Per rispondere nel modo più accurato possibile alla domanda posta, consideriamo i concetti di “metabolismo plastico ed energetico”.
Concetti di metabolismo plastico ed energetico
Questi due concetti derivano dalla definizione di metabolismo. Il metabolismo o il metabolismo è il tasso di composti chimici che si verificano quotidianamente nel nostro corpo. Il metabolismo è costituito da due componenti: metabolismo plastico ed energetico. Vediamo più da vicino questi due concetti:
- Il metabolismo energetico è un processo di scambio in cui avviene la divisione nutrienti ai collegamenti più semplici. Esistono diverse fasi del metabolismo energetico.
- Il metabolismo plastico è una reazione che avviene nel corpo in cui le sostanze chimiche vengono sintetizzate da quelle complesse a quelle semplici con l'aiuto dell'energia. In un altro modo, il metabolismo plastico è chiamato anabolismo.
Fasi del metabolismo energetico
- Fase preparatoria. In questa fase, si verifica nello stomaco umano, dove le proteine sono sotto l'influenza vari tipi gli enzimi si scompongono in amminoacidi semplici e i carboidrati in monosaccaridi.
- Fase anaerobica. Si stanno dividendo composti organici a sostanze più semplici ed omogenee. Lo stadio anaerobico può verificarsi nel corpo senza includere ossigeno. Questa fase avviene esclusivamente nel citoplasma.
- La fase aerobica deve avvenire solo con la partecipazione dell'ossigeno. In questa fase, i prodotti metabolici intermedi vengono convertiti in prodotti trasformati.
Il processo del metabolismo energetico termina direttamente nella cellula, cioè nei mitocondri.
Tipi di scambio plastico
Il metabolismo plastico, a differenza del processo energetico, avviene solo su livello cellulare. Lo scambio di plastica ha tre tipi:
- Fotosintesi (posseduta esclusivamente da piante e batteri).
- Chemiosintesi (utilizzato da alcuni batteri senza la partecipazione di ossigeno).
- Biosintesi delle proteine (le proteine vengono scambiate nel corpo umano, che vengono successivamente convertite in aminoacidi).
Pertanto, il metabolismo plastico ed energetico sono collegati tra loro. Il metabolismo energetico attraversa diverse fasi e avviene principalmente nei mitocondri. E lo scambio plastico avviene esclusivamente nelle cellule.
Il metabolismo energetico, o catabalismo o dissimilazione, avviene nei mitocondri. Durante questo processo, l'energia viene rilasciata sotto forma di molecole di ATP e calore, che viene dissipato in tutta la cellula/organismo. Questo processo è chiamato glicolisi e ha 3 fasi. Matrice preparatoria dei mitocondri priva di ossigeno; 2 molecole di ATP e acido piruvico sono formate dal glucosio. Lo stadio dell'ossigeno sono le creste degli stessi mitocondri. L'acido piruvico viene ossidato in ossigeno e acqua, producendo 36 molecole di ATP.
La plastica, l'assimilazione o l'anabolismo, si verifica come risultato della sintesi di sostanze da parte del corpo. Principalmente proteine. Si verifica sui ribosomi.
Il metabolismo, cioè la totalità di tutte le reazioni chimiche che si verificano nel corpo, comprende il metabolismo energetico e quello plastico. La prima sono le reazioni volte a ottenere energia grazie alla scomposizione di composti organici complessi in composti più semplici. Si chiama anche catabolismo. Il metabolismo plastico è anche chiamato anabolismo. Implica reazioni mediante le quali il corpo sintetizza le sostanze chimiche complesse di cui ha bisogno da quelle più semplici utilizzando energia. Si scopre quindi che, avendo estratto energia attraverso il processo di catabolismo, il corpo ne spende parte nella sintesi di nuove sostanze organiche.
Metabolismo energetico: caratteristiche e fasi
Questo tipo di metabolismo avviene in tre fasi: preparatoria, fermentazione anaerobica o glicolisi e respirazione cellulare. Vediamoli più nel dettaglio:
Cos’è lo scambio di plastica? Quali sono le sue caratteristiche?
