Ассимиляция_и_диссимиляция_Типы_обмена_веществ

1.

Ассимиляция и диссимиляция
– две стороны метаболизма.
Типы обмена веществ

2.

питательный вещества
С
А
В
катаболизм
тепло
энергия
анаболизм
D
Е
F
макромолекулы
Метаболизм или обмен
веществ и энергии –
совокупность всех реакций
синтеза и распада,
протекающих в клетке,
связанных с выделением или
поглощением энергии.

3.

Метаболизм
Ассимиляция,
анаболизм
(пластический
обмен)
Диссимиляция,
катаболизм
(энергетический
обмен)

4.

Пластический обмен -
Примеры:
• фотосинтез
• биосинтез белка
• репликация (удвоение) ДНК
совокупность реакций синтеза
высокомолекулярных
органических веществ из
низкомолекулярных и
неорганических,
сопровождающихся
поглощением энергии за счет
распада АТФ.

5.

Высокомолекулярные
органические соединения
Низкомолекулярные
органические соединения
АТФ
Вода и
углекислый газ
Примеры:
• расщепление белков,
углеводов и жиров
Энергетический обмен –
совокупность реакций
распада высокомолекулярных
органических веществ до
низкомолекулярных
органических или
неорганических,
сопровождающихся
выделением энергии и
запасанием ее в виде молекул
АТФ.

6.

Взаимосвязь процессов обмена веществ
АТФ
Низкомолекулярные соединения
Катаболизм
Анаболизм
Высокомолекулярные соединения

7.

Типыпитания
Автотрофный
Гетеротрофный
источник энергии
представители

8.

Типы обмена веществ
Автотрофный обмен
веществ
Гетеротрофный
обмен веществ
• организмы синтезируют в
клетках своего тела
органические вещества из
неорганических, используя
световую и химическую
энергию;
• растения и бактерии
• организмы используют
готовые органические
вещества;
• животные, грибы, бактерии

9.

Автотрофный тип питания
Фототрофы или
фотосинтетики
источников энергии реакций
биосинтеза служит
солнечный свет
Хемотрофы или
хемосинтетики
для синтеза органических
веществ энергию,
высвобождающуюся в ходе
химических превращений
неорганических соединений

10.

Организмы, отличающиеся по
типу диссимиляции
Аэробы
Анаэробы
• это организмы, которым
для нормального роста и
размножения
необходим свободный
кислород.
• это организмы,
способные жить и расти в
среде, где отсутствует
свободный кислород или
его концентрация очень
низкая.

11.

Аэробные организмы
Дыхание – основной способ
Примеры:
• большинство животных,
растений, грибов;
• некоторые бактерии.
диссимиляции.
Органические вещества в
присутствии кислорода
окисляются до воды и
углекислого газа с
выделением энергии.

12.

Анаэробные организмы
Примеры:
• бифидобактерии;
• лактобактерии;
• некоторые патогенные
бактерии;
• почвенные грибы;
• паразитические черви.
Брожение – основной способ
диссимиляции, например,
молочнокислое,
маслянокислое или спиртовое
брожение. Эффективность
процесса значительно ниже,
чем в присутствии кислорода.

13.

Анаэробные организмы
Примеры:
• некоторые бактерии (возбудитель
брюшного тифа)
• одноклеточные грибы (дрожжи)
• простейшие
(дизентерийная
амёба,
донные
инфузории
семейства Spirostomidae)
• многоклеточные
животные,
местом
обитания
которых
является дно водоёмов (круглые
черви, моллюски)
• организмы других живых существ
(круглые и плоские черви).
Факультативные анаэробыорганизмы, энергетические циклы
которых при отсутствии кислорода
проходят по анаэробному пути
(брожение), а. при наличии
кислорода способные получать
энергию за счёт дыхания

14.

Дыхание для аэробных организмов
является
главной
формой
диссимиляции. При дыхании богатые
энергией органические вещества
полностью
окисляются
до
энергетически бедных веществ –
углекислого газа и воды. В этих
процессах
используется
молекулярный кислород, который
образуется в процессе фотосинтеза,
т. е. автотрофной ассимиляции. Этот
процесс
носит
название
биологического окисления.
Биологическое окисление
Химический процесс окисления
органического вещества, можно описать
простым уравнением:
СН4 +2О2 =СО2 +2Н2О +энергия (тепло)
В ходе этой реакции углерод окисляется
кислородом
из
воздуха
(углерод
максимально восстановлен в метане
(СН4)
и
максимально
окислен
в
углекислом газе (CO2), что приводит к
освобождению энергии из химических
связей в виде тепла. Похожий процесс
протекает в клетках аэробных организмов,
однако он имеет ряд существенных
отличий

15.

Биологическое окисление
Во-первых, живые клетки проводят реакцию окисления в несколько стадий,
постепенно окисляя насыщенный углеводород до спирта, альдегида (или кетона),
органической кислоты и, наконец, углекислого газа. Условно это можно
проиллюстрировать следующей последовательностью превращений:
СН 4 --> CH3OH --> H2C=O --> HCOOH --> CO2
В конечном итоге в этом процессе выделится столько же энергии (тепла), как и при
простом сжигании метана, однако она будет выделяться порциями, по частям.

16.

Биологическое окисление
Во-вторых, не вся освобождаемая в ходе таких реакций энергия рассеивается в
виде тепла, так как живые клетки запасают часть выделяемой энергии в виде
АТФ. Для этого реакция, протекающая с освобождением энергии, "сопрягается" с
реакцией, протекающей с поглощением энергии – с образованием АТФ из АДФ и
неорганического фосфата (Н3РО4).

17.

Биологическое окисление
В-третьих, для получения энергии совершенно не
обязательно
окислять
органические
вещества
полностью, т.е. до углекислого газа. Энергия будет
выделяться и при окислении, например, спирта до
карбоновой кислоты, хотя, конечно, ее количество будет
меньше, чем при полном окислении.

18.

Биологическое окисление
В-четвертых, живые клетки могут осуществлять окисление органических веществ и в отсутствие
кислорода. Условно это можно проиллюстрировать следующей последовательностью реакций:
СН 3 - СН 3 --> CH2=CH2 + 2H+,
CH2=CH2 + H2O --> CH3-CH2OH,
CH3-CH2OH --> CH3-HC=O + 2H+,
CH3-HC=O + H2O --> CH3-HC(OH)2,
CH3-HC(OH)2 --> CH3-COOH + 2H+
Итак, мы видим, как один из углеродных атомов в молекуле этана последовательно окисляется до
спирта, альдегида и карбоновой кислоты. Последовательно "отрываемые" от этого углеродного атома
пары атомов водорода, которые называют восстановительными эквивалентами, в клетках
присоединяются к универсальным акцепторам атомов водорода – молекулам НАД+ или ФАД,
восстанавливая их до НАДН или ФАДН2. Эти вещества могут использоваться в реакциях биосинтеза
для восстановления органических соединений, а в присутствии кислорода НАДН и
ФАДН2 окисляются в дыхательной цепи митохондрий с освобождением большого количества энергии,
запасаемой в виде АТФ.

19.

Круговорот веществ и поток энергии в
биосфере
первичные
органические
вещества
Автотрофы
фотосинтез
кислород
углекислый
газ и вода
рост,
развитие,
движение,
размножение
Автотрофы,
гетеротрофы
АТФ