تتضمن جميع التفاعلات التخليقية الحيوية امتصاص الطاقة.

يُطلق على مجموع تفاعلات التخليق الحيوي اسم التبادل اللدائني أو الاستيعاب (اللاتينية "similis" - مماثلة). معنى هذه العملية أن المواد الغذائية التي تدخل الخلية من البيئة الخارجية ، والتي تختلف بشدة عن مادة الخلية ، تصبح مواد الخلية نتيجة للتحولات الكيميائية.

ردود الفعل الانقسام. تنقسم المواد المعقدة إلى مواد أبسط ، والمواد عالية الجزيئات إلى مواد منخفضة الجزيئات. تنقسم البروتينات إلى أحماض أمينية ، وتتحول النشا إلى جلوكوز. تنقسم هذه المواد إلى مركبات ذات وزن جزيئي أقل ، وفي النهاية ، تتشكل مواد بسيطة جدًا تفتقر إلى الطاقة - ثاني أكسيد الكربون و H2O. تصاحب ردود الفعل الانقسام في معظم الحالات إطلاق الطاقة. تكمن الأهمية البيولوجية لهذه التفاعلات في تزويد الخلية بالطاقة. أي شكل من أشكال النشاط - الحركة ، والإفراز ، والتخليق الحيوي ، وما إلى ذلك - يحتاج إلى إنفاق الطاقة.

يُطلق على إجمالي تفاعل الانقسام اسم تبادل الطاقة للخلية أو التبديد. التشابه هو عكس الاستيعاب مباشرة: نتيجة للانقسام ، تفقد المواد تشابهها مع مواد الخلية.

ترتبط تبادلات اللدائن والطاقة (الاستيعاب والتفكك) ارتباطًا وثيقًا. من ناحية أخرى ، تتطلب تفاعلات التخليق الحيوي إنفاق الطاقة ، والتي يتم استخلاصها من تفاعلات الانقسام. من ناحية أخرى ، لردود الفعل استقلاب الطاقةيعد التركيب الحيوي المستمر للإنزيمات التي تخدم هذه التفاعلات أمرًا ضروريًا ، حيث إنها تتآكل وتتلف أثناء عملية العمل.

ترتبط أنظمة التفاعلات المعقدة التي تشكل عملية تبادل البلاستيك والطاقة ارتباطًا وثيقًا ليس فقط مع بعضها البعض ، ولكن أيضًا بالبيئة الخارجية. من البيئة الخارجية ، تدخل المواد الغذائية إلى الخلية ، والتي تعمل كمواد لتفاعلات التبادل البلاستيكي ، وفي تفاعلات الانقسام ، يتم إطلاق الطاقة اللازمة لعمل الخلية. يتم إطلاق المواد التي لم يعد بإمكان الخلية استخدامها في البيئة الخارجية.

يُطلق على مجموع جميع التفاعلات الأنزيمية للخلية ، أي إجمالي تبادلات البلاستيك والطاقة (الاستيعاب والتشوه) ، المترابطة ومع البيئة الخارجية ، تبادل المواد والطاقة. هذه العملية هي الشرط الرئيسي للحفاظ على الحياة الخلية ، مصدر نموها وتطورها وعملها.

19. التمثيل الغذائي والطاقة في الخلية. التمثيل الضوئي ، التركيب الكيميائي. عملية الاستيعاب (التفاعلات الأساسية). التمثيل الغذائي هو وحدة الاستيعاب والتفكك. التشتت هي عملية طاردة للحرارة ، أي عملية إطلاق الطاقة بسبب تحلل المواد الخلوية. المواد التي تشكلت أثناء التشوه تخضع أيضًا لمزيد من التحولات. الاستيعاب هو عملية استيعاب المواد التي تدخل الخلية بمواد معينة مميزة لهذه الخلية. الاستيعاب هو عملية ماصة للحرارة تتطلب طاقة. مصدر الطاقة هو المواد المصنعة سابقًا والتي خضعت للتعفن في عملية التشوه. البناء الضوئيهي عملية تحويل طاقة ضوء الشمس إلى طاقة مركبات كيميائية. البناء الضوئيهي عملية تكوين المواد العضوية (الجلوكوز ثم النشا) من مواد غير عضوية، في البلاستيدات الخضراء في الضوء مع إطلاق الأكسجين. تتم عملية التمثيل الضوئي على مرحلتين: الضوء والظل. طور الضوء يستمر في الضوء. خلال مرحلة الضوء ، يتحمس الكلوروفيل بامتصاص كمية من الضوء. في مرحلة الضوء ، يحدث التحلل الضوئي للماء ، يليه إطلاق الأكسجين في الغلاف الجوي. بالإضافة إلى ذلك ، تتم العمليات التالية في المرحلة الضوئية لعملية التمثيل الضوئي: تراكم بروتونات الهيدروجين ، وتوليف ATP من ADP ، وإضافة H + إلى ناقل خاص NADP

