. Исходный продукт реакции – 1моль C6H12O6 (глюкоза), в итоге реакции образуются 2 моля C 3 H 6 O 3 (молочной кислоты) и 2 моля АТФ. В данной реакции кислород вообще не участвует, поэтому этот этап и называется бескислородным . Обратите внимание на уравнение реакции:

C6H12O6+2H3PO4+2 АДФ → 2C3H6O3+2 АТФ +2H2O

В результате реакции образуется 200 кДж энергии, из них 40%, или 80кДж, запасается в двух молекулах АТФ, 120 кДж энергии, или 60%, сохраняется в клетке.

Кислородный этап гликолиза

Данная реакция от бескислородного расщепления отличается участием кислорода и полным расщеплением глюкозы с образованием конечных продуктов CO2 и H2O . В качестве начального продукта реакции участвуют 2 моля C3H6O3 (молочная кислота); в итоге синтезируются 36 молей АТФ.

2C3H6O3+6O2+36H3PO4+36 АДФ → 6CO2+36 АТФ +42H2O

Значит, основной источник энергии образуется в процессе кислородного этапа гликолиза (2600кДж)

Из 2600 кДж энергии, полученной в результате аэробного процесса гликолиза, на химические связи АТФ используется 1440 кДЖ, или 54%.

Суммарное уравнение реакции бескислородного и кислородного расщепления глюкозы выглядит так:

C6H12O6+6O2+38H3PO4+38 АДФ → 6CO3+38 АТФ +44H2O

Образованная в процессе бескислородного и кислородного расщепления энергия 80 кДж+1440кДж=1520кДж, или55%, сохраняется в виде потенциальной энергии, используется на жизненные процессы клетки, а 45% используется в виде энергии тепла.

• Энергия выделяется в процессе горения и дыхания. Реакция сгорания протекает в природе, а реакция дыхания – в митохондриях клетки.
• Энергия, используемая на жизненные процессы клетки, запасается в виде АТФ.
• Молекула АТФ синтезируется при кислородном и бескислородном расщеплении глюкозы.
• Энергия, образованная в процессе гликолиза, сохраняется на 55% в виде потенциальной энергии, а 45% переходит в энергию тепла.

Фотосинтез

Фотосинтез протекает в хлоропластах растений. В них содержится пигмент хлорофилл , придающий зеленый цвет растениям. Пигмент хлорофилл, поглощая синие и красные лучи, отражается зеленым цветом и придает соответствующую окраску растениям.

Фотосинтез имеет две фазы – световую и темновую . В световой фазе с помощью энергии солнечного света протекают реакции со ложным механизмом. К ним относятся: синтез АТФ, образование НАДФ∙Н, фотолиз воды

Фотосинтез играет важную роль в превращении энергии солнца в виде АТФ в энергию химических связей, что можно увидеть на схеме:

Фотосинтез

Энергия солнца АТФ Органическое вещество

Рост, развитие, движение и т.д.

В процессе фотосинтеза растения сохраняют энергию солнца в виде органических соединений, при дыхании молекулы питательных веществ расщепляются, высвобождая энергию. Эти явления дают энергию, необходимую для синтеза АТФ.

Темновая фаза фотосинтеза

В темновой фазе фотосинтеза большое значение имеет СО2 (оксид углерода). Моносахариды, дисахариды и полисахариды синтезируются с использованием энергии АТФ, НАДФ∙Н. Поскольку при синтезе данных органических веществ световая энергия не используется данных органических веществ световая энергия не используется, этот процесс называется темновой фазой фотосинтеза.

В темновой фазе в качестве начального продукта реакции участвует пятиуглеродный углевод (С 5). Образование трехуглеродного соединения (С 3) называют С 3 – циклом, или циклом Кальвина .

За открытие данного цикла американский биохимик М.Кальвин был удостоен Нобелевской премии.

В биосинтезе белка – сложном, многоступенчатом процессе – участвуют ДНК, иРНК, тРНК, рибосомы, АТФ и разнообразные ферменты.

