Биологическая роль анаболизма и катаболизма: СМУТНОЕ ВРЕМЯ

СМУТНОЕ ВРЕМЯ

1. ПОНЯТИЕ ОБ ОТКРЫТЫХ СИСТЕМАХ

Открытая система в биологии — организмы, устойчивые лишь при условии непрерывного поступления в них энергии и вещества из окружающей среды.

2)ОБМЕН ВЕЩЕСТВ МЕЖДУ КЛЕТКОЙ И СРЕДОЙ КАК ОСНОВА СУЩЕСТВОВАНИЯ ЖИВОГО

Основным свойством жизни является обмен веществ между человеческим организмом и внешней средой. Для существования живого организма необходимо поступление из внешней среды кислорода, воды и разнообразных питательных веществ.

Если этот процесс прекращается, то прекращается и жизнь. Под обменом понимают все процессы превращения питательных веществ в нашем организме, усвоение их, переработку и выделение продуктов обмена во внешнюю среду.

3)СПОСОБОБЫ ПОСТУПЛЕНИЯ ВЕЩЕСТВ В КЛЕТКУ

Известно несколько путей поступления веществ в клетки. \  В частности, различают пассивный, катализируемый и активный транспорт веществ в клетки, а также проникновение веществ в клетки путем эндоцитоза в виде фагоцитоза и пиноцитоза.

  или так:  Есть четыре основных механизма для поступления веществ в клетку или вывода их из клетки наружу: диффузия, осмос, активный транспорт и экзо- или эндоцитоз. Два первых процесса носят пассивный характер, то есть не требуют затрат энергии; два последних — активные процессы, связанные с потреблением энергии.

4)ПОНЯТИЕ ОБ АНАБОЛИЗМЕ И КАТАБОЛИЗМЕ

АНАБОЛИЗМ – так называются все процессы создания новых веществ, клеток и тканей организма. Примеры анаболизма: синтез в организме белков и гормонов, создание новых клеток, накопление жиров, создание новых мышечных волокон – это все анаболизм. То есть, совокупность всех процессов в организме при которых происходит создание любых новых веществ и тканей – называется анаболизм !

КАТАБОЛИЗМ – является противоположностью анаболизма. То есть, это расщепление сложных веществ на более простые, а так же распад старых частей клеток и тканей организма. Возможно, вам кажется что катаболизм – это что-то плохое, потому что это разрушение… На самом деле это не так, ведь расщепление жиров и углеводов для получения энергии это тоже катаболизм, а без этой энергии организм существовать не может.

Более того, эта энергия может быть направлена на синтез нужных веществ, на создание клеток и обновление организма, то есть на анаболизм. Анаболизм и катаболизм взаимосвязаны между собой.

5)БИОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ АНА- И КАТАБОЛИЗМА

Итак, анаболизм – это процессы синтеза новых веществ, катаболизм – это процессы распада веществ. Все вместе это называется – МЕТАБОЛИЗМ, что означает – обмен веществ. Как видите, анаболизм и катаболизм – это противоположные процессы, но они являются двумя частями одного процесса – обмена веществ, и обе эти части важны ! Правильное сочетание анаболизма и катаболизма обеспечивает сбалансированный обмен веществ и здоровье вашего организма.

6)СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ ЭНЕРГИИ В КЛЕТКЕ

ГЛИКОЛИЗ,БИОЛОГИЧЕСКОЕ ОКИСЛЕНИЕ…

7)фотосинтез и его механизмы

Фотосинтез (от др.-греч. φῶς — свет и σύνθεσις — соединение, складывание, связывание, синтез) — процесс образования органических веществ из углекислого газа и воды на свету при участии фотосинтетических пигментов (хлорофилл у растений, бактериохлорофилл и бактериородопсин у бактерий). В современной физиологии растенийпод фотосинтезом чаще понимается фотоавтотрофная функция — совокупность процессов поглощения, превращения и использования энергии квантов света в различных эндэргонических реакциях, в том числе превращения углекислого газа в органические вещества.