إجمالي تفاعل الضوء:

تكوين ATP و NADP * H ، إطلاق O2 في الغلاف الجوي.

المرحلة المظلمة(دورة تثبيت ثاني أكسيد الكربون ، دورة كالفين) تحدث في سدى البلاستيدات الخضراء. تتم العمليات التالية في المرحلة المظلمة

يتم أخذ ATP و NADP * H من تفاعل الضوء

من الغلاف الجوي - ثاني أكسيد الكربون

1) تثبيت ثاني أكسيد الكربون

2) تكوين الجلوكوز

3) تكوين النشا

المعادلة النهائية:

6CO2 + 6H2O - (كلوروفيل ، خفيف) - С6H12O6 + 6O2

التخليق الكيميائي - تخليق المواد العضوية بسبب الطاقة تفاعلات كيميائية. يتم التركيب الكيميائي بواسطة البكتيريا ، التفاعلات الرئيسية لعملية التمثيل الضوئي: 1) أكسدة الكبريت: 2H2S + O2 = 2H20 + 2S

2S + O2 + 2H2O = 2H2SO4 2) أكسدة النيتروجين: 2NH3 + 3O2 = 2HNO2 + 2H2O 2HNO2 + O2 = HNO3 3) أكسدة الأكسجين 2H2 + O2 = 2H2O 4) أكسدة الحديد: 4FeCO3 + O2 + 6H2O = 4 4CO2

20. التمثيل الغذائي في الخلية. عملية التبديد. المراحل الرئيسية لاستقلاب الطاقة. التمثيل الغذائي هو وحدة الاستيعاب والتفكك. أثناء التشوه ، تخضع أيضًا لمزيد من التحولات. الاستيعاب هو عملية استيعاب المواد التي تدخل الخلية بمواد معينة مميزة لهذه الخلية. الاستيعاب هو عملية ماصة للحرارة تتطلب طاقة. مصدر الطاقة هو المواد المصنعة سابقًا والتي خضعت للتعفن في عملية التشوه. التشتت هي عملية طاردة للحرارة ، أي عملية إطلاق الطاقة بسبب تحلل المواد الخلوية. المواد المتكونة تتطلب جميع الوظائف التي تؤديها الخلية إنفاق الطاقة ، والتي يتم إطلاقها في عملية التبديد. يتم تقليل الأهمية البيولوجية للتشتت ليس فقط لإطلاق الطاقة التي تحتاجها الخلية ، ولكن في كثير من الأحيان لتدمير المواد الضارة بالجسم. تتكون عملية التبديد بأكملها ، أو استقلاب الطاقة ، من 3 مراحل: التحضيري ، والأكسجين- مجانا والأكسجين. في المرحلة التحضيرية ، تحت تأثير الإنزيمات ، تتحلل البوليمرات إلى مونومرات. لذلك ، يتم تقسيم البروتينات إلى أحماض أمينية ، والسكريات - إلى السكريات الأحادية ، والدهون - إلى الجلسرين والأحماض الدهنية. في المرحلة التحضيرية ، يتم إطلاق القليل من الطاقة وعادة ما تتبدد في شكل حرارة. 2) مرحلة نقص الأكسجين أو اللاهوائية. لنأخذ الجلوكوز كمثال. في المرحلة اللاهوائية ، يتحلل الجلوكوز إلى حمض اللاكتيك: C6H12O6 + 2ADP + H3RO4 = 2C3H6O3 + 2H2O + 2ATP (حمض اللاكتيك) 3) مرحلة الأكسجين. في مرحلة الأكسجين ، تتأكسد المواد إلى CO2 و H2O. مع وصول الأكسجين ، يخترق حمض البيروفيك الميتوكوندريا ويخضع للأكسدة: С3H6O3 + 6O2-6CO2 + 6H2O + 36ATP المعادلة الإجمالية: C6H12O6 + 6O2-6CO2 + 6H2O + 38ATP

التشتت عبارة عن مجموعة معقدة من التفاعلات الكيميائية التي يوجد فيها تحلل تدريجي للمواد العضوية المعقدة إلى مواد أبسط. هذه العملية مصحوبة بإطلاق الطاقة ، والتي يستخدم جزء كبير منها في تخليق ATP.