Система записи генетической информации в ДНК (иРНК) в виде определенной последовательности нуклеотидов называется генетическим кодом

Транскрипция (буквально «переписывание») протекает как реакция матричного синтеза. На цепи ДНК, как на матрице, по принципу комплементарности синтезируется цепь иРНК, которая по своей нуклеотидной последовательности точно копирует (комплементарна) последовательность нуклеотидов матрицы – полинуклеотидной цепи ДНК, причем тимину в ДНК соответствует урацил в РНК.

ТРАНСЛЯЦИЯ

Следующий этап в биосинтезе белка – трансляция (лат. «передача») – это перевод последовательности нуклеотидов в молекуле иРНК в последовательность аминокислот в полипептидной цепочке.

• Сохранение постоянства внутреннего состояния.
• Одно из важнейших свойств организма.
• Обмен веществ и энергии осуществляется на всех уровнях организма.

Описание презентации по отдельным слайдам:

1 слайд

Описание слайда:

Презентация по анатомии на тему: Обмен веществ – как основное свойство живой системы Выполнила: Аминева Наталья, . г. Нижний Новгород 2015

2 слайд

Описание слайда:

3 слайд

Описание слайда:

Понятие обмена веществ Метаболизм или обмен веществ - набор химических реакций, которые возникают в живом организме для поддержания жизни. Эти процессы позволяют организмам расти и размножаться, сохранять свои структуры и отвечать на воздействия окружающей среды. Метаболизм обычно делят на две стадии: в ходе катаболизма сложные органические вещества деградируют до более простых; в процессах анаболизма с затратами энергии синтезируются такие вещества, как белки, сахара, липиды и нуклеиновые кислоты.

4 слайд

Описание слайда:

Обмен веществ и энергии это общее свойство всего живого, которое лежит в основе поддержания жизни. Живые организмы способны поглощать определенные вещества из окружающей среды, преобразовывать их, получать энергию за счет этих преобразований и выделять ненужные остатки этих веществ обратно в окружающую среду.

5 слайд

Описание слайда:

Все организмы представляют собой открытые системы, являющиеся устойчивыми лишь при условии непрерывного доступа к ним веществ и энергии извне.

6 слайд

Описание слайда:

7 слайд

Описание слайда:

Условия метаболизма Наличие энергии в виде АТФ. Наличие ферментов – биологических катализаторов. Функциональная активность органоидов, ответственных за проведение реакций окисления и синтеза. Чёткое управление со стороны клеточного ядра. Наличие исходных веществ.

8 слайд

Описание слайда:

Поступление питательных веществ и энергии из внешней среды 2 3 1 Преобразование этих веществ и энергии внутри организма Использование организмом положительных компонентов данных преобразований 4 Выброс из организма ненужных компонентов преобразований во внешнюю среду

9 слайд

Описание слайда:

10 слайд

Описание слайда:

Обмен белков Белки - это высоко молекулярные полимерные азотсодержащие вещества. Белки занимают ведущее место среди органических элементов, на их долю приходится более 50 % сухой массы клетки. Вся совокупность обмена веществ в организме (дыхание, пищеварение, выделение) обеспечивается деятельностью ферментов, которые являются белками. Все двигательные функции организма обеспечиваются взаимодействием сократительных белков - актина и миозина. Белки входят в состав цитоплазмы, гемоглобина, плазмы крови, многих гормонов, иммунных тел, поддерживают постоянство водно-солевой среды организма, обеспечивают его рост. Ферменты, обязательно участвующие во всех этапах обмена веществ, являются белками. Вся совокупность обмена веществ в организме (дыхание, пищеварение, выделение) обеспечивается деятельностью ферментов, которые являются белками. Все двигательные функции организма обеспечиваются взаимодействием сократительных белков - актина и миозина.

11 слайд

Описание слайда:

12 слайд

Описание слайда:

Значение липидов в организме Липиды являются сложными эфирами глицерина и высших жирных кислот. Много жира в подкожной клетчатке, вокруг некоторых внутренних органов (например, почек), а также в печени и мышцах. Жиры входят в состав клеток (цитоплазма, ядро, клеточные мембраны), там их количество постоянно. Скопления жира могут выполнять и другие функции. Например, подкожный жир препятствует усиленной отдаче тепла, околопочечный жир предохраняет почку от ушибов и т. д. Жир используется организмом как богатый источник энергии. При распаде 1 г жира в организме освобождается энергии в два с лишним раза больше (38,9 кДж), чем при распаде такого же количества белков или углеводов. Недостаток жиров в пище нарушает деятельность центральной нервной системы и органов размножения, снижает выносливость к различным заболеваниям. С жирами в организм поступают растворимые в них витамины (A, D, Е и др.), имеющие для человека жизненно важное значение.

