Дать сравнительную характеристику процессов ассимиляции и диссимиляции в клетке и показать их взаимосвязь
Ассимиляция в биологии - это процесс, который играет важную роль в пищеварительной системе живого организма. Что же это такое? Допустим, вы сегодня съели еду, чтобы получить определенную энергию. Но вы когда-нибудь задумывались о том, как пища попадает из тарелки в клетки? После того как вы что-то съели, ваш организм начинает расщеплять пищу во время пищеварения, поглощает питательные вещества и распределяет их по клеткам во время ассимиляции, где они используются для роста и восстановления.
Что происходит после еды?
Чтобы понять, что такое усвоение пищи и ассимиляция в биологии, давайте сначала посмотрим, как мы перевариваем обычную еду. Возьмем такой пример, как чизбургер. Во время жевания происходит вымачивание, измельчение и превращение еды в болюс, который затем перемещается через пищевод в желудок, где уже сильные кислоты и ферменты разбивают его на части.
Углеводы и белки (булочка и мясо) начинают перевариваться раньше всех. Далее в тонком кишечнике жиры (сыр) начинают разрушаться до их отдельных компонентов, называемых жирными кислотами. На данный момент переваривание чизбургера завершено. Теперь пришло время, чтобы усвоить питательные вещества, поступившие в ваш организм.
Усвоение питательных веществ
Усвоение питательных веществ осуществляется в тонком кишечнике, который снабжен мелкими выступами, которые называются микроворсинками. Эти важные клетки принимают питательные вещества из кишечника и перекачивают его в кровь, которая доставляет их к телу. Чтобы понять этот процесс, давайте посмотрим на то, как конкретно усваиваются углеводы.
К тому времени, как углеводы, содержащиеся в булочке гамбургера, достигают тонкого кишечника, они разбиваются на сахар, известный как глюкоза. Микроворсинки содержат небольшие насосы, которые высасывают ее из просвета кишечника, и перемещают в его эпителиальные клетки. Однако, чтобы сахар поступил к остальной части тела, он должен войти в поток крови. Другая сторона кишечных эпителиальных клеток имеет еще один насос, который направляет глюкозу в кровеносные сосуды, которые окружают кишечник.
Слишком много глюкозы в крови может вызвать серьезные проблемы, поэтому часть ее доставляется в печень для хранения. Клетки этого жизненно важного органа хранят избыток сахара в виде гликогена. Оттуда глюкоза доставляется ко всем клеткам в организме, которые используют ее для создания клеточной энергии, или АТФ, необходимой для удовлетворения всех потребностей клеток и организма в целом. Питательные вещества - это не единственное, что необходимо для того, чтобы тело продолжало оставаться здоровым. Очень важным является достаточное употребление воды.
Ассимиляция в биологии - это что?
Биологическое усвоение представляет собой сочетание двух процессов, во время которых в клетки поставляются питательные вещества. Первый включает в себя поглощение витаминов, минералов и других химических веществ из пищи. В организме человека это делается с помощью физического (пероральное жевание и желудочное вспенивание) и химического распада (ферментов и кислот). Второй процесс, который называется биоассимиляцией, является химическим изменением веществ в крови, печени или клеточных выделениях.
Ассимиляция и диссимиляция в биологии
Диссимиляцией в биологии называют процесс распада органических соединений (белков, жиров, углеводов и т. д.) на простые вещества. Единство ассимиляции и диссимиляции обеспечивает обмен вещества и энергии, которая является краеугольным камнем жизнедеятельности и обеспечивает непрерывность обновления органического вещества в течение всего жизненного цикла организма.
Диссимиляция в растительных и животных организмах
Диссимиляция в растениях занимает центральное место в метаболизме целого ряда процессов, в том числе дыхания и гликолиза. Высвобождение энергии и используемый результат этих процессов необходим для существования жизненно важных признаков. Среди конечных продуктов диссимиляции лидирующие позиции занимают вода, газообразный диоксид углерода и аммиак.
Если у животных эти продукты в процессе накопления выделяются снаружи, то у растений углекислый газ (не в полной мере) и аммиак применяются для биосинтеза органики и являются исходным материалом для усвоения. Интенсивность процессов диссимиляции у растений изменяется в зависимости от стадии онтогенеза организма и зависит от некоторых других факторов.
Примеры биологической ассимиляции
Основным источником энергии для всего живого на планете является солнечное излучение. Все организмы, обитающие на Земле, могут быть разделены на автотрофные и гетеротрофные. Первая группа - это преимущественно зеленые растения, способные преобразовывать лучистую энергию от солнца и путем фотосинтеза получать органические соединения из неорганических веществ.