التشتت في علم الأحياء

التبديد هو العملية المعاكسة للاستيعاب. تعمل الأحماض النووية والبروتينات والدهون والكربوهيدرات كمواد أولية تتحلل. والمنتجات النهائية هي الماء ، نشبعوالأمونيا. في جسم الحيوانات ، تفرز منتجات الاضمحلال مع تراكمها تدريجيًا. وفي النباتات ، يتم إطلاق ثاني أكسيد الكربون جزئيًا ، وتستخدم الأمونيا بالكامل في عملية الاستيعاب ، حيث تعمل كمواد أولية للتخليق الحيوي للمركبات العضوية.

تسمح علاقة التشوه والاستيعاب بتحديث أنسجة الجسم باستمرار. على سبيل المثال ، في غضون 10 أيام ، يتم تجديد نصف خلايا الألبومين في دم الإنسان ، وفي غضون 4 أشهر يتم تجديد جميع خلايا الدم الحمراء. تعتمد نسبة شدة عمليتي التمثيل الغذائي المتعاكسين على العديد من العوامل. هذه هي مرحلة تطور الكائن الحي والعمر والحالة الفسيولوجية. في سياق النمو والتطور ، يسود الاستيعاب في الجسم ، ونتيجة لذلك ، تتشكل خلايا وأنسجة وأعضاء جديدة ، ويحدث تمايزها ، أي يزيد وزن الجسم. في وجود الأمراض وأثناء الجوع ، تسود عملية التبديد على الاستيعاب ، وينخفض ​​وزن الجسم.

يمكن تقسيم جميع الكائنات الحية إلى مجموعتين ، اعتمادًا على الظروف التي يحدث فيها التشوه. هذه هي الأيروبس واللاهوائية. الأول يحتاج إلى أكسجين مجاني مدى الحياة ، والأخير لا يحتاج إليه. في اللاهوائية ، تتم عملية التشتت عن طريق التخمير ، وهو تحلل إنزيمي خالٍ من الأكسجين للمواد العضوية إلى مواد أبسط. على سبيل المثال ، حمض اللاكتيك أو التخمير الكحولي.

يتم تفكيك المواد العضوية في الأيروبس في ثلاث خطوات. في الوقت نفسه ، تحدث عدة تفاعلات إنزيمية محددة على كل منها.

المرحلة الأولى تمهيدية. الدور الرئيسي في هذه المرحلة ينتمي إلى الإنزيمات الهاضمة الموجودة في الجهاز الهضمي في الكائنات متعددة الخلايا. في الكائنات أحادية الخلية ، إنزيمات الجسيمات الحالة. خلال المرحلة الأولى ، تنقسم البروتينات إلى أحماض أمينية ، وتشكل الدهون الجلسرين والأحماض الدهنية ، وتتحلل السكريات المتعددة إلى السكريات الأحادية ، والأحماض النووية إلى نيوكليوتيدات.

تحلل السكر

المرحلة الثانية من التفكك هي تحلل السكر. يتدفق بدون أكسجين. الجوهر البيولوجي لتحلل السكر هو أنه بداية تفكك وأكسدة الجلوكوز ، مما يؤدي إلى تراكم الطاقة الحرة في شكل جزيئين ATP. يحدث هذا في سياق عدة تفاعلات متتالية ، والنتيجة النهائية لها هي تكوين جزيئين من البيروفات ونفس كمية ATP من جزيء جلوكوز واحد. يتم تخزين جزء من الطاقة الناتجة عن تحلل السكر في شكل حمض الأدينوزين ثلاثي الفوسفوريك ، والباقي يخضع للتبديد في شكل حرارة. التفاعل الكيميائي لتحلل السكر: C6H12O6 + 2ADP + 2P → 2C3H4O3 + 2ATP.