Dopo aver considerato il processo di catabolismo, possiamo passare alla descrizione dell'anabolismo, che è una componente importante del metabolismo. Come risultato di questo processo si formano sostanze da cui sono costruite la cellula e l'intero organismo, che possono fungere da ormoni o enzimi, ecc. Il metabolismo plastico (noto anche come biosintesi o anabolismo), a differenza del catabolismo, avviene esclusivamente nella cella. Comprende tre varietà: fotosintesi, chemiosintesi e biosintesi proteica. Il primo è utilizzato solo dalle piante e da alcuni batteri fotosintetici. Tali organismi sono chiamati autotrofi, poiché essi stessi producono composti organici da composti inorganici. Il secondo è utilizzato da alcuni batteri, compresi quelli anaerobici, che non necessitano di ossigeno per vivere. Le forme di vita che utilizzano la chemiosintesi sono chiamate chemiotrofi. Animali e funghi sono eterotrofi, creature che ottengono sostanze organiche da altri organismi.
Fotosintesi
Questo è un processo che, di fatto, è alla base della vita sul pianeta Terra. Tutti sanno che le piante assorbono anidride carbonica dall'atmosfera e rilasciano ossigeno, ma diamo un'occhiata più da vicino a cosa succede durante la fotosintesi. Questo processo si realizza attraverso una reazione che prevede la formazione di glucosio e ossigeno a partire da anidride carbonica e acqua. Un fattore molto importante è la disponibilità energia solare. Durante tale interazione chimica, da sei molecole di anidride carbonica e acqua si formano sei molecole di ossigeno e una di glucosio.
Dove avviene questo processo?
Il luogo di questo tipo di reazione sono le foglie verdi delle piante, o meglio i cloroplasti contenuti nelle loro cellule. Questi organelli contengono clorofilla, responsabile della fotosintesi. Questa sostanza fornisce anche il colore verde delle foglie. Il cloroplasto è circondato da due membrane e nel suo citoplasma ci sono grana, pile di tilacoidi che hanno una propria membrana e contengono clorofilla.
Chemiosintesi
Anche la chemiosintesi è uno scambio plastico. È caratteristico solo dei microrganismi, inclusi i batteri dello zolfo, nitrificanti e del ferro. Utilizzano l'energia ottenuta dall'ossidazione di alcune sostanze per ridurre l'anidride carbonica in composti organici. Le sostanze che vengono ossidate da questi batteri nel processo del metabolismo energetico sono l'idrogeno solforato per il primo, l'ammoniaca per il secondo e l'ossido ferrico per il secondo.
Biosintesi delle proteine
Lo scambio di proteine nel corpo comporta la scomposizione di quelle consumate come cibo in aminoacidi e la costruzione di questi ultimi a partire dalle proprie proteine, caratteristica di questo particolare essere vivente. Il metabolismo plastico è la sintesi delle proteine da parte di una cellula; comprende due processi principali: trascrizione e traduzione.
Trascrizione
Molte persone conoscono questa parola dalle lezioni. Lingua inglese, tuttavia, in biologia questo termine ha un significato completamente diverso. La trascrizione è il processo di sintesi dell'RNA messaggero utilizzando il DNA secondo il principio di complementarità. Ha luogo nel nucleo della cellula e prevede tre fasi: formazione della trascrizione primaria, elaborazione e splicing.
Trasmissione
Questo termine si riferisce al trasferimento di informazioni sulla struttura di una proteina crittografata sull'mRNA al polipeptide sintetizzato. Il luogo di questo processo è il citoplasma della cellula, vale a dire il ribosoma, un organello speciale responsabile della sintesi delle proteine. È un organello di forma ovale costituito da due parti collegate in presenza di mRNA.
La trasmissione si svolge in quattro fasi. Nella prima fase, gli aminoacidi vengono attivati da uno speciale enzima chiamato aminoacil T-RNA sintetasi. A questo scopo viene utilizzato anche l'ATP. Successivamente si forma l'amminoacil adenilato. Segue il processo di unione dell'amminoacido attivato all'RNA di trasferimento e viene rilasciato l'AMP (adenosina monofosfato). Quindi, nella terza fase, il complesso formato si lega al ribosoma. Successivamente, gli amminoacidi vengono incorporati nella struttura proteica in un certo ordine, dopodiché viene rilasciato il tRNA.