Остальные живые организмы, не считая некоторых микроорганизмов, способных получать энергию с помощью средств от химических реакций, усваивают уже сформированное органическое вещество и используют его в качестве источника энергии или в качестве структурного материала для создания органов. Время, когда происходит самая активная и интенсивная ассимиляция в биологии, - это молодой возраст у животных и вегетационный период у растений.
Метаболизм: единство двух процессов
Метаболизм представляет собой единство двух процессов: ассимиляции и диссимиляции. Усвоение является суммой всех процессов создания живой материи: поглощение клеткой веществ, поступающих в организм из окружающей среды, формирование более сложных химических соединений из более простых и так далее. Ассимиляция в биологии - это процесс, в котором клетки, использующие различные материалы, превращаются в живую материю. Диссимиляция - это разрушение живой материи, распад, расщепление веществ в клеточных структурах, в частности в белковых соединениях. Ассимиляция (примеры в природе - это фотосинтез, фиксация азота из почвы, поглощение питательных веществ при пищеварении) и диссимиляция неразрывно связаны между собой. Усвоение сопровождается увеличением процессов разрушения, которые, в свою очередь, подготавливают почву для ассимиляции.
Подобна сложнейшему комбинату. Для протекания химических процессов в ней необходим постоянный обмен веществами и энергией между клеткой и окружающей средой.
Через плазматическую мембрану внутрь клетки непрерывно поступают белки, жиры, углеводы, и микроэлементы. Получаемые извне питательные вещества расходуются на синтез соединений, нужных , и построение клеточных структур. Но для любого синтеза необходима энергия.
Весь набор реакций биосинтеза веществ в клетке получил пластического обмена (ассимиляции, ). Особенно интенсивно он в развивающихся, растущих клетках.
Фотосинтез и биосинтез белка – важнейшие примеры реакций ассимиляции.
Наряду с процессами синтеза в клетках постоянно происходит распад запасенных органических веществ. При участии ферментов молекулы этих веществ расщепляются до более простых соединений, и при этом высвобождается энергия. Наиболее часто она запасается в виде АТФ – аденозинтрифосфорной кислоты, используемой далее для нужд клетки, и в том числе реакций биосинтеза.
Ассимиляция и диссимиляция – две стороны метаболизма
Процессы анаболизма и катаболизма тесно связаны между собой и не могут протекать друг без друга, ведь в первом случае происходит образование веществ с затратами энергии, а во втором – распад веществ с выделением и запасанием энергии. Если не синтезировать новые органические вещества, то и распадаться будет нечему, а в случае прекращения реакций распада и синтез станет невозможным из-за нехватки энергии. Поэтому реакции ассимиляции и диссимиляции – две единого процесса – метаболизма.
Реакции пластического и энергетического обмена всегда строго сбалансированы и скоординированы. Нарушение такого баланса приводит к заболеваниям как отдельных клеток, так и всего организма в целом.
При каких условиях протекают реакции метаболизма в клетке
Реакции метаболизма протекают при умеренных температурах, малых колебаниях . Вне живых организмов такие реакции были бы или вообще невозможны, или протекали бы очень медленно. Высокая скорость реакций в живых организмах обусловливается участием в них ферментов-катализаторов.
Благодаря высокой активности ферментов их требуется очень мало для обеспечения достаточной скорости метаболических процессов. Но поскольку они действуют избирательно, клетке требуется очень много различных видов ферментов.
В обмене веществ выделяют два этапа: ассимиляцию и диссимиляцию . Ассимиляция (уподобление) включает в себя поступление в организм продуктов питания (и кислорода), предварительную переработку этих веществ (пищеварение), всасывание продуктов пищеварения (и кислорода) в кровь, распределение их по организму и поступление в клетки. Завершается ассимиляция синтезом специфических для организма молекул: структурных веществ, запасных источников энергии, веществ – регуляторов.
К ассимиляции близко по смыслу понятие анаболизм , часто их даже отождествляют. Однако, точнее называть анаболизмом важнейший этап ассимиляции – синтез из продуктов пищеварения специфических для организма веществ. В соответствии с этим термин анаболики применим к любым веществам, оказывающим стимулирующее влияние на процессы синтеза специфических для организма веществ.
Диссимиляция - распад веществ организма на конечные продукты обмена веществ и удаление из организма. Расщепление веществ в процессе пищеварения обеспечивает усвоение пищевых продуктов и может быть относено к ассимиляции. Так, например, усвоение пищевых белков невозможно без их предварительного расщепления на аминокислоты, которые затем поступают в кровь, разносятся ею по организму, поступают в клетки и используются для синтеза белков и других веществ.