في ظل ظروف نقص الأكسجين في الخلايا النباتية وخلايا الخميرة ، ينقسم البيروفيرات إلى مادتين: كحول الإيثيل وثاني أكسيد الكربون. هذا هو التخمر الكحولي.

كمية الطاقة المنبعثة أثناء تحلل السكر ليست كافية لتلك الكائنات الحية التي تتنفس الأكسجين. هذا هو السبب في أن جسم الإنسان والحيوان ، أثناء المجهود البدني الثقيل ، يتم تصنيع حمض اللاكتيك في العضلات ، والذي يعمل كمصدر احتياطي للطاقة ويتراكم في شكل اللاكتات. السمة المميزةهذه العملية هي ظهور ألم في العضلات.

التشتت عملية معقدة للغاية ، وتتكون المرحلة الثالثة من الأكسجين أيضًا من تفاعلين متتاليين. حولحول دورة كريبس والفسفرة المؤكسدة.

أثناء تنفس الأكسجين ، يتأكسد البيروفيرات إلى المنتجات النهائية ، وهي CO2 و H2O. هذا يطلق الطاقة المخزنة في شكل 36 جزيء ATP. ثم توفر نفس الطاقة تخليق المواد العضوية في حجم البلاستيك. تطوريًا ، يرتبط ظهور هذه المرحلة بتراكم الأكسجين الجزيئي في الغلاف الجوي وظهور الكائنات الهوائية.

موقع الفسفرة المؤكسدة (التنفس الخلوي) هو الأغشية الداخلية للميتوكوندريا ، والتي يوجد بداخلها جزيئات حاملة تنقل الإلكترونات إلى الأكسجين الجزيئي. يتم تبديد الطاقة المتولدة في هذه المرحلة جزئيًا على شكل حرارة ، بينما يذهب الباقي إلى تكوين ATP.

التشتت في علم الأحياء هو تبادل للطاقة ، يبدو تفاعله كالتالي: C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + 38ATP.

وبالتالي ، فإن التشتت هو مجموعة من التفاعلات التي تحدث بسبب المواد العضوية التي تم تصنيعها مسبقًا بواسطة الخلية ، والأكسجين الحر الذي يأتي من البيئة الخارجية أثناء التنفس.

الاستيعاب ، بناء(اللات. Assimilo - أشبه - التشبيه ، والدمج ، والاستيعاب) - في علم الأحياء - معالجة واستخدام الكائنات الحية للمواد القادمة من البيئة.

الاستيعاب والعملية المعاكسة ، التشويه ، ترتبط ارتباطًا وثيقًا به. أهم عقارالمادة الحية - التمثيل الغذائي. تحدد طبيعة هذه العمليات المستمرة حيوية وتطور الكائن الحي.

من خلال الاستيعاب ، يبني الكائن الحي جسمه على حساب البيئة ؛ نمو الكائن الحي ممكن إذا ساد الاستيعاب على التشوه.

جوهريأتي الاستيعاب أساسًا إلى تخليق جميع المواد اللازمة لحياة الكائن الحي بطريقة معينة ، والتي تطورت في عملية التطور. لذلك ، في الكائنات ذاتية التغذية أثناء الاستيعاب ، معقدة مركبات العضويةيتم تصنيعها من المواد غير العضوية ، على سبيل المثال ، أثناء عملية التمثيل الضوئي ، يتم استيعاب الكربوهيدرات بواسطة النباتات الخضراء من ثاني أكسيد الكربون الموجود في الهواء والماء. في الكائنات غيرية التغذية التي تتغذى فقط على مواد من أصل نباتي وحيواني ، يسبق التوليف أثناء الاستيعاب تقسيمها ومعالجتها.

تحدد سمات الكائنات الحية المكتسبة في عملية التطور طبيعة الاستيعاب ، لكن التغييرات في الاستيعاب ، بدورها ، تؤثر على طبيعة الكائنات الحية ، وتغير وراثتها.

