Ассимиляция и диссимиляция основные свойства живого. Ассимиляция в биологии – это что такое? Примеры ассимиляции и диссимиляции в природе

Все клетки и живые организмы - это открытые системы, т. е. они пребывают в состоянии постоянного обмена энергий и веществ с окружающей средой. Имеются открытые системы и в неживой природе, но их существование качественно отличается от живых организмов. Рассмотрим такой пример: горящий кусок самородной серы находится в состоянии обмена с окружающей средой. При его горении поглощается О 2 , а выделяются SO 2 и энергия (в виде тепла). Однако при этом кусок серы как физическое тело разрушается, утрачивает свою первичную структуру.

Для живых же организмов обмен с окружающей средой оказывается условием сохранения, поддержания их структурной организации путем самообновления всех веществ и компонентов, из которых они состоят.

Обмен веществ (метаболизм) - совокупность протекающих в живых организмах процессов (потребления, превращения, накопления и выделения веществ и энергии), обеспечивающих их жизнедеятельность, развитие, рост, воспроизведение. В процессе обмена веществ происходит расщепление и синтез молекул, входящих в состав клеток; обновление клеточных структур и межклеточного вещества.

В основе метаболизма лежат взаимосвязанные процессы ассимиляции (анаболизм) и диссимиляции (катаболизм). При ассимиляции (пластический обмен) происходит синтез сложных веществ из простых. Именно благодаря этому создаются все органические вещества в клетке, необходимые для построения ее структурных компонентов, ферментных систем и т. д. Ассимиляция всегда осуществляется с затратой энергии.

В ходе диссимиляции (энергетический обмен) сложные органические вещества расщепляются до более простых или до неорганических. При этом выделяется энергия, которая расходуется клеткой на выполнение различных процессов, обеспечивающих ее жизнедеятельность (синтез и транспорт веществ, механическую работу и т. д.).

Все живые организмы могут быть разделены на две группы: автотрофы и гетеротрофы, которые отличаются источниками энергии и необходимых веществ для обеспечения своей жизнедеятельности.

Автотрофы - организмы, синтезирующие из неорганических веществ органические соединения с использованием энергии солнечного света (как фототрофы - растения, цианобактерии) или энергии, получаемой при окислении минеральных (неорганических) веществ (таких, как хемотрофы - серобактерии, железобактерии и др.). Следовательно, они способны самостоятельно создавать требуемые для своей жизнедеятельности вещества.

Клетка как структурная и функциональная единица живого представляет собой открытою систему, т.е. постоянно обменивается веществом и энергией с окружающей средой.

Под клеточным обменом веществ понимают непрерывное поступление веществ в клетку из внешней среды, химическое превращение этих веществ и выделение конечных продуктов химических реакций.

Функции клеточного обмена веществ:

1. Обеспечение клетки строительным материалом, необходимым для образования клеточных структур;

2. Снабжение клетки энергией, которая используется на процессы жизнедеятельности (синтез веществ, транспорт веществ и др.);

3. Сохранение относительного постоянства состава и физико-химических свойств клеток;

4. Самообновление клеток и тканей.

Различают внешний обмен – поглощение и выделение веществ, и внутренний обмен – химическое превращение этих веществ в клетке.

Внутренний обмен, или метаболизм , представляет собой совокупность двух противоположных реакций: анаболический и катаболический.

Анаболические реакции – это реакции синтеза сложных органических веществ из более простых. Протекают они с затратами энергии, обеспечивая постоянство состава клеток и тканей организма. Совокупность этих реакций носит название ассимиляции или пластического обмена . Примером ассимиляции может быть биосинтез белка, синтез углеводов из воды и углекислого газа в процессе фотосинтеза, синтез нуклеотидов, ДНК, РНК, полисахаридов, липидов и других соединений.

Катаболические реакции – это реакции расщепления сложных органических веществ (жиров, белков и углеводов) до более простых с выделением энергии, значительная часть которой идет на образование АТФ. Эти реакции часто называют энергетическим обменом , или диссимиляцией.

Совокупность реакций ассимиляции и диссимиляции составляют основу жизнедеятельности клетки, а, следовательно, ткани, органа и организма вцелом.