Некоторые конечные продукты пищеварения могут не включаться в процессы ассимиляции, а расщепляться до конечных продуктов обмена веществ. Например, образовавшаяся в процессе пищеварения сложных углеводов глюкоза может использоваться в качестве источника энергии и расщепляться до СО 2 и Н 2 О. В этом случае пищеварительные превращения могут рассматриваться как начальный этап диссимиляции. Процессы, которые могут быть частью как ассимиляции, так и диссимиляции, получили название амфимолические.
За расщеплением тканевых белков на аминокислоты, как правило, следует их дальнейшая деградация. Т.е. отдельные этапы ассимиляции и диссимиляции могут быть представлены одинаковыми химическими превращениями.
Термин катаболизм , который нередко отождествляется с диссимиляцией, по существу, характеризует химическую часть диссимиляции – деградацию веществ организма на конечные продукты обмена веществ.
Ассимиляция и диссимиляция не два самостоятельных процесса, а две стороны одного процесса, теснейшим образом взаимосвязанные и взаимозависимые. Так, синтез специфических для организма веществ, происходящий в процессе ассимиляции, требует затрат значительных количеств энергии. Эту энергию организм получает, главным образом, в процессе аэробного биологического окисления – составной части процесса диссимиляции. Т. е. усилению процесса ассимиляции обязательно сопутствует усиление диссимиляции.
С другой стороны, интенсивно идущие процессы диссимиляции, заключающиеся в усиленном распаде веществ организма, являются мощным стимулом для процессов ассимиляции, обеспечивающих синтез этих веществ взамен распавшихся.
Этапы обмена веществ
Диссимиляция, как и ассимиляция, характеризуется многостадийностью превращений. Можно выделить три этапа превращений. На первом этапе макромолекулы углеводов, белков и липидов распадаются в процессах гидролиза на более простые вещества - мономеры. На этом этапе освобождается незначительное количество заключенной в них энергии – не более 1-3%.
Второй этап можно рассматривать как этап универсализации. Превращения углеводов, жиров и отчасти белков сходятся. Образуются единые промежуточные продукты, главным образом Ацетил-К 0 А. На этом этапе освобождается более значительное количество энергии – около 1/3 от исходных запасов.
Третий, заключительный этап превращений представляет собой аэробное окисление веществ, завершающееся образованием конечных продуктов обмена (СО 2 , Н 2 О, мочевины и др.), которые устраняются из организма. На этом этапе освобождается основное количество энергии – 2/3 потенциальной энергии исходных продуктов.
На рис. 1 представлены этапы расщепления питательных веществ в организме.
Рис. 1. Этапы катаболических превращений веществ в организме.
Та часть обмена веществ, которая заключается в химических превращениях (распаде, синтезе и т.п.) различных соединений, называется промежуточным обменом или метаболизмом , а вещества, участвующие в этих превращениях – метаболитами.
Поступление в организм продуктов питания и кислорода, а также выделение из организма конечных продуктов обмена веществ, принято называть обменом с внешней средой.
Достаточно широко распространено понятие функциональный обмен , под которым понимается комплекс химических превращений, обеспечивающих функциональную активность клетки, органа, ткани. Примером функционального обмена могут быть химические превращения, обеспечивающие мышечное сокращение, работу печени, почек и т.п. Функциональный обмен тесно связан с энергетическим обменом , поставляющим для него энергию. Под энергетическим обменом понимается комплекс превращений, обеспечивающих организм энергией в доступной для него форме – приводящих к синтезу АТФ и других подобных ему соединений.
ПЛАН-КОНСПЕКТ УРОКА
Тема: Ассимиляция и диссимиляция. Метаболизм.
ФИО Муратова Гульназ Раушановна
Место работы МБОУ «Нижнебишевская СОШ»
Должность учитель биологии
Предмет биология
6. Базовый учебник Биология. Введение в общую биологию и экологию. 9 класс: учеб. для общеобразовательных учреждений / А.А. Каменский,Е.А. Криксунов, В.В. Пасечник.- 11-е изд., стереотип.- М.: Дрофа, 2010
Цель урока:
Познакомить учащихся с понятием «обмен веществ в организме», ассимиляция, диссимиляция, метаболизм.
Задачи урока:
Образовательные: конкретизировать знания об обмене веществ (метаболизме) как свойстве живых организмов, познакомить с двумя сторонами обмена, выявить общие закономерности метаболизма; установить связь пластического и энергетического обмена на разных уровнях организации живого и их связь с окружающей средой.