عندما تضرب الكميات الخفيفة الكلوروفيل ، تكون جزيئات الكلوروفيل متحمسة. تمر الإلكترونات المثارة عبر سلسلة الإلكترون على الغشاء لتخليق ATP. في نفس الوقت يحدث انقسام جزيئات الماء. تتحد أيونات H + مع NADP المنخفض (PS1) على حساب إلكترونات الكلوروفيل ؛ تذهب الطاقة الناتجة إلى تخليق ATP. تتبرع أيونات O 2 بالإلكترونات إلى الكلوروفيل (FS2) وتتحول إلى أكسجين حر: H 2 O + NADP + hν → NADPH + H + + 1 / 2O 2 + 2ATP

المرحلة المظلمةالمرحلة المظلمة - تثبيت C ، تخليق C 6 H 12 O 6. مصدر الطاقة هو ATP. في سدى البلاستيدات الملونة (حيث يأتي ATP و NADPH و H + من ثايلاكويدات غران وثاني أكسيد الكربون من الهواء) ، تحدث تفاعلات دورية ، مما يؤدي إلى تثبيت ثاني أكسيد الكربون ، وتقليله لـ H (بسبب NADPH + H +) و تخليق C 6 H 12 حوالي 6:

ثاني أكسيد الكربون + NADPH + H + + 2ATP → 2ADP + C 6 H 12 O 6

يشير التشتت في علم الأحياء إلى عملية الاستيعاب العكسي. بمعنى آخر ، هذه هي مرحلة التمثيل الغذائي في الجسم ، حيث يحدث تدمير المركبات العضوية المعقدة بإنتاج مركبات أبسط. هناك العديد تعاريف مختلفةمفهوم الإخفاء. تعامل ويكيبيديا هذا المصطلح على أنه فقدان للخصوصية مواد معقدةوتدمير المركبات العضوية المعقدة إلى أبسط منها. مرادف لهذا المفهوم هو الهدم.

في عملية التمثيل الغذائي في الخلية الحية ، يحتل مكان مركزي ردود فعل معقدةالتبديد - التنفس ، التخمير ، تحلل السكر. نتيجة هذه العمليات البيولوجية هي إطلاق الطاقة ، والتي تحتوي عليها جزيئات معقدة. يتم تحويل هذه الطاقة جزئيًا إلى طاقة الأدينوزين ثلاثي الفوسفات (ATP). المنتجات النهائية للتشوه في جميع الخلايا الحية هي ثاني أكسيد الكربون والأمونيا والماء. كانت الخلايا النباتية قادرة على استخدام هذه المواد جزئيًا للاستيعاب. تزيل الكائنات الحية نواتج الاضمحلال هذه إلى الخارج.

وفقًا لطبيعة مشاركة جزيئات الأكسجين في تفاعلات الهدم ، يتم عادةً تقسيم جميع الكائنات الحية إلى هوائية ، أي ، من خلال مشاركة الأكسجين ، واللاهوائية (خالية من الأكسجين).

تقوم الكائنات اللاهوائية بعمليات التمثيل الغذائي للطاقة عن طريق التخمير ، والكائنات الهوائية - عن طريق التنفس.

التخمر هو مجموعة من تفاعلات التحلل جزيئات عضويةإلى مركبات أبسط يتم فيها إطلاق الطاقة وتصنيع جزيئات ATP. من بين الطرق الأخرى للحصول على الطاقة ، يعتبر التخمير الأكثر فاعلية: من 1 مول من الجلوكوز أثناء تخمير حمض اللاكتيك ، يتم الحصول على 2 مول من ATP.

هناك نوعان من التخمير منتشران على نطاق واسع في الطبيعة:

1. حمض اللاكتيك - يشمل عملية الانهيار اللاهوائي للجلوكوز مع تكوين حمض اللاكتيك. هذا النوع من التخمير نموذجي لبكتيريا حمض اللاكتيك - فهي مسؤولة عن تآكل اللبن. بمعنى أوسع ، فإن عملية تخمير حمض اللاكتيك هي إحدى مراحل عملية التنفس في الغالبية العظمى من الكائنات الحية الهوائية ، بما في ذلك البشر ؛
2. التخمير الكحولي هو عملية التكسير اللاهوائي للجلوكوز ويصاحبها تكوين ثاني أكسيد الكربون و الكحول الإيثيلي. أثناء هذا التفاعل ، يتم إطلاق كمية معينة من الطاقة ، والتي يتم إنفاقها على تخليق جزيء ATP. التخمير الكحولي هو أكثر ما يميز الفاكهة وأجزاء النبات الأخرى في ظل الظروف اللاهوائية.