13 слайд

Описание слайда:

Значение углеводов Углеводы – главный источник энергии, особенно при усиленной мышечной работе. У взрослых людей больше половины энергии организм получает за счет углеводов. Распад углеводов с освобождением энергии может идти как в бескислородных условиях, так и в присутствии кислорода. Конечные продукты обмена углеводов – углекислый газ и вода. Углеводы обладают способностью быстро распадаться и окисляться. При сильном утомлении, при больших физических нагрузках прием нескольких граммов сахара улучшает состояние организма.

14 слайд

Описание слайда:

15 слайд

Описание слайда:

Значение минеральных веществ Минеральные вещества наряду с белками, углеводами и витаминами являются жизненно важными компонентами пищи человека и необходимы для построения химических структур живых тканей и осуществления биохимических и физиологических процессов, лежащих в основе жизнедеятельности организма. Подавляющее количество всех встречающихся в природе химических элементов (81) обнаружены в организме человека. 12 элементов называют структурными, т.к. они составляют 99 % элементного состава человеческого организма (С, О, Н, N, Ca, Mg, Na, K, S, P, F, Cl). Основным строительным материалом являются четыре элемента: азот, водород, кислород и углерод. Остальные элементы, находясь в организме в незначительных по объему количествах, играют важную роль, влияя на здоровье и состояние нашего организма.

16 слайд

ПЛАН ЛЕКЦИИ

Этапы обмена веществ:

Закон сохранения энергии

Метаболизм – совокупность физических, химических и физиологических процессов, обеспечивающих получение и доставку к клеткам энергии из э

Промежуточный обмен веществ – совокупность химических превращений питательных веществ с момента поступления их в кровь до начала выделе

ОБМЕН ВЕЩЕСТВ И ЭНЕРГИИ

Функции белков:

Превращение белков в организме

Типы белкового синтеза

Период полураспада белков 80 суток

БЕЛКИ – биологические полимеры, состоящие из аминокислот

Суточная потребность в белках

Азотистый баланс – разность между количеством азота поступившего с пищей и выделенного с продуктами метаболизма.

Азотистый баланс

Коэффициент изнашивания Рубнера

Регуляция белкового обмена

Функции липидов:

Высшие жирные кислоты

Роль жирных ненасыщенных кислот:

Общий пул холестерола:

Формирование атеросклеротической бляшки

Суточная потребность в жирах

Должная масса тела и ожирение

Причина и условия развития алиментарного ожирения

Алиментарное ожирение как фактор риска различных заболеваний

Нервная регуляция обмена жиров

Гуморальная регуляция обмена жиров

Функции углеводов:

Основные пути метаболизма глюкозы в организме

Метаболизм глюкозы в организме

Суточная потребность в углеводах

Регуляция обмена углеводов определяется поддержанием уровня глюкозы в крови (3,3 – 5,55 ммоль/л)

Интеграция белкового, липидного и углеводного обменов

Белки - это высоко молекулярные полимерные азотсодержащие вещества, мономерами которых являются аминокислоты. Белки занимают ведущее место среди органических элементов, на их долю приходится более 50 % сухой массы клетки. Вся совокупность обмена веществ в организме (дыхание, пищеварение, выделение) обеспечивается деятельностью ферментов, которые являются белками. Все двигательные функции организма обеспечиваются взаимодействием сократительных белков - актина и миозина. Белки в обмене веществ занимают особое место. Они входят в состав цитоплазмы, гемоглобина, плазмы крови, многих гормонов, иммунных тел, поддерживают постоянство водно-солевой среды организма, обеспечивают его рост. Ферменты, обязательно участвующие во всех этапах обмена веществ, являются белками. Вся совокупность обмена веществ в организме (дыхание, пищеварение, выделение) обеспечивается деятельностью ферментов, которые являются белками. Все двигательные функции организма обеспечиваются взаимодействием сократительных белков - актина и миозина.