<<
>>

Обмен веществ


Во всех клетках происходит интенсивное обновление веществ и структур. Так, некоторые клетки человека живут всего один-два дня (клетки кишечного эпителия). Поэтому непременным условием жизни является связь клетки с ОС.
Из среды клетка получает различные вещества, которые затем подвергаются превращениям, ведущим к высвобождению энергии, необходимой для клеточной активности. Из поступающих в клетку веществ синтезируются органические соединения, необходимые для построения структур клетки. Во внешнюю среду выводятся не нужные клетке вещества — продукты разложения органических веществ.
Пластический обмен (или ассимиляция) — совокупность реакций синтеза органических молекул, идущих на построение тела клетки. В клетках зеленых растений органические вещества могут синтезироваться из неорганических с использованием энергии света или химической энергии. В клетках животных ассимиляция может идти только за счет использования для синтеза собственных веществ (готовых органических соединений). Процессы ассимиляции протекают с поглощением энергии.
Энергетический обмен (или диссимиляция) — совокупность реакций, в результате которых освобождается необходимая для клетки энергия.
Совокупность процессов диссимиляции и ассимиляции, в ходе которых реализуется связь клетки с окружающей средой, называют обменом веществ или метаболизмом:
ПЛАСТИЧЕСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ
ОБМЕН +              ОБМЕН = МЕТАБОЛИЗМ.
Обмен веществ — фундаментальное свойство живых организмов. Пластический обмен Биосинтез белков
Любая клетка организма способна синтезировать свои специфические белки. Эта способность обусловлена генетически и передается из поколения в поколение. Информация о структуре белков содержится в ДНК. Участок молекулы ДНК, содержащий информацию о первичной структуре конкретного белка, называется геном.
Синтез белка начинается с транскрипции — процесса списывания информации о структуре белка с участка ДНК (гена) на информационную РНК. В ядре клетки находятся ДНК, а синтез белка обычно протекает в цитоплазме на рибосомах. Перенос информации о первичной структуре белка к месту синтеза обеспечивает РНК. Аминокислоты, необходимые для сборки белковых молекул, доставляются к рибосомам цитоплазмы транспортными РНК. Биосинтез протекает в присутствии множества ферментов, катализаторов всех реакций процесса. Процесс идет с участием АТФ, при распаде которой освобождается энергия, необходимая для его осуществления.
Мутация (от лат. mutatio — перемена) — качественные, внезапно появляющиеся изменения генов, передаваемые далее из поколения в поколение. Эта форма наследственной изменчивости заключается в изменении строения или количества единиц наследственности — генов или их носителей — хромосом. В ряде случаев мутации связаны с изменениями во внешней среде. Фотосинтез
Фотосинтез — процесс синтеза органических соединений из неорганических веществ, идущий за счет энергии света (рис.
2.2).
Все живое современной биосферы зависит от этого процесса. Фотосинтез делает энергию Солнца и углерод доступными для живых организмов и обеспечивает обогащение кислородом атмосферы Земли. Процесс фотосинтеза описывается суммарным уравнением
6С02 + 6Н20 + солнечная энергия              СбН1206 + 602
Русский ученый К. А. Тимирязев показал, что для осуществления фотосинтеза необходим хлорофилл — вещество зе-

Рис. 2.2. Процесс фотосинтеза (по С. Г. Мамонтову)


леного цвета, поглощающее солнечные лучи в красной и сине-фиолетовой частях спектра. У высших растений хлорофилл находится во внутренних мембранах хлоропластов — специализированных органелл растительной клетки, где происходят реакции фотосинтеза.
Фотосинтез протекает в две фазы — световую и темновую. Световая фаза идет только на свету, при этом под действием света молекулы хлорофилла теряют электроны и переходят в возбужденное состояние. Под влиянием положительно заряженных молекул хлорофилла по уравнению



происходит фотолиз воды с образованием молекулярного кислорода, электронов и протонов. Энергия солнечного излучения в световой фазе фотосинтеза используется хлоропластами для синтеза АТФ из аденозиндифосфата (АДФ) и фосфата, а также

для восстановления НАДФ (никотинамидадениндинуклеотид- фосфата) до НАДФ • Н2.
В темновой фазе в присутствии АТФ и НАДФ • Н2 при участии ферментов из диоксида углерода и водорода образуется глюкоза:

Углеводы, получавшиеся в процессе фотосинтеза, используются далее как исходный материал для синтеза других органических соединений.
2.2.1.3. Хемосинтез
Хемосинтез — синтез органических соединений из неорганических веществ с использованием химической энергии, выделяющейся в реакциях окисления неорганических веществ.
Процесс хемосинтеза открыт русским ученым-микробиоло- гом С. Н. Виноградским в 1887 г. Некоторые группы бактерий — нитрифицирующие, железобактерии, серобактерии способны накапливать освобождающуюся в процессах окисления энергию и затем использовать ее для синтеза органических веществ. Процесс хемосинтеза протекает без участия хлорофилла, для его осуществления не обязательно наличие света.
Например, нитрифицирующие бактерии окисляют аммиак до азотистой кислоты:

или по уравнению реакции

Освобождающаяся энергия накапливается в молекулах АТФ и используется для синтеза органических веществ, протекающего по типу реакций темновой фазы фотосинтеза. Хемосинтезирующие бактерии играют важную роль в круговороте веществ. Нитрофицирующие бактерии способствуют накоплению в почве нитратов.
<< | >>
Источник: Николайкин Н. И.. Экология: Учеб. для вузов. 2004 {original}

Еще по теме Обмен веществ:

  1. Обмен веществ и энергии при различных уровнях функциональной активности организма Основной обмен
  2. ГЛАВА 12 Обмен веществ и энергии. Питание
  3. ЖИВОЕ И БИОКОСНОЕ ВЕЩЕСТВО, ИХ ВЗАИМОВОЗНИКНОВЕНИЕ И ПЕРЕРОЖДЕНИЕ В КРУГОВОРОТАХ ВЕЩЕСТВ И ЭНЕРГИИ.
  4. Живое вещество планеты. Функции живого вещества
  5. Водно-солевой обмен
  6. Энергетический обмен
  7. ОГРАНИЧЕННЫЙ ОБМЕН
  8. Обменный брак
  9. Право на обмен жилыми помещениями
  10. VII. Обмен
  11. Межотраслевой обмен
  12. ЭКВИВАЛЕНТНОСТЬ В ОБМЕНЕ
  13. ОБОБЩЕННЫЙ ОБМЕН
  14. ОБМЕН ЭКОНОМИЧЕСКИЙ И СОЦИАЛЬНЫЙ
  15. РЕЦИПРОКНОСТЬ, ПЕРЕРАСПРЕДЕЛЕНИЕ И ОБМЕН
  16. VIII. Вспомогательный Обмен