8)роль хлорофилла в фотосинтезе

В процессе фотосинтеза молекулы хлорофилла, поглощая кванты света, переходят в возбуждённое состояние. Электроны от возбуждённого хлорофилла с помощью специальных переносчиков электронов используются для восстановления особых химических соединений, восстановленная форма которых условно обозначается как «атомы водорода» (на самом деле это НАДФ∙Н).

Шаг 2:

Хлорофилл возвращает себе электроны от молекул воды (или ионов гидроксила), в результате чего выделяется молекулярный кислород.

Шаг 3:

Энергию, освобождающуюся при передвижении электронов по цепи переносчиков, клетка использует также и для синтеза АТФ.

9)значение фотосинтеза в природе

Фотосинтез является основным источником биологической энергии, фотосинтезирующие автотрофы используют её для синтеза органических веществ из неорганических, гетеротрофы существуют за счёт энергии, запасённой автотрофами в виде химических связей, высвобождая её в процессах дыхания и брожения. Энергия получаемая человечеством при сжигании ископаемого топлива (уголь, нефть, природный газ, торф) также является запасённой в процессе фотосинтеза. Фотосинтез является главным входом неорганического углерода в биологический цикл. Весь свободный кислород атмосферы — биогенного происхождения и является побочным продуктом фотосинтеза. Формирование окислительной атмосферы (кислородная катастрофа) полностью изменило состояние земной поверхности, сделало возможным появление дыхания, а в дальнейшем, после образования озонового слоя позволило жизни выйти на сушу. 

10)способы получения энергии анаэробами

Анаэробы — организмы, получающие энергию при отсутствии доступа кислорода путем субстратногофосфорилирования, конечные продукты неполного окисления субстрата при этом могут быть окислены с получением большего количества энергии в виде АТФ в присутствии конечного акцептора протонов организмами, осуществляющими окислительное фосфорилирование.

11)этапы энергетического обмена в клетках аэробов

Этапы энергетического обмена:  1. Подготовительный  2. Бескислородный  3. Кислородное расщепление.  Этапы энергетического обмена:  1. Подготовительный — происходит в цитоплазме клеток. Под действием ферментов полисахариды расщепляются на моносахариды (глюкоза, фруктоза и Др.) , жиры расщепляются до глицерина и жирных кислот, белки — до аминокислот, нуклеиновые кислоты до нуклеотидов. При этом выделяется небольшое количество энергии, которое рассеивается в виде тепла.  2. Бескислородный (анаэробное дыхание или гликолиз) — многоступенчатое расщепление глюкозы без участия кислорода. Его называют брожением. В мышцах в результате анаэробного дыхания молекула глюкозы распадается на две молекулы лировиноградной кислоты (С3Н4О3), которые затем восстанавливаются в молочную кислоту (С3Н6О3). В реакциях расщепления глюкозы участвуют фосфорная кислота и АДФ.  Суммарное уравнение этого этапа:  С6Н12О6 + 2Н3РО4 + 2АDФ -> 2С3Н6О3 + 2АТФ + 2Н2О  У дрожжевых грибков молекула глюкозы без участия кислорода превращается в этиловый спирт и диоксид углерода (спиртовое брожение) .

У других микроорганизмов гликолиз может завершаться образованием ацетона, уксусной кислоты и др. При распаде одной молекулы глюкозы образуется две молекулы АТФ, в связях которой сохраняется 40% энергии, остальная энергия рассеивается в виде тепла.  Кислородное дыхание — этап аэробного дыхания или кислородного, расщепления, который проходит на складках внутренней мембраны митоходрий — кристах. На этом этапе вещества предыдущего этапа расщепляются до конечных продуктов распада — воды и углекислого газа. В результате расщепления двух молекул молочной кислоты образуются 36 молекул АТФ. Основное условие нормального течения кислородного расщепления — целостность митохондриальных мембран. Кислородное дыхание — основной этап в обеспечении клетки кислородом. Он в 20 раз эффективнее бескислородного этапа.  Суммарное уравнение кислородного расщепления:  2С3Н603 + 602 + 36h4PО4 + 36АДФ -> 6CO2 + 38Н2О + 36АТФ  По способу получения энергии все организмы делятся на две группу — автотрофные и гетеротрофные.   Энергетический обмен в аэробных клетках растений, грибов и животных протекает одинаково. Это свидетельствует об их родстве. Количество митохондрий в клетках тканей различно, оно зависит от функциональной активности клеток. Например, много митохондрий в клетках мышц.