Рис. 5.1. Обмен веществ и АТФ в клетке

АТФ + Н 2 О ↔ АДФ + Н 3 РО 4 + 40 кДж

Не всегда процессы ассимиляции находятся в соответствии с процессами диссимиляции. В период интенсивного роста и развития организма процессы ассимиляции преобладают. Напротив, при старении, интенсивной физической работе, недостатке питательных веществ процессы диссимиляции преобладают над процессами ассимиляции.

Различают автотрофную и гетеротрофную ассимиляцию. При гетеротрофной ассимиляции (животные, грибы) источником энергии служат вещества пищи (химическая энергия), при автотрофной ассимиляции – энергия света используемая для фотосинтеза (рис.5.2.)

Рис.5.2. Обмен веществ и энергии у автотрофных и гетеротрофных клеток

Из рис. 5.2. видно, что существование жизни на Земле зависит от энергии Солнца и сложных ее преобразований в авто- и гетеротрофных клетках организмов. В упрощенном виде поток энергии в живой природе можно представить так:

1. Энергия Солнца → автотрофы → органические вещества → АТФ → различные формы работы.

2. Энергия Солнца → автотрофы → органические вещества → гетеротрофы → АТФ → различные формы работы

Автотрофы – сами синтезируют органические вещества с неорганических.

Гетеротрофы – употребляют готовые органические вещества, синтезированные другими организмами.

Поток энергии в клетке

В основе потока энергии в клетке лежат процессы питания организмов и клеточного дыхания.

1. Питание – процесс приобретения вещества и энергии живыми организмами.

2. Клеточное дыхание – процесс, с помощью которого живые организмы высвобождают энергию из богатых ею органических веществ при их ферментативном расщеплении (диссимиляции) до более простых. Клеточное дыхание может быть аэробным и анаэробным.

3. Аэробное дыхание – получение энергии происходит при участии кислорода в процессе расщепления органических веществ. Его еще называют кислородным (аэробным) этапом энергетического обмена.

Анаэробное дыхание – получение энергии из пищи без использования свободного атмосферного кислорода. В общем виде поток энергии в клетке можно представить следующим образом (рис 5.3.)

Рис.5.3. Поток энергии в клетке

Химическая работа : биосинтез в клетке белков, нуклеиновых кислот, жиров, полисахаридов.

Механическая работа : сокращение мышечных волокон, биение ресничек, расхождение хромосом при митозе.

Электрическая работа – поддержание разности потенциалов на мембране клетки.

Осмотическая работа – поддержание градиентов вещества в клетке и окружающей ее среде.

Цели:

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.

× обеспечить закрепление основных биологических понятий: автотрофные, гетеротрофные организмы, пластический и энергетический обмен; анаболизм, катаболизм, метаболизм, фотосинтез, ассимиляция, диссимиляция, распад.

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 фотосинтеза.

× понимать влияние обмена веществ на сохранение и укрепление здоровья.

Оборудование: компьютер, мультимедийный проектор, презентация SMART, раздаточный материал. Презентация размещена на сайте SMARTExchange Метаболизм.notebook

Тип урока: комбинированный

Технологии: технология проблемного обучения, ИКТ.

Ход урока.

1. Организационное начало урока

2. Введение в тему урока.

Вводная беседа

При работе используются термины, занесённые в глоссарий.

Мы изучали клеточный уровень организации жизни.

· Вспомните определение клетки.

Итак. Клетка структурная и функциональная единица живого, а следовательно для неё характерны все свойства живого.

· Перечислите свойства присущие живым организмам

· Попробуйте определить, о каком свойстве живого идёт речь?

Процесс поглощения жидких, твёрдых, газообразных веществ живыми организмами для поддержания нормального течения физиологических процессов жизнедеятельности. (ПИТАНИЕ)

· Способы питания живых организмов.

Работа со схемой (слайд SMART 1)

Какие способы питания живых организмов вам известны?

В чем заключается каждый из способов питания?

Уточнение, в чем заключается автотрофный и гетеротрофный способ питания, что происходит с веществами, попавшими в организм, какие вещества ускоряют процессы распада и синтеза веществ, Что собой представляют ферменты .

Живые существа используют световую и химическую энергию.

Автотрофы используют в качестве источника углерода углекислый газ.

