При метаболизме происходят следующие процессы: пластический и энергетический обмен. При распаде сложных веществ получается энергия, которая необходима для построения и работы животного организма, человека. В биологии и анатомии рассматриваемые явления тесно взаимосвязаны между собой. С их помощью осуществляется рост тканей, сокращение мускулатуры, поддержка тепла.
Отличительные характеристики
Взаимосвязь между организмом и окружающей средой осуществляется через обмен веществ либо метаболизм. Чтобы обеспечить жизнедеятельность, необходимо постоянное поступление внутрь организма пищи, воздуха, неорганических и органических веществ. К последним элементам относятся:
- жиры;
- белки;
- соли;
- углеводы;
- кислород;
- витамины.
Их значение для человека и животных связано с проведением химических реакций.
Таблица: сравнительные характеристики энергетического и пластического обмена
| Название процесса | Функции |
| Энергетический (катаболизм, окисление, диссимиляция) | Расщепляет органические компоненты, которые поступают из внешней среды либо образовались в ходе пластического обмена. В результате реакции выделяется энергия — молекулы АТФ (аденозинтрифосфата), которые синтезируют вещества. |
| Пластический (биосинтез, анаболизм, ассимиляция) | При синтезе специфических веществ органического класса затрачивается энергия. Полученные компоненты называются строительным материалом и энергетическим запасом. |
Энергетический обмен (катаболизм) отличается от пластического тем, что направлен на получение энергии в результате расщепления сложных компонентов на простые. В обратном направлении происходит пластический процесс (анаболизм). Он связан с синтезом сложных веществ из простых. Для его проведения требуется энергия.
Кратко про этапы катаболизма:
- подготовительный;
- анаэробное брожение (гликолиз);
- дыхание на уровне клеток.
На первом этапе желудочный сок и ферменты расщепляют белки на аминокислоты, а липиды на глицерин и высшие кислоты. Из углеводов получаются простые структуры (моносахариды). Следующие 2 этапы осуществляются внутри организма. Для анаэробной реакции, в отличие от аэробной, кислород не нужен.
При гликолизе расщепляется глюкоза на простые компоненты, включая молочную кислоту и этиловый спирт. Процесс характеризуется выделением углекислого газа. Реакция протекает в специальных структурах клетки. Она сопровождается получением АТФ.
Реакция, при которой происходит распад моносахарида до этилового спирта, применяется бактериями, дрожжами. Если после процесса остается пировиноградная кислота, тогда он протекает в животных клетках. Свойства бактерий, которые можно направить на расщепление глюкозы до молочной кислоты, используются в пищевой промышленности.
Последняя стадия энергетического обмена протекает в митохондриях. Для нее характерно клеточное дыхание. Для выполнения реакции необходим кислород. При сжигании органических веществ вырабатываются природные катализаторы — ферменты. Другой процесс, который протекает в митохондриях — сжигание пировиноградной кислоты, что приводит к высвобождению энергии.
В результате пластического обмена образуются вещества, необходимые для построения клеток и организма. Для него характерны 3 разновидности:
- фотосинтез;
- хемосинтез;
- биосинтез.
Первое явление характерно для растений и бактерий фотосинтезирующей группы (автотрофы). Они способы для себя вырабатывать органические вещества из неорганических. Второй процесс протекает в бактериях и не требует кислород.
Организмы, которые выбирают хемосинтез, называются хемотрофами. Грибы и животные относятся к гетеротрофам. Существа получают органические компоненты из иных организмов.
Этапы фотосинтеза и хемосинтеза
Явление считается основой жизни на Земле. Растительные организмы забирают из атмосферы углекислый газ, отдавая кислород. В основе процесса находится образование глюкозы с кислородом из углекислого газа и воды. Фактор, обеспечивающий протекание реакции — наличие солнечной энергии.
При таком химическом воздействии из 6 молекул углекислого газа и воды образуются молекулы кислорода и глюкоза. Место проведения процесса — зеленые листья растений (хлоропласты). В состав органелл входит хлорофилл. Он обеспечивает фотосинтез, придавая листьям зеленый оттенок. Вокруг хлоропласта предусмотрены 2 мембраны, а в цитоплазме граны.
В микроорганизмах, железобактериях протекает пластический обмен — хемосинтез. Для него требуется энергия, которая получается при окислении некоторых компонентов. Вещество, окисляющее бактерии, является сероводородом.
Транскрипция и трансляция
При обмене белков наблюдается расщепление тех веществ, которые находились в пище, на аминокислоты. Их последних формируются личные белки. Для пластического обмена характерен и синтез белков, который включает в себя следующие процессы:
- Транскрипция.
- Трансляция.
В первом случае синтезируется информационная РНК путем комплементарности. Явление протекает в ядре в 3 стадиях: образование первого транскрипта, процессинг (обработка информации), сплайсинг (сращивание). При трансляции переносится зашифрованная информация о структуре белка на синтезирующийся полипептид.
Процесс протекает в цитоплазме клетки — рибосоме (органоид, отвечающий за синтез белков). Для органа характерна овальная форма, состоящая из 2 частей. Они соединяются под воздействием иРНК. Трансляция состоит из 4 этапов. Предварительно активируются аминокислоты под влиянием специального фермента. На первой стадии рибосома может выбрать АТФ.
На следующем этапе формируется аминоациладенилат. К транспортной РНК присоединяются активированные аминокислоты. На 3-й стадии аминокислоты с РНК соединяются с рибосомой. На последнем этапе аминокислота входит в структуру белка, при этом высвобождается транспортная РНК. При воспалительных, инфекционных или онкологических реакциях нарушается работа всего организма, включая обменные процессы. Для постановки диагноза проводятся лабораторные исследования.