12)——

Специальный семинар «Избранные главы биохимии» — учебный курс

В связи с техническими работами в центре обработки данных, часть прикреплённых файлов в настоящее время недоступна.

 

скрыть

• Автор: Каспаринский Ф.О.
• Год создания: 1997
• Организация: МГУ имени М.В. Ломоносова
• Описание: Специальный семинар «Избранные главы биохимии» (48 акад.час) разработан для студентов III курса кафедры биохимии Биологического факультета МГУ имени М. В.Ломоносова с целью углубленного изучения и закрепления материалов годового курса лекций «Биохимия». Форма отчетности — зачет в конце каждого семестра. План семинара: 1. Основные химические компоненты клеток, их классификация и функции. Метаболическая роль воды, неорганических макро- и микроэлементов. рН и буферные системы. 2. Аминокислоты и их физико-химические свойства, обусловленные наличием амино- и карбоксильных групп. Методы определения Nh3- и COOH-концевых последовательностей аминокислот в полипептидах. Способы классификации аминокислот. Заменимые и незаменимые аминокислоты. 3. Физико-химические свойства аминокислот, обусловленные их радикалами. Идентификация аминокислот при помощи специфических реакций. «Редкие аминокислоты» и их роль в метаболизме. Посттрансляционные модификации гидрофобных алифатических и ароматических аминокислот. 4. Расширение функциональных возможностей белков посредством посттрансляционных модификаций аминокислот (образование тиреоидных гормонов, g-карбоксиглутаминовой кислоты, фосфопротеинов; ADP-рибозилирование, внутримолекулярные перегруппировки, ограниченный протеолиз).
  5. Первичная структура белка. Химические и ферментативные методы фрагментации полипептидной цепи. Экзопептидазы и эндопротеиназы. Механизмы катализа и проблема обеспечения его специфичности на примере сериновых протеиназ и карбоксипептидазы А. Практическое использование протеолитических ферментов. 6. Особенности структуры пептидной связи. Вторичные структуры полипептидов и их свойства. Влияние аминокислотных радикалов, рН растворителя и полярности окружения на формирование вторичных структур белков. Образование структурных и функциональных доменов в белках. 7. Фибриллярные белки (коллаген, эластин, кератины, фиброин). Особенности строения и биосинтеза фибриллярных белков в связи со специфическими функциями. Самоорганизация надмолекулярных структур, обусловленная вторичной структурой белков. 8. Третичная структура белка и роль разных типов связей в ее формировании и поддержании. Глобулярные белки. Термодинамика компактизации полипептидов в различных растворителях. Особенности структуры мембранных белков. Условия денатурации и ренатурации белков. Классификация пространственных структур белков. 9. Четвертичная структура белка. Структурная организация контактов между субъединицами в зависимости от функций белков. Механизмы проявления кооперативных свойств белков и регулирования их функций аллостерическими эффекторами на примере глобинов. Способы классификации белков. Множественные молекулярные формы ферментов и изоферменты. 10. Углеводы и их комплексы с белками. Биологически важные производные моно- и олигосахаридов. Сопоставление уровней структурной организации полисахаридов и белков. Состав и функции глюкозаминогликанов, пептидогликанов, протеогликанов и гликопротеинов. Структура клеточных стенок растений, водорослей, грибов и бактерий. 11. Липиды и их соединения с веществами других классов (гликолипиды, гликофосфолипиды, гликосфинголипиды, липополисахариды, протеолипиды и липопротеины). Классификация и функции липидов. 12. Зачет 13. Коферменты. Механизмы окислительно-восстановительных реакций с участием никотинамидных, флавиновых и корриновых коферментов. Контроль каталитической функции небелковой части со стороны фермента на примере пиридоксальфосфата. Трансферазные реакции, зависимые от фолиевой кислоты и S аденозилметионина. Функции пуриновых и пиримидиновых фосфатов. 14. Пентозофосфатный путь. Метаболические функции окислительных и неокислительных стадий пути. Механизмы трансальдолазной и транскетолазной реакций. Отличия в процессах фиксации двуокиси углерода в тканях высших животных и растений. 15. Катаболизм аминокислот. Расщепление аминокислот по гликогенному и кетогенному пути. Метаболизм тирозина и гистидина. Цикл мочевины. Образование циклических тетрапирролов и полиаминов. 16. Анаболизм аминокислот. Механизмы и роль реакций трансаминирования, декарбоксилирования и окислительного дезаминирования. Пути, объединяющие метаболизм триптофана, треонина, глицина, серина, аланина, цистеина и метионина. 17. Пути синтеза и распада пуриновых и пиримидиновых нуклеозидов. Особенности образования нуклеотидных коферментов. Отличия катаболизма пуриновых и пиримидиновых оснований у различных организмов в норме и патологии. Особенности метаболизма нуклеиновых кислот в нервной и мышечной ткани. 18. Окисление жирных кислот в митохондриях, пероксисомах и эндоплазматическом ретикулуме. Особенности расщепления кислот с нечетным числом атомов и ненасыщенных жирных кислот. Метаболизм арахидоновой кислоты. 19. Отличия анаболизма жирных кислот в цитоплазме, эндоплазматическом ретикулуме и митохондриях. Биосинтез ацилглицеринов, фосфоацилглицеринов, сфингозина и холестерина. Сопоставление основных характеристик катаболизма и анаболизма жирных кислот. 20. Тканевая специфика метаболизма углеводов. Сравнение основных путей превращения углеводов в мозге, мышцах и печени. Сопряжение гликолиза, глюконеогенеза, фосфоглюконатного пути и окислительного фосфорилирования. Адаптационные изменения при включении и выключении активного метаболизма. 21. Тканевая специфика метаболизма аминокислот и белков. Сравнение основных путей превращения аминокислот и белков в мозге, мышцах, печени, кишечнике и почках. Обмен аминокислот между органами. Выведение из организма продуктов азотистого обмена у аммонио-, урико- и уреотелических организмов. Регулирование цикла мочевины и его метаболические нарушения. 22. Тканевая специфика метаболизма липидов. Механизмы регулирования синтеза и депонирования липидов. Сравнение основных путей превращения липидов в печени и жировой ткани. 23. Биохимия питания. Взаимное превращение основных питательных веществ. Микроэлементозы. 24. Зачет
• Добавил в систему: Каспаринский Феликс Освальдович