Гетеротрофы используют органические источники углерода. Исключение составляют некоторые протисты, например эвглена зеленая, способная к автотрофному и гетеротрофному типам питания.

Автотрофы синтезируют органические соединения при фотосинтезе или хемосинтезе. Гетеротрофы получают органические вещества вместе с пищей.

(слайд SMART 2)

· А это что за процесс?

Процесс, получая из окружающей среды кислород и выведения в окружающую среду в газообразном состоянии некоторой части продуктов метаболизма организма

· Зачем необходим кислород в клетке?

Окисление - это любая реакция при которой электроны переходят от одного атома (или молекулы) к другому, это удаление электронов. Окисляясь, вещество либо соединяется с кислородом, либо теряет водород, либо теряет электроны.

· Попробуйте сформулировать, что такое выделение?

(выведение из организма продуктов жизнедеятельности)

· Как можно назвать совокупность протекающих в живых организмах химических превращений, обеспечивающих их рост, развитие процессы жизнедеятельности, воспроизведение потомства, активное взаимодействие с окружающей средой?

(Обмен веществ = метаболизм)

· Из каких двух частей (сторон) состоит обмен веществ?

(Пластический обмен и энергетический обмен)

3 А. Сегодня на уроке мы более подробно поговорим о метаболизме, его сторонах (частях), попробуем выяснить как связаны между собой эти части и почему у растений преобладает пластический обмен, а у животных энергетический.

На доске (слайд SMART 3) тема урока . МЕТАБОЛИЗМ.

Проблемные вопросы:

1. Как связаны между собой пластический и энергетический обмен?

2. Почему у растений преобладает пластический обмен, а у животных энергетический?

Какие же определения обмена веществ даны в глоссарии? Запишите одно из них.

А. Обмен веществ (метаболизм) — это совокупность взаимосвязанных процессов синтеза и расщепления, сопровождающихся превращением химических веществ клетки, а также поглощением и выделением энергии.

Б. Обмен веществ (метаболизм) - это совокупность ферментативных реакций, происходящих в клетке и обеспечивающих как расщепление сложных соединений, так и их синтез и взаимопревращение.

Термин «обмен веществ» вошёл в повседневную жизнь с тех пор, как врачи стали связывать избыточный или недостаточный вес, чрезмерную нервозность или, наоборот, вялость больного с повышенным или пониженным обменом. Для суждения об интенсивности метаболизма делают тест на основной обмен. Основной обмен - это показатель способности организма вырабатывать энергию.

Обмен веществ и энергии (метаболизм) осуществляется на всех уровнях организма: клеточном, тканевом и организменном. Он обеспечивает постоянство внутренней среды организма - гомеостаз - в непрерывно меняющихся условиях существования. В клетке протекают одновременно два процесса - это пластический обмен и энергетический обмен. Все процессы, связанные с пластическим и энергетическим обменом, катализируются ферментами.

Задание по вариантам

1 вариант.

Прочитайте текст

Пластический обмен.

Пластический обмен (ассимиляция) - это совокупность реакций анаболизма (биосинтеза), или создание сложных молекул из простых. Процессы анаболизма, происходящие в зелёных растениях с использованием солнечной энергии, имеют планетарное значение, играя решающую роль в синтезе органических веществ из неорганических (фотосинтез). Очень интенсивно анаболизм происходит в периоды роста: у животных — в молодом возрасте, у растений — в течение вегетационного периода. В клетке постоянно синтезируются белки из аминокислот, жиры из глицерина и жирных кислот, углеводы из моносахаридов, нуклеотиды из азотистых оснований и сахаров.Все реакции биосинтеза идут с поглощением энергии, которая освобождается при расщеплении молекулы АТФ, образовавшейся в ходе энергетического обмена.

Ответьте на вопросы.

- Что происходит с энергией?

- Что происходит с АТФ?

- Подготовьте общий ответ на поставленные вопросы.

2 вариант.

Прочитайте текст

Энергетический обмен.

