Параграф 43, ГДЗ к учебнику по биологии 8 класс Драгомилов с ответом на вопросы

Обмен веществ представляет собой совокупность химических реакций, обеспечивающих жизнедеятельность организма. Метаболизм подразделяется на две категории:

• Анаболизм - синтезирование простых веществ из сложных молекул (например, синтез белков из аминокислот);

• Катаболизм разложение сложных молекул на более простые с выделением энергии (расщепление глюкозы в процессе клеточного дыхания).

Метаболизм участвует в поддержании таких функций организма, как рост, восстановление тканей и регуляция температуры.

Питательные вещества, при попадании в клетку, проходят через несколько стадий метаболизма, где используются для разных физиологических процессов организма. Разложенные питательные вещества проникают в клетку через клеточную мембрану с помощью транспортных белков или через мембранные каналы. Дальше эти вещества подвергаются метаболизму внутри клетки. В результате энергетического обмена глюкоза расщепляется в процессе гликолиза, проходящего в цитоплазме, затем идет оксидация в митохондриях. Образуется АТФ (аденозинтрифосфат), который является основным источником энергии для клетки. В результате пластического обмена из аминокислот образуются белки, которые входят в клеточные структуры, и выполняющие различные функции, работая как ферменты, антитела, гормоны. Глицерол и жирные кислоты используются для формирования фосфолипидов и триглицеридов, составляющих основную часть клеточных мембран, а также выполняющих функцию энергохранилища. Излишки питательных веществ могут быть сохранены в форме запасных веществ. Например, глюкоза может хранится в виде гликогена в печени и мышцах, а жиры - в жировых тканях. Клетки облагают сложными механизмами регуляции, позволяющими им отвечать на изменения в уровнях питательных веществ и гормонов в организме для поддержания гомеостаза. Некоторые продукты обмена веществ, которые могут быть токсичными для клетки, выводятся через активный транспорт.

Питательные вещества, при попадании в клетку, проходят через несколько стадий метаболизма, где используются для разных физиологических процессов организма. Разложенные питательные вещества проникают в клетку через клеточную мембрану с помощью транспортных белков или через мембранные каналы. Дальше эти вещества подвергаются метаболизму внутри клетки. В результате энергетического обмена глюкоза расщепляется в процессе гликолиза, проходящего в цитоплазме, затем идет оксидация в митохондриях. Образуется АТФ (аденозинтрифосфат), который является основным источником энергии для клетки. В результате пластического обмена из аминокислот образуются белки, которые входят в клеточные структуры, и выполняющие различные функции, работая как ферменты, антитела, гормоны. Глицерол и жирные кислоты используются для формирования фосфолипидов и триглицеридов, составляющих основную часть клеточных мембран, а также выполняющих функцию энергохранилища. Излишки питательных веществ могут быть сохранены в форме запасных веществ. Например, глюкоза может хранится в виде гликогена в печени и мышцах, а жиры - в жировых тканях. Клетки облагают сложными механизмами регуляции, позволяющими им отвечать на изменения в уровнях питательных веществ и гормонов в организме для поддержания гомеостаза. Некоторые продукты обмена веществ, которые могут быть токсичными для клетки, выводятся через активный транспорт.

Подготовительная стадия метаболизма участвует в подготовке к более сложным метаболическим реакциям. Организм получает необходимые белки, жиры и углеводы для обмена веществ из пищи через пищеварительную систему. Пищевые вещества расщепляется до более простых молекул при помощи ферментов и кислот в желудке и тонком кишечнике (углеводы до простых сахаров, белки до аминокислот). После переваривания эти вещества всасываются в кровеносное русло, затем они транспортируются к клеткам.

Белки, жиры и углеводы распадаются на более простые соединения для эффективности метаболических процессов. Простые соединения, такие как простые сахара, аминокислоты и жирные кислоты быстро используются клетками для получения энергии, необходимой для жизнедеятельности. Простые молекулы участвуют в биохимических реакциях. Они являются мономерами для биосинтеза, так простые сахара используются для образования гликогена или других углеводов, а аминокислоты - для синтеза белков. Они вовлечены в множество разных метаболических путей (циклы Кребса и гликолиза). Разложение более сложных токсичных или нежелательных молекул на более простые помогает поддерживать гомеостаз. Такие простые молекулы легче транспортируются по кровеносному руслу, а также усваиваются клетками. Это повышает эффективность обмена веществ, обеспечивая клеточную потребность в питательных веществах.

Обмен веществ делится на три основные стадии: подготовительную, клеточную и заключительную.