---

Преподавание курса

---

• 1 сентября 1997 — 14 мая 2003 Каспаринский Феликс Освальдович
• МГУ имени М. В. Ломоносова, Биологический факультет, Кафедра биохимии
• обязательная, базовой части, семинары, 120 часов
• Автор: Каспаринский Ф.О.

Метаболизм — Уроки Византа

Написано репетитором Джилл Л.

Метаболизм — это термин, который часто встречается в наши дни. Это есть в каждом учебнике по биологии, а также в большинстве статей о питании и фитнесе, где людей призывают «ускорить метаболизм», но что это на самом деле означает? Проще говоря, метаболизм
— это целая группа химических реакций, которые поддерживают нашу жизнь, энергию и рост. Каждый организм, от амебы
до человека, нуждается в энергии для деятельности, а также должен быть в состоянии производить новый материал, такой как белки и
нуклеиновых кислот расти со временем. Основная идея метаболического процесса заключается в приеме пищи (питательных веществ), которые затем расщепляются и перевариваются организмом для получения энергии и сырья для строительства!

Метаболизм можно разделить на две основные части. Катаболизм — это расщепление различных типов молекул, таких как
жиры, белки или углеводы, для получения химической энергии в виде АТФ, ФАДН ₂ или молекул НАДН внутри
тело; анаболизм затем использует эту энергию для создания компонентов клетки, таких как белки или нуклеиновые кислоты (ДНК).
Различные типы организмов используют разные методы или метаболические пути (включая некоторые бактерии, которые любят есть сероводород
, пахнущий тухлыми яйцами!), чтобы достичь этого, но есть некоторые факторы, общие для всех них.