Энергетический обмен или катаболизм - это совокупность реакций распада сложных органических соединений до более простых молекул или окисления какого-либо вещества, обычно протекающего с высвобождением энергии. Катаболические реакции лежат в основе диссимиляции: утраты сложными веществами своей специфичности для данного организма в результате распада до более простых. Расщепление органических веществ осуществляется в цитоплазме и митохондриях с участием кислорода.Ряд процессов диссимиляции ‒ дыхание , брожение и гликолиз ‒ занимает центральное место в обмене веществ. Энергия, освобождающаяся при распаде органических веществ, не сразу используется клеткой, а запасается в форме АТФ (аденозинтрифосфорной кислоты) и других высокоэнергетических соединений. АТФ — универсальный источник энергообеспечения клетки. Синтез АТФ происходит в клетках всех организмов в процессе фосфорилирования — присоединения неорганического фосфата к АДФ.

Ответьте на вопросы.

- Какие ещё термины употребляются при данном типе обмена.

- Что происходит с энергией?

- Что происходит с АТФ?

- Подготовьте общий ответ на поставленные вопросы..

Учащиеся каждого варианта заполняют таблицу, а затем формулируют ответ, дополняют его. Происходит обсуждение, в ходе которого формулируются и записываются ответы на проблемные вопросы.

(слайд SMART4)

4.Обобщение пройденного.

На основании всего сказанного учащиеся отвечают на проблемные вопросы.

Как связаны между собой пластический и энергетический обмен?

( Смысл ответа. Оба обмена связаны между собой через превращение веществ и энергии. Источником энергии в живых клетках, обеспечивающим все виды их деятельности, является аденозинтрифосфорная кислота (АТФ). Освобождающаяся при расщеплении АТФ энергия обеспечивает любые виды клеточных функций - движение, биосинтез, перенос веществ через мембраны и др. Так как запас АТФ в клетке невелик, то понятно, что по мере убыли АТФ содержание ее должно восстанавливаться. В действительности так и происходит. Биологический смыл остальных реакций энергетического обмена и состоит в том, что энергия, освобождающаяся в результате химических реакций окисления углеводов и других веществ, используется для синтеза АТФ, т. е. для восполнения ее запаса в клетке. )

Почему у растений преобладает пластический обмен, а у животных энергетический?

(Смысл ответа. Растения - автотрофы, они сами синтезируют органические вещества с использованием энергии света, которые используют для построения тела. Поэтому у них преобладает пластический обмен. Животные гетеротрофы, они используют вещества из пищи, которую расщепляют до простых молекул, а потом используют. У них преобладает энергетический обмен.)

Ответы записываются в тетрадь.

2. Закрепление материала.

· Установите соответствие между биологическим процессом и его свойством.

· (слайд SMART5)

3. Д.З. Рефлексия

При работе могут использоваться дополнительные слайды SMART6 и 7

Процесс превращения внешних веществ в энергию и совокупность реакций, в результате которых образуются сложные органические вещества, необходимые для жизнедеятельности организма, называется метаболизмом или обменом веществ. Основные процессы метаболизма - ассимиляция и диссимиляция, тесно взаимосвязанные между собой.

Метаболизм

Обмен веществ происходит на клеточном уровне, но начинается с процесса пищеварения и дыхания. В обмене веществ участвуют органические соединения и кислород.

Питательные вещества поступают с пищей в желудочно-кишечный тракт, и уже в ротовой полости начинают расщепляться. В результате пищеварения молекулы веществ попадают через кишечные ворсинкxи в кровь и разносятся каждой клетке. Кислород поступает в лёгкие при дыхании и также разносится кровяным потоком.

Ассимиляция и диссимиляция в метаболизме - два взаимосвязанных процесса, идущих параллельно:

• ассимиляция или анаболизм - совокупность процессов синтеза органических веществ с затратой энергии;
• диссимиляция или катаболизм - процесс распада или окисления, в результате которого образуются более простые органические вещества и энергия.

Диссимиляция называется энергетическим обменом, т.к. главная цель процесса - получение энергии. Ассимиляция называется пластическим обменом, т.к. высвободившаяся в результате диссимиляции энергия идёт на постройку организма.

ТОП-4 статьи которые читают вместе с этой

Клеточный обмен

Происходящие в клетке процессы ассимиляции и диссимиляции веществ играют важную роль для всего организма. Получение энергии из поступающих веществ происходит в митохондриях или цитоплазме. В ходе диссимиляции образуются молекулы АТФ (аденозинтрифосфат). Это универсальный источник энергии, который участвует в дальнейших процессах обмена веществ. Ход катаболизма на примере расщепления крахмала описан в таблице.