التنفس في سياق المشكلة التي تم الكشف عنها له معنى أوسع من عملية تبادل الغازات المعتادة. في هذه الحالة ، يجب فهم التنفس على أنه نوع من التبديد ، والذي يتحقق في بيئة تحتوي على جزيئات الأكسجين.

تتكون عملية التنفس من جزأين:

1. عملية تبادل الغازات في الجهاز التنفسي للكائنات متعددة الخلايا والأنسجة ؛
2. تسلسل تفاعلات الأكسدة الكيميائية الحيوية التي تخضع لها المركبات العضوية. نتيجة لهذه العمليات ، يتم تكوين الماء والأمونيا وثاني أكسيد الكربون. من الممكن تكوين بعض المركبات البسيطة الأخرى - كبريتيد الهيدروجين ، مركبات الفوسفور غير العضوية ، إلخ.

بالنسبة لمعظم الناس ، يعد التفسير الأضيق لعملية التنفس مثل تبادل الغازات أمرًا معتادًا.

تتكون عملية التبديد في الخلايا الحية من عدة مراحل. وتجدر الإشارة إلى أن في كائنات مختلفةيمكن أن تستمر هذه المراحل بطرق مختلفة.

في الكائنات الهوائية ، عملية الهدميتضمن ثلاث مراحل رئيسية. تستمر كل مرحلة بمشاركة أنظمة إنزيمية خاصة.

1. المرحلة الأولية أو الإعدادية. في الكائنات متعددة الخلايا ، يتم إجراؤه في تجويف الجهاز الهضمي. تشارك الإنزيمات الهاضمة بشكل مباشر في هذه العملية. في الكائنات الحية أحادية الخلية ، تستمر هذه المرحلة بمشاركة الإنزيمات الليزوزومية. في المرحلة التحضيرية ، يتم تقسيم البروتينات إلى أحماض أمينية. تتحلل الدهون إلى أحماض دهنية وجلسرين. تنقسم السكريات المتعددة في هذه المرحلة إلى السكريات الأحادية ، وتتحول الأحماض النووية إلى نيوكليوتيدات. في علم الأحياء ، تسمى هذه العملية عادة بالجهاز الهضمي.
2. المرحلة الثانية من الهدم هي تحلل السكر أو نقص الأكسجين. هذه المرحلة هي المرحلة الأولية لتفكك جزيئات الجلوكوز وتراكم الطاقة على شكل جزيئات ATP. يحدث تحلل السكر في سيتوبلازم الخلية. في هذا الوقت ، لوحظ تسلسل من التفاعلات الكيميائية: يتم تحويل جزيء واحد من الجلوكوز إلى جزيئين من حمض البيروفيك (أو البيروفات) وجزيئين من ATP. يتم تخزين جزء من الطاقة المنبعثة في شكل ATP ، ويتم تبديد الباقي على شكل حرارة. في ظل ظروف نقص الأكسجين في خلايا النباتات وفطريات الخميرة ، تنقسم جزيئات البيروفات إلى ثاني أكسيد الكربون والإيثانول (التخمير الكحولي) ؛
3. تتكون مرحلة الأكسجين في الهدم ، بدورها ، من مرحلتين متتاليتين - دورة كريبس والفسفرة التأكسدية. ضع في اعتبارك أي مرحلة من مراحل التشوه تسمى الأكسجين. هنا ، التقسيم النهائي للبيروفات إلى أبسط المكونات - الماء وثاني أكسيد الكربون. أثناء أكسدة البيروفات ، يتكون فقط 36 جزيء ATP. من بين هذه الجزيئات ، تم تشكيل 34 جزيئًا نتيجة لسلسلة من تفاعلات دورة كريبس والجزءان المتبقيان نتيجة الفسفرة المؤكسدة. نشأت مرحلة الأكسجين التطوري بعد تراكم عدد كافٍ من جزيئات الأكسجين في الغلاف الجوي للأرض وظهرت الكائنات الحية ذات النوع الهوائي من التمثيل الغذائي.

نتيجة تفاعلات التبديديتم الحصول على الطاقة ، والتي يستخدمها الجسم لاحقًا لعملية التمثيل الغذائي للبلاستيك.

