Здравствуйте, уважаемые читатели блога репетитора биологии biorepet-ufa.ru.
Тема метаболизма или обмена веществ в клетке — это, можно сказать, «краеугольный камень» в понимании самих основ жизненных процессов, в описании того, что лежит вообще в основе жизни.
Мне, как репетитору биологии, приходится констатировать, что понимание проблемы клеточного метаболизма вызывает определенные трудности у многих.
Буквально на одной страничке этого поста с помощью наглядной схемы как «живет жизнь» попытаемся разобраться
В чем возможные причины плохого усвоения данной темы
На мой взгляд, вопросы обмена веществ в клетке или клеточный метаболизм вызывают затруднения в понимании сути процессов не потому, что это что-то сверхсложное, а скорее всего из-за:
1) обилия синонимической терминологии, которая буквально затмевает сознание;
2) неправильного двойственного понимания описываемого явления и
3) отсутствия наглядного схематичного представления метаболизма у организмов с разным типом питания (автотрофы, гетеротрофы).
Итак, по первому вопросу
Как репетитору по биологии, мне давно стало понятно, что если все термины объединить в какую-то систему в одном месте, то все быстро становится на свои места. Через пару минут и вам тема метаболизма уже не будет казаться свалкой терминов.
Если у термина «обмен веществ» всего один синоним — «метаболизм», то названия ВСЕГО ДВУХ разнонаправленных процессов, из которых складывается обмен веществ в клетке, включают по три наименования!
Синонимами термину пластический обмен (или СИНТЕЗ органических веществ) являются еще термины ассимиляция и анаболизм.
Синонимами термину энергетический обмен (заключающемуся в РАСПАДЕ органических веществ с высвобождением энергии), являются еще и такие термины, как диссимиляция и катаболизм. Эти термины для удобства запоминания в табличке ниже расположены напротив друг друга.
По второму вопросу
В чем проявляется двойственность в определении описываемых явлений? Да в том, что в учебных руководствах описанию процессов синтеза органических веществ часто сопутствует такая фраза: «при пластическом обмене идет запасание энергии«.
Как же так, выше я привожу табличку для лучшего запоминания, что энергия высвобождается лишь в процессах распада органических веществ. На создание новых органических веществ она тратится. А тут говорится, что и при пластическом обмене она запасается. И как это понимать?
А так: надо иметь четкое разграничение между понятиями универсального, реального на любой момент времени жизни клетки источника энергии, каковыми являются молекулы АТФ и потенциально возможными источниками извлечения энергии из органических веществ клетки.
Итак, важно помнить, что универсальный перманентный источник энергии в любых клетках, любых живых систем — аденозинтрифосфорная кислота — АТФ, в макроэнергетических связях которой временно сосредотачивается большое количество энергии. Откуда берется эта энергия? В результате энергетического обмена при распаде потенциально богатых энергией органических веществ.
Эта энергия макроэнергетических связей АТФ тратится на осуществление процессов синтеза, поскольку создаются богатые энергией органические вещества в пластическом обмене.
Любой многоклеточный организм существует пока в его клетках слаженно идут процессы расщепления поступивших веществ для выработки энергии и синтеза необходимых организму собственных веществ.
Третий момент — обещанная наглядность: схема как «живет жизнь»
Что здесь главное
* В основании жизни «лежат» совершенно особенные, присущие только живым системам органические вещества: крупные молекулы жиров (липидов), моно- и полисахариды (углеводы), и крупные гетерополимерные молекулы нуклеиновых кислот и белков, определяющие все разнообразие жизни на Земле.
* Существует всего два пути создания органических веществ в мире живого:
у автотрофов — путем автотрофной ассимиляции из неорганических веществ СО2, Н2О, NH3 за счет энергии солнечного света (у фототрофов) или энергии окисления неорганических веществ (у хемотрофов); Почему на схеме стрелка «автотрофная ассимиляция» имеет два цвета? Потому что у автотрофных организмов внешние источники энергии (красный цвет) и источники для создания органических веществ (желтый цвет) — разные.
у гетеротрофов — путем гетеротрофной ассимиляции чужеродных органических веществ за счет энергии окисления этих же веществ. Поэтому на схеме блок перевернутая трапеция «чужеродные органические вещества» — двухцветная. Это отражает то, что для гетеротрофных организмов источник энергии для жизни и источник создания собственных органических веществ один и тот же (чужеродные органические вещества).
* Само по себе существование такого сложного состояния материи как «жизнь» требует затраты энергии двоякого рода: а) для поддержания организма — энергии поддержания и б) для расширенного воспроизведения живой материи — функциональной энергии.
* Всю эту энергию в клетках поставляют высокоэнергетические соединения, прежде всего АТФ, образующиеся в процессах диссимиляции (расщепления) собственных органических веществ (у любых организмов) или поступивших извне (как у гетеротрофов).
____________________________________________
Ну как? Совсем ведь не сложно, видя эту схемку перед глазами, запомнить, что материальной основой жизни, её фундаментом, являются органические вещества.
А энергию: одни организмов получают только за счет окисления органических веществ (гетеротрофы), а другие — способны еще использовать световую энергию (фототрофы) или энергию окисления неорганических веществ (хемотрофы).
По теме пластического обмена необходимо хорошо разбираться в процессах синтеза углеводов растениями при фотосинтезе и в биосинтезе белка.
Энергетическому обмену бескислородному у анаэробных организмов и кислородному (в митохондриях) у аэробных организмов посвящена следующая статья.
***************************************
У кого есть вопросы по статье к репетитору биологии , замечания, пожелания — прошу в комментарии.