Развивающие:формировать умение выделять сущность процесса в изучаемом материале; обобщать и сравнивать, делать выводы; работать с текстом, схемами, другими источниками;
реализация творческого потенциала учащихся, развитие самостоятельности.
Воспитательные: используя приобретенные знания, понимать перспективы практического использования фотосинтез; понимать влияние обмена веществ на сохранение и укрепление здоровья.
Оборудование: компьютер, проектор, презентация.
Тип урока: изучение нового материала.
Формы работы учащихся: самостоятельная работа с учебником, индивидуальная работа у доски, фронтальная работа.
Ход урока
Организационный момент.
II . Повторение материала
Проверка правильности заполнения таблицы «Сравнение строения клеток эукариот и прокариот». (Ответ учащегося у доски.)
Фронтальная беседа по вопросам:
Какую роль выполняет спора у прокариот? Чем она отличается от спор эукариот?
Сравнивая строение и процессы жизнедеятельности эукариот и прокариот, выделите признаки, позволяющие предположить, какие клетки исторически более древние, а какие - более молодые.
Что такое ферменты? Какова их роль в организме?
Что такое обмен веществ? Приведите примеры обмена веществ в организме.
III. Изучение нового материала .
Задание: сравните два определения, найдите, есть ли в них отличие или они сходны. Чем вы это можете объяснить?
Обмен веществ складывается из двух взаимосвязанных процессов – анаболизма и катаболизма.
1. В ходе ассимиляции происходит биосинтез сложных молекул из простых молекул-предшественников или из молекул веществ, поступивших из внешней среды.
2. Важнейшими процессами ассимиляции являются синтез белков и нуклеиновых кислот (свойственный всем организмам) и синтез углеводов (только у растений, некоторых бактерий и цианобактерий).
3. В процессе ассимиляции при образовании сложных молекул идет накопление энергии, главным образом в виде химических связей.
1. При разрыве химических связей в молекулах органических соединений энергия высвобождается и запасается в виде АТФ.
2. Синтез АТФ у эукариот происходит в митохондриях и хлоропластах, а у прокариот – в цитоплазме, на мембранных структурах.
3. Диссимиляция обеспечивает все биохимические процессы в клетке энергией.
Всем живым клеткам постоянно нужна энергия, необходимая для протекания в них различных биологических и химических реакций. Одни организмы для этих реакций используют энергию солнечного света (при фотосинтезе), другие – энергию химических связей органических веществ, поступающих с пищей. Извлечение энергии из пищевых веществ осуществляется в клетке путем их расщепления и окисления кислородом, поступающим в процессе дыхания. Поэтому этот процесс называют биологическим окислением , или клеточным дыханием .
Биологическое окисление с участием кислорода называют аэробным , без кислорода – анаэробным . Процесс биологического окисления идет многоступенчато. При этом в клетке происходит накопление энергии в виде молекул АТФ и других органических соединений.
IV. Закрепление изученного материала.
Что такое ассимиляция? Приведите примеры реакций синтеза в клетке.
Что такое диссимиляция? Приведите примеры реакций распада в клетке.
Докажите, что ассимиляция и диссимиляция - две стороны единого процесса обмена веществ и энергии - метаболизма.
Задание. Установите соответствие между процессами, протекающими в клетках организмов, и их принадлежностью к ассимиляции или диссимиляции:
| Процессы, протекающие в клетках | Обмен веществ |
|
| 1. Испарение воды 2. Дыхание 3. Расщепление жиров 4. Биосинтез белков 5. Фотосинтез 6. Расщепление белков | 7.Расщепление 8. Биосинтез жиров 9.Синтез 10. Хемосинтез | А – ассимиляция Б – диссимиляция |
Ответ: 1 – Б, 2 – Б, 3 – Б, 4 – А, 5 – А, 6 – Б, 7 – Б, 8 – А, 9 – А, 10 – А.
Домашнее задание: Изучить § 2.8 «Ассимиляция и диссимиляция. Метаболизм», ответить на вопросы в конце параграфа, повторить § 1.7.
