"Биология. Человек и его здоровье", В. С. Рохлов, С. Б. Трофимов
Обмен веществ, или метаболизм, — непрерывное превращение веществ в организме и его связь с окружающей средой. Клетки получают воду, кислород, минеральные соли и органические вещества, используют их для построения собственных структур и получения энергии, а ненужные продукты выводят. В обмене веществ одновременно происходят пластический обмен — синтез сложных веществ, и энергетический обмен — их расщепление с выделением энергии. Главным переносчиком энергии в клетке служит АТФ.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Обмен веществ (метаболизм) — совокупность химических превращений веществ в организме и обмена веществами с окружающей средой. Иными словами, организм получает нужные вещества, изменяет их в клетках и выводит ненужные продукты. Благодаря метаболизму поддерживается жизнь и сохраняется относительное постоянство внутренней среды.
Пластический обмен (ассимиляция) — образование сложных органических веществ из более простых с затратой энергии. Так клетки создают белки, жиры и другие соединения, необходимые для их строения и работы. Поэтому ассимиляция обеспечивает рост, восстановление и обновление организма.
Энергетический обмен (диссимиляция) — расщепление сложных органических веществ с выделением энергии. При этом энергия питательных веществ становится доступной клетке и частично запасается в АТФ. Она затем используется для синтеза веществ, движения и работы органов.
АТФ — универсальный переносчик энергии, используемой клеткой для жизненных процессов. Молекулы АТФ получают энергию при энергетическом обмене и переносят её к месту, где она нужна. Поэтому АТФ связывает высвобождение энергии с её использованием.
Организм постоянно получает воду, кислород, минеральные соли и органические вещества, потому что сам не может бесконечно восполнять их запас. Вода нужна как среда для химических реакций, соли участвуют в работе клеток, кислород помогает высвобождать энергию, а органические вещества служат материалом и топливом. Углекислый газ и другие продукты обмена удаляются, поскольку их накопление нарушило бы работу клеток.
Пластический и энергетический обмен образуют две стороны единого процесса. Энергетический обмен расщепляет часть веществ и поставляет АТФ, а пластический использует эту энергию для создания новых соединений. Одновременно вещества, созданные при ассимиляции, могут позже стать исходным материалом для энергетического обмена.
Для построения белков, жиров и других веществ клетки должны соединить более простые частицы в сложные молекулы. Такое соединение требует энергии, потому что в новых химических связях запасается энергия. При расщеплении питательных веществ связи разрушаются, и часть энергии высвобождается для образования АТФ.
После пищеварения белки, жиры и углеводы превращаются в более простые вещества и всасываются в кровь. Кровь доставляет их к клеткам, а кислород поступает туда через органы дыхания и также переносится кровью. В клетках эти вещества используются для синтеза собственных соединений или расщепляются в ходе энергетического обмена.
Обмен веществ обеспечивает все основные проявления жизнедеятельности. За счёт него клетки получают строительный материал для роста и восстановления, а АТФ — энергию для движения, работы органов и поддержания температуры тела. Если обмен нарушается, организм хуже растёт, восстанавливается и приспосабливается к изменениям среды.
| Свойство | Пластический обмен | Энергетический обмен |
|---|---|---|
| Сущность процесса | Синтез сложных веществ | Расщепление сложных веществ |
| Исходные вещества | Простые органические вещества | Сложные органические вещества |
| Основное направление превращений | От простого к сложному | От сложного к простому |
| Изменение энергии | Энергия затрачивается | Энергия выделяется |
| Значение для организма | Рост, восстановление и обновление | Обеспечение клеток энергией |
| Связь с другим видом обмена | Использует энергию АТФ | Образует энергию в форме АТФ |
Чтобы пользоваться таблицей, сначала определите, что происходит с веществом: оно создаётся или расщепляется. Затем проверьте изменение энергии и значение процесса для клетки. Пластический и энергетический обмен нельзя рассматривать отдельно: результат одного процесса необходим для другого.