L'insieme delle trasformazioni chimiche che avvengono nel corpo è chiamato metabolismo. Distinguere Metabolismo plastico ed energetico. La sintesi di sostanze complesse da quelle semplici è chiamata anabolismo. Altrimenti scambio plastica. La scomposizione dei componenti nutrizionali è il catabolismo. Un altro nome è metabolismo energetico.
Lo scambio plastico è chiamato assimilazione. I composti complessi necessari per la vita sono assemblati da sostanze a basso peso molecolare: i monomeri. Perché l'assimilazione è chiamata metodo di scambio plastico? Perché composti sintetizzati servire come materiali da costruzione per la formazione dei tessuti.
Importante! L'assimilazione (plastica) svolge la funzione di produrre materiale da costruzione per la formazione dei tessuti.
Assimilazione controllato dall'apparato genetico pertanto, ciascuna cellula sintetizza quasi gli stessi composti di cui è costituita. Le reazioni chimiche richiedono consumo di energia. Le principali sostanze necessarie affinché avvengano le reazioni sono proteine, carboidrati e anche.
U diversi tipi Metabolismo ed energia degli organismi accade diversamente. Le piante verdi effettuano la fotosintesi, in cui i monosaccaridi vengono prodotti da H2O e monossido di carbonio alla luce. Gli organismi primitivi privi di clorofilla sono in grado di sintetizzare materiale da costruzione nell'oscurità. Questo processo è chiamato “chemiosintesi”. Gli animali ricevono nutrienti già pronti, che vengono scomposti per la successiva lavorazione.
Importante! I processi di assimilazione avvengono attraverso la fotosintesi, la chemiosintesi o la biosintesi.
Fotosintesi
Cosa caratterizza il metabolismo energetico in una cellula vegetale? La presenza di clorofilla, con l'aiuto della quale la fotosintesi viene effettuata secondo il seguente schema:
Con luce costante la fotosintesi è impossibile. I fotoni si attivano, rimuovendo da esso l'ossigeno, che interferisce con il processo. Nell'oscurità, avviene una reazione di sintesi con la partecipazione del vettore energetico - ATP secondo il seguente schema:
Da zuccheri semplici, nonché composti azotati inorganici vengono sintetizzati gli aminoacidi. I carboidrati a basso peso molecolare in eccesso vengono accumulati dai tessuti sotto forma di amido e grassi.
Importante! La fotosintesi richiede periodi alternati di luce e buio.
Chemiosintesi
I batteri si sono adattati per produrre energia attivando gli ioni idrogeno attraverso reazioni chimiche con sostanze inorganiche. Gli organismi nitrificanti producono acido nitrico idrogeno:
I batteri del ferro convertono Fe2+ in Fe3+.
I solfobatteri sintetizzano l'acido solforico dall'idrogeno solforato:
Ulteriori trasformazioni dell'anidride carbonica in monosaccaridi avvengono secondo il seguente schema: fase oscura della fotosintesi.
Sintesi proteica
Il processo è caratteristico degli animali e dei funghi, coloro che ricevono cibo pronto sottoposto a catabolismo, di cui parleremo più dettagliatamente di seguito. Scompongono le proteine in arrivo in amminoacidi. Una volta nella cellula, i monomeri si combinano secondo la codifica genetica del nucleo cellulare. Questa complessa procedura, la traduzione, avviene nei ribosomi con la partecipazione dell'RNA.
Metabolismo energetico nella cellula
Catabolismo o dissimilazione lo è processo di scissione composti complessi in semplici con o senza partecipazione. In entrambi i casi, viene rilasciata energia, che viene accumulata da molecole ad alta energia - ATP, contenenti tre residui di fosfato.
Dove avviene lo scambio energetico? Si verifica all'interno delle cellule, così come all'esterno di esse, attraversando le seguenti fasi:
- Preliminare;
- Fermentazione anaerobica;
- Respirazione cellulare.