Тема: Ассимиляция и диссимиляция. Метаболизм. Цель урока: Познакомить учащихся с понятием «обмен веществ в организме», ассимиляция, диссимиляция, метаболизм. Задачи урока: Образовательные: конкретизировать знания об обмене веществ (метаболизме) как свойстве живых организмов, познакомить с двумя сторонами обмена, выявить общие закономерности метаболизма; установить связь пластического и энергетического обмена на разных уровнях организации живого и их связь с окружающей средой. Развивающие:формировать умение выделять сущность процесса в изучаемом материале; обобщать и сравнивать, делать выводы; работать с текстом, схемами, другими источниками; реализация творческого потенциала учащихся, развитие самостоятельности. Воспитательные: используя приобретенные знания, понимать перспективы практического использования фотосинтез; понимать влияние обмена веществ на сохранение и укрепление здоровья. Оборудование: компьютер, проектор, презентация. Тип урока: изучение нового материала. Формы работы учащихся: самостоятельная работа с учебником, индивидуальная работа у доски, фронтальная работа.
Скачать:
Предварительный просмотр:
ПЛАН-КОНСПЕКТ УРОКА
Тема: Ассимиляция и диссимиляция. Метаболизм.
Цель урока:
Познакомить учащихся с понятием «обмен веществ в организме», ассимиляция, диссимиляция, метаболизм.
Задачи урока:
Образовательные: конкретизировать знания об обмене веществ (метаболизме) как свойстве живых организмов, познакомить с двумя сторонами обмена, выявить общие закономерности метаболизма; установить связь пластического и энергетического обмена на разных уровнях организации живого и их связь с окружающей средой.
Развивающие:формировать умение выделять сущность процесса в изучаемом материале; обобщать и сравнивать, делать выводы; работать с текстом, схемами, другими источниками;
реализация творческого потенциала учащихся, развитие самостоятельности.
Воспитательные: используя приобретенные знания, понимать перспективы практического использования фотосинтез; понимать влияние обмена веществ на сохранение и укрепление здоровья.
Оборудование: компьютер, проектор, презентация.
Тип урока: изучение нового материала.
Формы работы учащихся: самостоятельная работа с учебником, индивидуальная работа у доски, фронтальная работа.
Ход урока
- Организационный момент.
II. Повторение материала
- Проверка правильности заполнения таблицы «Сравнение строения клеток эукариот и прокариот». (Ответ учащегося у доски.)
- Фронтальная беседа по вопросам:
- Какую роль выполняет спора у прокариот? Чем она отличается от спор эукариот?
- Сравнивая строение и процессы жизнедеятельности эукариот и прокариот, выделите признаки, позволяющие предположить, какие клетки исторически более древние, а какие - более молодые.
- Что такое ферменты? Какова их роль в организме?
- Что такое обмен веществ? Приведите примеры обмена веществ в организме.
III. Изучение нового материала .
Задание: сравните два определения, найдите, есть ли в них отличие или они сходны. Чем вы это можете объяснить?
Обмен веществ складывается из двух взаимосвязанных процессов – анаболизма и катаболизма.
1. В ходе ассимиляции происходит биосинтез сложных молекул из простых молекул-предшественников или из молекул веществ, поступивших из внешней среды.
2. Важнейшими процессами ассимиляции являются синтез белков и нуклеиновых кислот (свойственный всем организмам) и синтез углеводов (только у растений, некоторых бактерий и цианобактерий).
3. В процессе ассимиляции при образовании сложных молекул идет накопление энергии, главным образом в виде химических связей.
1. При разрыве химических связей в молекулах органических соединений энергия высвобождается и запасается в виде АТФ.
2. Синтез АТФ у эукариот происходит в митохондриях и хлоропластах, а у прокариот – в цитоплазме, на мембранных структурах.
3. Диссимиляция обеспечивает все биохимические процессы в клетке энергией.
Всем живым клеткам постоянно нужна энергия, необходимая для протекания в них различных биологических и химических реакций. Одни организмы для этих реакций используют энергию солнечного света (при фотосинтезе), другие – энергию химических связей органических веществ, поступающих с пищей. Извлечение энергии из пищевых веществ осуществляется в клетке путем их расщепления и окисления кислородом, поступающим в процессе дыхания. Поэтому этот процесс называют биологическим окислением , или клеточным дыханием .
Биологическое окисление с участием кислорода называют аэробным , без кислорода – анаэробным . Процесс биологического окисления идет многоступенчато. При этом в клетке происходит накопление энергии в виде молекул АТФ и других органических соединений.
IV. Закрепление изученного материала.
- Что такое ассимиляция? Приведите примеры реакций синтеза в клетке.
- Что такое диссимиляция? Приведите примеры реакций распада в клетке.
- Докажите, что ассимиляция и диссимиляция - две стороны единого процесса обмена веществ и энергии - метаболизма.
Задание. Установите соответствие между процессами, протекающими в клетках организмов, и их принадлежностью к ассимиляции или диссимиляции:
Процессы, протекающие в клетках | Обмен веществ |
|
1. Испарение воды | ||