Условие: определите, к какому виду обмена относится образование белка из аминокислот. Нужно установить направление превращения и изменение энергии.
Ответ: образование белка из аминокислот относится к пластическому обмену, или ассимиляции.
Условие: объясните, почему при недостатке кислорода клетки испытывают нехватку энергии. Свяжите поступление кислорода с расщеплением органических веществ.
Ответ: при недостатке кислорода уменьшается образование АТФ, и клетка получает меньше доступной энергии.
Условие: покажите, как переваривание пищи связано с построением собственных веществ и получением энергии организмом. Нужно выстроить процессы в правильной последовательности.
Ответ: пищеварение подготавливает вещества, клетки используют их либо как строительный материал, либо как источник энергии, а АТФ связывает энергетический и пластический обмен.
Ошибка: считать обмен веществ только питанием. Так думают, потому что питание действительно поставляет исходные вещества, но обмен продолжается внутри клеток и заканчивается выведением продуктов. Проверьте себя: назовите не только поступление пищи, но и синтез, расщепление и удаление веществ.
Ошибка: отождествлять пластический обмен с образованием энергии. Ошибка возникает из-за слова «образование», однако при ассимиляции образуются вещества, а энергия затрачивается. Проверьте направление процесса: сложные молекулы строятся из простых.
Ошибка: считать энергетический обмен только дыханием. Дыхание обеспечивает поступление кислорода, а энергетический обмен включает клеточное расщепление веществ и запасание энергии в АТФ. Проверьте, указаны ли в объяснении и кислород, и питательное вещество, и АТФ.
Ошибка: разделять пластический и энергетический обмен как независимые процессы. Их путают, если рассматривают синтез и расщепление по отдельности, хотя энергия одного нужна другому. Проверьте связь: энергетический обмен образует АТФ, а пластический использует её.
Для понимания темы нужны знания о строении клетки, роли цитоплазмы и органоидов, составе пищи и этапах пищеварения. Эти сведения помогают понять, где происходят превращения и откуда берутся исходные вещества. Без них трудно связать работу организма с процессами в клетке.
Тема связана с дыханием, питанием, выделением и кровообращением. Дыхание поставляет кислород, пищеварение подготавливает питательные вещества, кровь переносит их, а выделение удаляет продукты обмена. Регуляция функций согласует работу этих систем.
Знание обмена веществ помогает объяснить рост, восстановление тканей и физическую работоспособность. Оно также показывает, почему недостаток питания или нарушение усвоения веществ отражаются на всём организме. По обмену веществ можно понять последствия неправильного питания.
Почему обмен веществ считают главным признаком живого организма?
Живой организм постоянно получает вещества из окружающей среды, преобразует их внутри клеток и удаляет продукты обмена. Эти процессы обеспечивают рост, обновление клеток, движение и работу органов.
Чем пластический обмен отличается от энергетического?
При пластическом обмене из простых веществ создаются сложные, поэтому энергия затрачивается. При энергетическом обмене сложные питательные вещества расщепляются, а энергия высвобождается и запасается в АТФ.
Откуда организм получает вещества для обмена?
Вода, минеральные соли и органические вещества поступают с пищей и питьём, а кислород — из воздуха. После пищеварения питательные вещества всасываются в кровь и доставляются к клеткам.
Зачем клеткам нужна АТФ?
АТФ переносит и временно запасает энергию, которая высвобождается при расщеплении питательных веществ. Клетка использует её для синтеза веществ, движения, активного транспорта и других процессов.
Может ли один и тот же питательный продукт участвовать и в пластическом, и в энергетическом обмене?
Да. Например, продукты переваривания белков могут использоваться для построения белков организма, а часть органических веществ — расщепляться для получения энергии. Выбор зависит от потребностей клеток.
§ 56. Общая характеристика обмена веществ