В состав АТФ входят:

• аденин - азотистое основание;
• рибоза - моносахарид;
• три остатка фосфорной кислоты.

Рис. 1. Формула АТФ.

АТФ является макроэргическим соединением и при гидролизе (взаимодействии с водой) высвобождает значительное количество энергии, которая идёт на восстановление и развитие организма, поддержание температуры тела, а также участвует в химических реакциях в процессе ассимиляции. Из более простых веществ в ходе анаболизма синтезируются сложные вещества, характерные для данного организма.

Примеры ассимиляции:

• рост клеток;
• обновление тканей;
• формирование мышц;
• заживление ран.

Рис. 2. Процесс метаболизма.

Процессы обмена веществ регулируются гормонами. Например, адреналин сдвигает обмен веществ в сторону диссимиляции, а инсулин - в сторону ассимиляции.

Автотрофы и гетеротрофы

Все живые организмы в зависимости от способа питания делятся на автотрофов и гетеротрофов. К автотрофам относятся растения и некоторые бактерии, которые синтезируют органические вещества из неорганических. Такие организмы самостоятельно создают все необходимые для жизнедеятельности вещества.

В растениях процесс ассимиляции называется фотосинтезом. В качестве источника энергии для синтеза органических веществ используется солнечный свет, а не АТФ.

Гетеротрофы - организмы, использующие для получения энергии и поддержания жизнедеятельности готовые органические соединения. К гетеротрофам относятся все животные, грибы, большинство бактерий и растения-паразиты. Органические вещества с пищей поступают в организм, где начинаются процессы анаболизма и катаболизма для высвобождения энергии и получения необходимых веществ.

Метаболизмом также называют совокупность всех химических реакций, которые протекают в организме. Ассимиляцией обозначают комплекс всех процессов, протекающих в клетках и во всем организме, при которых происходит накопление энергии. Диссимиляция - окислительные процессы, освобождающие энергию. Ассимиляция и диссимиляция, метаболизм проходят по определенным правилам.

Ассимиляция и диссимиляция, метаболизм: характеристика процессов

Это закономерный процесс превращения веществ и энергии в живых организмах, который направлен на их сохранение и самовоспроизведение.

Из внешней среды с пищей поступают в организм питательные вещества. Эти вещества подвергаются изменениям в организме, после чего часть из них превращается в вещества самого организма. В этом суть процесса ассимиляции. Тесно взаимодействует с процессом ассимиляции процесс диссимиляции, который является обратным ему. Вещества живого организма с различной скоростью расщепляются. При этом выделяется энергия. Продукты распада, возникшие при разложении, выводятся из организма. Их замещают ассимилированные соединения.

Эти процессы ассимиляции и диссимиляции и, соответственно, метаболизма образуют отлично отрегулированную систему. Она сложилась в результате долгого периода эволюции.

Проблемы метаболизма

Проблемы накопления и освобождения энергии, метаболизма приводят к заболеваниям разной сложности. В норме метаболизм находится в равновесии процессов ассимиляции и диссимиляции. Иногда это равновесие утрачивается. Когда в организме преобладают процессы ассимиляции, человек поправляется. При преобладании процессов диссимиляции - худеет. Существует много способов восстановления метаболизма организма.

1. небольшими порциями.
2. Употребление в пищу веществ, которые ускоряют обменные процессы. Это обезжиренные молочные продукты, рыба, обезжиренное мясо, каши, растительные жиры, фрукты, овощи, шоколад, кофе, чай. Важно употреблять достаточное количество воды.
3. Увеличение физических нагрузок.
4. Курсы профилактического массажа.
5. Посещение финской сауны, русской бани.
6. Контрастный душ утром и вечером.
7. Полноценный сон.
8. Продолжительное пребывание на свежем воздухе.
9. Избегание нервно-психических нагрузок, стрессов.

Метаболизм, включающий в себя ассимиляцию и диссимиляцию, играет очень важную роль в жизнедеятельности организма. При его нарушении возникают серьезные проблемы со здоровьем. Так, нормализовать вес тела часто невозможно без нормализации обмена веществ и урегулирования всех его процессов.