Fase preliminare
Questa fase avviene nel tratto alimentare. Attraverso gli enzimi digestivi, le sostanze complesse vengono scomposte in sostanze semplici che possono essere assorbite dal tubo intestinale. Le proteine vengono scomposte in amminoacidi. I carboidrati diventano monosaccaridi.
La principale fonte di energia è il glucosio. I grassi vengono scomposti in acidi carbossilici e alcol polivalente - glicerolo. Quando ogni tipo di nutriente si decompone, si forma quantità ineguale di energia.(tavolo)
Il sistema transnazionale di misure determina l'intensità energetica dei componenti alimentari in Joule. Una Kcal equivale a 4,2 KJ. L'ossidazione di quali sostanze libera più energia? I componenti più ipercalorici degli alimenti sono i grassi, perché sono costituiti principalmente da acidi carbossilici ad alto peso molecolare. Pertanto, il palmitato (C16 H32 O2) contiene il 12,5% di ossigeno e il glucosio - 53,3. Materiale per ossidazione acido grasso più, quindi, l'intensità energetica è maggiore. Pertanto, il contenuto calorico dei lipidi supera di 2,25 volte il valore nutrizionale di proteine e carboidrati.
Il contenuto calorico di carboidrati e proteine è 2,25 volte inferiore a quello dei grassi.
Fermentazione anaerobica
Una procedura non redditizia dal punto di vista dell'estrazione energetica, che chiamata glicolisi. Un nome alternativo è ossidazione biologica o incompleta. Avviene senza l'uso di O2. Vengono rilasciati idrogeno e metano ricchi di energia, che non si ossidano. I processi si verificano in modo diverso nei diversi organismi.
I lieviti, alcuni batteri e anche le piante producono alcoli, acetone e acidi carbossilici. Questa proprietà viene utilizzata nella produzione di alcol, formaggi e fermentazione dell'impasto. La reazione chimica procede principalmente secondo il seguente scenario:
I microrganismi dell'acido lattico fermentano i carboidrati trasformandoli in lattato. Questo viene utilizzata la proprietà dei batteri per la produzione di kefir, yogurt, formaggi e altri prodotti. La reazione chimica procede secondo il seguente scenario:
Nei funghi, nell'uomo e in altri mammiferi, il metabolismo energetico nella cellula è rappresentato dalla fermentazione dei carboidrati in acido piruvico:
Tutti i tipi di glicolisi, indipendentemente dal prodotto finale, sono accompagnati dal rilascio di due ATP per molecola di glucosio.
Respirazione cellulare
Cosa caratterizza il metabolismo energetico in una cellula vivente? Sotto l'influenza degli enzimi tissutali l'ossigeno viene rilasciato dai globuli rossi, penetra nella membrana ed entra nella fornace biologica: il mitocondrio. Lì favorisce la combustione a bassa temperatura con formazione di acqua e monossido di carbonio. Questi ultimi enzimi lo rimuovono dalla cellula legandolo alla molecola di emoglobina. I globuli rossi trasportano i rifiuti ai polmoni, dove il gas di scarico lascia il corpo attraverso l'espirazione.
Per è necessaria l’implementazione della combustione biologica enzimi prodotti dai lisosomi, nonché ADP - molecole macroenergetiche contenenti non tre, ma due radicali fosfati.
Per estrarre energia, il glucosio e l'alcol vengono prima convertiti in lattato. Ulteriori trasformazioni sono rappresentate dall'equazione seguente:
I mitocondri sono in grado di estrarre energia dal piruvato con un rilascio meno efficiente di molecole di ATP.
La relazione tra anabolismo e catabolismo
Appare il metabolismo combinazione di processi sintesi e scissione. Nel corpo, questa trasformazione avviene alla temperatura corporea attraverso biocatalizzatori: enzimi. La funzione del metabolismo plastico è la sintesi dei composti necessari per il corpo: proteine, carboidrati, lipidi, ATP, enzimi e altre sostanze biologicamente attive. L'assimilazione avviene con il consumo di energia, che viene rilasciata dagli organelli.