Катаболические процессы направлены на расщепление органических молекул и образование как можно большего количества этих энергетических молекул для каждой молекулы
ломается. В общем, углеводы, белки и жиры делятся на их простейшие и наименьшие
единиц, которые затем рекомбинируются для создания структур, необходимых организму в анаболической части метаболизма. Из трех ранее упомянутых
типов молекул углеводы являются основным источником энергии для большинства организмов, поскольку их гораздо легче расщепить
, чем другие. Вот почему спортсмены загружаются углеводами перед большим забегом или игрой. Углеводы могут быть легко расщеплены
на моносахариды (или «простые сахара»), такие как глюкоза, с образованием многих молекул АТФ посредством процессов
гликолиз,
цикл Кребса и
клеточное дыхание.

Однако не будем забывать о белках и жирах!

Белки расщепляются посредством протеолиза на их основные единицы, аминокислоты. Интересным моментом здесь является то, что существует
двадцати аминокислот, встречающихся в природе на Земле. Проблема в том, что млекопитающие производят только 11 из них, поэтому
нам нужно убедиться, что мы проглотим остальные!

Молекулы жира проходят процесс, называемый гидролизом,
, где они нарезаны на жирные кислоты и глицерин. Действительно крутая часть метаболизма здесь заключается в том, что молекулы глицерина
фактически вступают в путь гликолиза, а жирные кислоты могут вступать в цикл лимонной кислоты (или цикл Кребса) после того, как расщепляются
еще немного. Это означает, что организм все еще может метаболизировать жиры для получения энергии. Для этого требуется немного больше работы, или
энергии, но обычно оно того стоит, потому что в жире содержится в два раза больше химической энергии на грамм, чем в любом другом
.0005 углеводы или белки.

Означает ли это, что единственное, о чем нам нужно беспокоиться при ежедневном потреблении, это углеводы, жиры и белки? Ну нет… нам тоже нужны наши
витаминов и минералов. Основные минералы — это такие элементы, как кальций, цинк, железо и многие другие, тогда как витамины — это органические молекулы
, которые нужны нашему организму, но не могут быть синтезированы, например, витамин А, В1-12 и ниацин.

Итак, теперь у нас есть энергия и все строительные блоки… но нам тоже нужно расти!

Помните, анаболизм – это когда тело берет сырье и использует его для создания всего, что ему нужно. Мы упомянули глюкозу
как основную единицу углеводов, и ее можно соединить с другими простыми сахарами, чтобы сформировать полисахарид, который
представляет собой длинную цепочку сахаров. Типичные примеры этого включают крахмал (например, картофель), гликоген (то, что нужно спортсменам в течение долгого
дней) или даже целлюлозу, которая является растительной клетчаткой.

Жиры имеют плохую репутацию, когда речь заходит о питании, но они очень полезны в анаболических процессах. Жиры
используется для построения таких вещей, как клеточные мембраны, которые защищают внутреннюю часть клеток от повреждающих молекул и вирусов, но
они также защищают и изолируют наши внутренние органы, а также помогают поглощать жирорастворимые витамины.

Белки, возможно, являются наиболее многогранным аспектом катаболизма, поскольку они выполняют множество функций в организме. Клетки крови,
гормонов, волосы, ДНК… все белки. Аминокислоты соединяются в длинную цепь пептидными связями, а затем растущие 9Белок 0005 на конце сворачивается в очень сложную структуру, что помогает ему выполнять любую функцию, для которой он предназначен.

Тело представляет собой очень сложную систему, но очень эффективно поглощающую и модифицирующую весь необходимый материал! Понимание аспектов обмена веществ, связанных с питанием, помогает разобраться в некоторых внутренних процессах, происходящих внутри.

Почему углеводы являются таким важным источником энергии?

A.
Большинство пищевых продуктов содержат больше углеводов, чем белков или жиров

B.
Они легче расщепляются организмом, чем другие типы молекул

C.
Как правило, их дешевле покупать

D.
Организму не нужен кислород для их полного метаболизма.

Правильный ответ здесь будет B .