1. Подготовительная стадия - процессы подготовки молекул для последующих метаболических реакций. Основные процессы:

• Пищеварение представляет собой расщепление пищи в желудочно-кишечном тракте с помощью пищеварительных ферментов на более мелкие компоненты (белки, углеводы, жиры);

• Перенос продуктов пищеварения через стенки кишечника в кровь и лимфу, затем их транспорт к клеткам;

• Преобразование молекул (например, фосфолирование глюкозы).

2. Клеточная стадия - процессы метаболизм внутри клеток:

• Гликолиз - расщепление глюкозы до пирувата, при этом образуется энергия в виде АТФ;

• Цикл Кребса - процесс окислительного превращения продуктов гликолиза в митохондриях, где выделяется углекислый газ и энергия;

• Окислительное фосфорилирование - процесс, который происходит на митохондриальной мембране, так энергия, выделяемая в процессе окисления, потом применяется для синтеза АТФ;

• Синтез молекул с использование энергии.

3. Заключительная стадия - процессы, завершающие метаболические реакции и обеспечивающие вывод конечных продуктов:

• Регенерация молекул, которые были задействованы в процессе метаболизма (например, молекул NAD+ и FAD для участия в повторных реакциях);

• Осуществление запаса энергии в виде гликогена или жиров, накопление обменных продуктов в клетках и органах;

• Транспортирование метаболических отходов (углекислого газа, мочевины) из клетки.

Пластический и энергетический обмен - взаимосвязанные процессы метаболизма организма. Они принимают участие в обеспечении его жизнедеятельности. Пластический обмен или анаболизм включает в себя реакции синтеза сложных молекул из более простых. Он требует энергии, например, в виде АТФ. Этот процесс необходим для роста, восстановления тканей и сохранения структур клеток. Аминокислоты, которые поступают из пищи, соединяются в полипептидные цепи с образованием белков. Жирные кислоты и глицерин образуют триглицериды (жиры). Моносахариды соединяться между собой и образуют полисахариды (например, гликоген). Энергетический обмен или катаболизм представляет собой процессы распада сложных молекул на более простые с высвобождением энергии. Гликолиз - расщепление глюкозы с получением энергии. Окисление жирных кислот - расщепление жиров на жирные кислоты и глицерин. Креатинфосфатный обмен - получение из креатинфосфата АТФ в мышцах. Пластический и энергетический обмены взаимосвязаны. Энергия, которая получается в процессе катаболизма, используется затем в анаболизме для синтеза сложных молекул. Так, например, энергия, которая высвобождается при распаде глюкозы, используется для синтеза жиров и белков. Уровень веществ влияет на баланс между стадиями обмена веществ. Большое количество молекул АТФ сигнализирует о необходимости пластического обмена, а низкий уровень АТФ активирует энергетический обмен и расщепление веществ.

Энергия, выделяющаяся при биологическом окислении органических веществ, используется не только для синтеза новых веществ, клеток и их органоидов, но и для других важных процессов. Большая часть энергии используется для синтеза молекул АТФ, которые является универсальным носителем энергии в клетках. Энергия затрачивается на выполнение механической работы, которая связана с движением органов, сокращением мышц, а также перемещением организмов. Энергия используется для переноса веществ через клеточные мембраны. Энергия необходима для процессов метаболизма (анаэробные и аэробные реакции) для поддержания жизнедеятельности клетки. У теплокровных животных некоторое количество энергии используется для поддержания оптимальной температуры тела.

Живые организмы зависят от солнечной энергии или напрямую или косвенным образом. Автотрофные организмы (растения, водоросли и некоторые бактерии) используют солнечную энергию для процесса фотосинтеза. Они преобразуют световую энергию в химическую, при этом создается глюкоза и выделяется кислород. Гетеротрофные организмы (животные и грибы) зависят от автотрофных организмов. Так они получают энергию, усваивая органические вещества, которые создали были образованы растениями и другими автотрофами. Солнечная энергия взаимосвязана с круговоротом веществ в природе. Растения поглощают углекислый газ из атмосферы и потребляют энергию Солнца для создания углеводов, затем эти вещества используются животными и микроорганизмами. Когда организмы умирают, их остатки разлагаются, так питательные вещества возвращаются в почву, замыкая круговорот.

Растения играют важную роль в космосе и на Земле, что обеспечивает жизнедеятельность и баланс экосистемы. На Земле растения оказывают влияние на экосистему, климат, жизнь на планете. Растения производят кислород в результате фотосинтеза, что является составляющей для дыхания многих живых организмов. Растения защищают почву от эрозии, смягчая воздействие изменения климата за счет углекислого газа, который поглощается при фотосинтезе. Растения являются источником питательных веществ, местом обитания для многих видов животных. В космосе растения могут применяться для создания биосферы на космических станциях или планетах, а также могут быть использованы для исследования воздействия невесомости на организмы и процессы жизнедеятельности.