Importante! Il metabolismo delle sostanze e dell'energia avviene durante il verificarsi simultaneo di processi di assimilazione e dissimilazione.
Metabolismo plastico ed energetico. Biologia 8a elementare.
Metabolismo. Scambio energetico. Perché respiriamo?
Conclusione
Il metabolismo è una combinazione di processi che si verificano simultaneamente: questo è il metabolismo plastico ed energetico. Quasi tutte le trasformazioni avvengono nel citoplasma o in speciali organelli della cellula. Entrambi i processi sono interconnessi e sono necessari per il funzionamento di qualsiasi organismo.
Metabolismo (metabolismo)è un insieme di processi interconnessi di sintesi e scomposizione delle sostanze chimiche che si verificano nel corpo:
1.anabolismo (assimilazione, metabolismo plastico)– sintesi di monomeri più complessi da quelli più semplici con assorbimento e accumulo di energia sotto forma di legami chimici nelle sostanze sintetizzate.
2.catabolismo (dissimilazione, metabolismo energetico)– decomposizione di monomeri più complessi in monomeri più semplici con rilascio di energia e suo accumulo sotto forma di legami ad alta energia di ATP.
Anabolismo e catabolismo sono correlati. Tutti i processi sintetici richiedono sostanze ed energia fornite dai processi di fissione.
I processi di decomposizione sono catalizzati da enzimi sintetizzati durante il metabolismo plastico, utilizzando i prodotti e l'energia del metabolismo energetico.
Gli esseri viventi utilizzano la luce e l'energia chimica per la loro vita.
Piante verdi – autotrofi – sintetizzare i composti organici durante la fotosintesi utilizzando energia luce solare. La loro fonte di carbonio è l’anidride carbonica. Molti procarioti autotrofi ottengono energia attraverso il processo di chemiosintesi, l'ossidazione dei composti inorganici. Per loro, la fonte di energia può essere costituita da composti di zolfo, azoto e carbonio.
Eterotrofi utilizzo fonti organiche carbonio, cioè nutrirsi di materia organica già pronta.
Un gruppo speciale di organismi - mixotrofi - si nutrono in modo misto - si tratta di piante di drosera, acchiappamosche di Venere (tra le piante c'è anche un eterotrofo - rafflesia); e tra gli animali c'è un animale unicellulare: l'euglena verde.
Enzimi– queste sono proteine specifiche – catalizzatori. Il termine “specifico” significa che l'oggetto in relazione al quale viene utilizzato questo termine ha caratteristiche, proprietà e caratteristiche uniche. Ogni enzima ha tali caratteristiche perché, di regola, catalizza un certo tipo di reazione. In altre parole, al centro attivo di un enzima, che ha una struttura complessa, come una serratura, si accede solo tramite una o più “chiavi”: substrati o inibitori degradanti.
Non si verifica una singola reazione biochimica nel corpo senza la partecipazione di enzimi. La specificità della molecola enzimatica è spiegata dal suo struttura e proprietà. La molecola dell'enzima contiene centro attivo (serratura), la cui configurazione spaziale corrisponde alla configurazione spaziale delle sostanze con cui interagisce l'enzima (alle chiavi). Riconosciuto il suo substrato, l'enzima interagisce con esso e ne accelera la trasformazione.
Gli enzimi catalizzano tutte le reazioni biochimiche.
Attività enzimatica dipende dalla temperatura, dall'acidità dell'ambiente e dalla quantità di substrato con cui interagisce. All’aumentare della temperatura aumenta l’attività enzimatica. Tuttavia, ciò accade fino a certi limiti, perché A temperature sufficientemente elevate, la proteina si denatura. L'ambiente in cui gli enzimi possono funzionare è diverso per ciascun gruppo. Esistono enzimi che sono attivi in un ambiente acido o leggermente acido o in un ambiente alcalino o leggermente alcalino. In un ambiente acido, gli enzimi del succo gastrico sono attivi nei mammiferi. In un ambiente leggermente alcalino gli enzimi del succo intestinale sono attivi. L'enzima digestivo pancreatico è attivo in un ambiente alcalino. La maggior parte degli enzimi sono attivi in un ambiente neutro.