Основное различие между катаболизмом и анаболизмом можно резюмировать следующим образом:

A.
Катаболизм – это построение и рост в организме, анаболизм – это разрушение молекул.

B.
Оба предполагают разделение молекул на их основные единицы.

C.
Анаболизм – это построение и рост в организме, катаболизм – расщепление молекул.

D.
В катаболизме участвуют углеводы, тогда как в анаболизме участвуют как белки, так и жиры.

Правильный ответ здесь будет C .

Правда или ложь: Млекопитающие могут производить все 20 аминокислот, необходимых организму.

A.
Верно

B.
Неверно

Правильный ответ здесь будет B .

Что из перечисленного не относится к роли жиров в организме?

A.
Вносят незаменимые аминокислоты

B.
Изолируют органы

C.
Входят в состав клеточной мембраны

9 0004 D.
Присоединиться к циклу Кребса в катаболизме

Д.
Помощь в усвоении некоторых витаминов

Правильный ответ: A .

Метаболизм – Основы биологии

Перейти к содержимому

Метаболизм организма – это сумма всех химических реакций, протекающих в организме. Эти химические реакции делятся на две основные категории:

• Анаболизм: строительные полимеры (крупные молекулы, необходимые клетке).
• Катаболизм: расщепление полимеров с выделением энергии.

Это означает, что метаболизм состоит из синтеза (анаболизма) и деградации (катаболизма) ( Рисунок 1 ).

Рисунок 1 Катаболические пути – это те, которые вырабатывают энергию за счет расщепления более крупных молекул. Анаболические пути — это те, которые требуют энергии для синтеза более крупных молекул. Оба типа путей необходимы для поддержания энергетического баланса клетки.

Важно знать, что химические реакции метаболических путей не происходят сами по себе. Каждый этап реакции облегчается или катализируется белком, называемым фермент . Ферменты играют важную роль в катализе всех типов биологических реакций — как тех, которые требуют энергии, так и тех, которые высвобождают энергию. Вернитесь к главе о ферментах, если вам нужно напоминание по этой теме.

Рассмотрим метаболизм сахара (углевода). Это классический пример одного из многих клеточных процессов, использующих и производящих энергию. Живые существа потребляют сахара в качестве основного источника энергии, потому что молекулы сахара имеют большое количество энергии, хранящейся в их связях. По большей части фотосинтезирующие организмы, такие как растения, производят эти сахара. Во время фотосинтеза растения используют энергию (первоначально солнечного света) для преобразования углекислого газа (CO ₂ ) на молекулы сахара (например, глюкоза: C ₆ H ₁₂ O ₆ ). Они потребляют углекислый газ и производят кислород в качестве побочного продукта. Эта реакция резюмируется как:

6CO ₂ + 6H ₂ O–>C ₆ H ₁₂ O ₆ + 6O ₂

Напомним из химии, что аббревиатура «СО ₂ » означает «один атом углерода, ковалентно связанный с двумя атомами кислорода». Вода, «H ₂ O», представляет собой два атома водорода, ковалентно связанные с одним атомом кислорода. И «С ₆ H ₁₂ O ₆ ” имеет 6 атомов углерода, 12 атомов водорода и 6 атомов кислорода, которые ковалентно связаны друг с другом.

Углекислый газ (CO2) содержит один атом углерода, ковалентно связанный с двумя атомами кислорода. Предоставлено: wikimediaГлюкоза содержит 6 атомов углерода, 6 атомов кислорода и 12 атомов водорода. Авторы и права: Бен, 2006 г. Викимедиа. Всеобщее достояние.

Процесс получения глюкозы из углекислого газа и воды требует затрат энергии, потому что глюкоза содержит больше энергии в своих молекулярных связях, чем углекислый газ.

Напротив, молекулы-аккумуляторы энергии, такие как глюкоза, потребляются для расщепления, чтобы использовать их энергию. Реакция, которая собирает энергию молекулы сахара в клетках, нуждающихся в кислороде для выживания, может быть обобщена как реакция, обратная фотосинтезу. В этой реакции потребляется кислород, а в качестве побочного продукта выделяется углекислый газ. Реакция резюмируется как:

C ₆ H ₁₂ O ₆ + 6O ₂ —> 6H ₂ O + 6CO ₂

Обе эти реакции включают много стадий.

Процессы создания и расщепления молекул сахара иллюстрируют два примера метаболических путей.