Il metabolismo plastico è anche chiamato anabolismo o assimilazione ed è l'insieme di tutte le reazioni biochimiche enzimatiche che portano alla sintesi di composti bioorganici.
Il metabolismo plastico comprende la biosintesi di proteine, lipidi, carboidrati e acidi nucleici. Durante l'anabolismo avviene anche il processo di fotosintesi e chemiosintesi.
Se parliamo del metabolismo plastico nel corpo umano, dobbiamo subito dire che tutto ciò che entra nel corpo con il cibo ha un'elevata composizione molecolare e quindi non può essere assorbito. Durante il processo di digestione, questi composti si scompongono in singoli monomeri, che sono già utilizzati per la sintesi di specifiche sostanze ad alto peso molecolare inerenti al corpo umano.
Una delle classi più importanti di composti sono le proteine. Tutti gli enzimi del corpo, così come alcuni ormoni, sono di natura proteica. Le proteine sono l'emoglobina (fornisce la funzione respiratoria), gli anticorpi (forniscono la risposta immunitaria dell'organismo), l'actina e la miosina (determinano la contrazione muscolare), il collagene e la cheratina (eseguono funzione strutturale nel corpo).
Considerando l'importante ruolo delle proteine per il funzionamento del corpo, vale la pena considerare il processo della loro sintesi come una parte importante del metabolismo plastico.
Va detto che tutti gli organismi viventi differiscono tra loro per la presenza di proteine specifiche, costituite da aminoacidi. È la posizione relativa degli amminoacidi che determina le proprietà specifiche dei composti proteici.
Le proteine sono sintetizzate nel citoplasma cellulare su speciali organelli: i ribosomi. Queste strutture sono costituite da subunità grandi e piccole. Prendono parte ai processi di sintesi proteica. Gli acidi nucleici, che includono DNA e RNA, svolgono un ruolo importante nella biosintesi delle proteine. Pertanto, le unità strutturali del DNA (geni) contengono informazioni codificate sulla struttura primaria delle proteine (sequenza di aminoacidi) e l'RNA è responsabile della sua lettura e del trasporto degli amminoacidi nel luogo in cui avviene la sintesi proteica.
La sintesi proteica avviene in due fasi: trascrizione e traduzione. La trascrizione si basa sul processo di trasferimento delle informazioni dal DNA all'RNA.
La traduzione è la sintesi di una catena polipeptidica con la corrispondente sequenza di amminoacidi in base alla partecipazione dell'RNA della matrice (messaggero). L’intero processo di traduzione passa attraverso tre fasi: inizio, allungamento e conclusione. Come risultato della traduzione, si forma una proteina con una struttura primaria.
Vale la pena ricordare che il metabolismo plastico non è solo la sintesi di proteine o altro, ma anche la fotosintesi, che è un processo complesso e in più fasi che si svolge in 2 fasi;
Nei cloroplasti (sui tilacoidi) avviene la fase luminosa, durante la quale si forma ATP e viene rilasciato ossigeno molecolare, mentre la fase oscura avviene nella sostanza fondamentale dei cloroplasti e provoca l'assorbimento di anidride carbonica e la formazione di carboidrati .
Penso che non sia necessario soffermarsi sul ruolo della fotosintesi, basti dire che grazie a questo processo vengono prodotti annualmente circa 150 miliardi di tonnellate di sostanze organiche e circa 200 miliardi di tonnellate di ossigeno;
Va detto che il metabolismo plastico è strettamente correlato ai processi energetici che avvengono nel corpo. Pertanto, il metabolismo energetico (catabolismo) è processo opposto anabolismo e comprende tutte le reazioni di scissione, quando i composti complessi si scompongono in composti semplici e le sostanze ad alto peso molecolare vengono convertite in una serie di sostanze a basso peso molecolare. Questo rilascia energia, che viene utilizzata nei processi di scambio della plastica.
Pertanto, il metabolismo plastico ed energetico in una cellula costituisce la base del metabolismo generale: il metabolismo, che comprende tutti i processi di sintesi e scomposizione delle sostanze.