تحدث عمليات الفسفرة المؤكسدة على أغشية الميتوكوندريا الداخلية. تحتوي هذه الأغشية على جزيئات حاملة مدمجة. وظيفتها هي توصيل الإلكترونات إلى ذرات الأكسجين. تتبدد بعض الطاقة في هذا التفاعل على شكل حرارة.

نتيجة لتفاعلات تحلل السكر ، يتم إنتاج كمية صغيرة من الطاقة ، والتي لا تكفي للنشاط الحيوي للكائنات الحية ذات النوع الهوائي من التمثيل الغذائي. هذا هو سبب تكوين حمض اللاكتيك في خلايا العضلات مع نقص الأكسجين. تتراكم هذه المادة على شكل لاكتات وتسبب آلامًا في العضلات.

الاستيعاب في علم الأحياء هو عملية تلعب دورًا مهمًا في الجهاز الهضمي للكائن الحي. ما هذا؟ لنفترض أنك تناولت وجبة اليوم للحصول على بعض الطاقة. لكن هل تساءلت يومًا كيف ينتقل الطعام من الطبق إلى الخلايا؟ بعد أن تأكل شيئًا ما ، يبدأ جسمك في تكسير الطعام أثناء الهضم ، وامتصاص العناصر الغذائية وتوزيعها على الخلايا أثناء الاستيعاب ، حيث يتم استخدامها للنمو والإصلاح.

ماذا يحدث بعد الأكل؟

لفهم ماهية الهضم والاستيعاب في علم الأحياء ، دعونا أولاً نلقي نظرة على كيفية هضم الطعام العادي. لنأخذ تشيز برجر كمثال. أثناء المضغ ، يتم نقع الطعام وسحقه وتحويله إلى بلعة تنتقل بعد ذلك عبر المريء إلى المعدة ، حيث تقوم الأحماض والإنزيمات القوية بالفعل بتفكيكها.

تبدأ الكربوهيدرات والبروتينات (الخبز واللحوم) في الهضم قبل أي شخص آخر. علاوة على ذلك ، في الأمعاء الدقيقة ، تبدأ الدهون (الجبن) بالتحلل إلى مكوناتها الفردية ، والتي تسمى الأحماض الدهنية. في هذه المرحلة ، يكتمل هضم برجر الجبن. حان الوقت الآن لاستيعاب العناصر الغذائية التي دخلت جسمك.

امتصاص المغذيات

يحدث امتصاص المغذيات في الأمعاء الدقيقة ، والتي تصطف مع نتوءات صغيرة تسمى ميكروفيلي. تأخذ هذه الخلايا المهمة العناصر الغذائية من الأمعاء وتضخها في الدم الذي ينقلها إلى الجسم. لفهم هذه العملية ، دعونا نلقي نظرة على كيفية هضم الكربوهيدرات على وجه التحديد.

بحلول الوقت الذي تصل فيه الكربوهيدرات الموجودة في كعكة الهامبرغر إلى الأمعاء الدقيقة ، يتم تقسيمها إلى سكر يعرف باسم الجلوكوز. تحتوي Microvilli على مضخات صغيرة تمتصها من تجويف الأمعاء وتنقلها إلى خلاياها الظهارية. ومع ذلك ، لكي يصل السكر إلى باقي الجسم ، يجب أن يدخل مجرى الدم. يحتوي الجانب الآخر من الخلايا الظهارية المعوية على مضخة أخرى توجه الجلوكوز إلى الأوعية الدموية التي تحيط بالأمعاء.

يمكن أن يسبب الكثير من الجلوكوز في الدم مشاكل خطيرة ، لذلك يتم نقل جزء منه إلى الكبد للتخزين. هذه الخلايا الحيوية جسم مهمتخزين السكر الزائد مثل الجليكوجين. من هناك ، يتم توصيل الجلوكوز إلى جميع خلايا الجسم ، والتي تستخدمه لتوليد الطاقة الخلوية ، أو ATP ، اللازمة لتلبية جميع احتياجات الخلايا والجسم ككل. المغذيات ليست هي الشيء الوحيد المطلوب للحفاظ على صحة الجسم. تناول كمية كافية من الماء مهم جدا.

الاستيعاب في علم الأحياء - ما هو؟

الامتصاص البيولوجي هو مزيج من عمليتين يتم خلالها إمداد الخلايا بالمغذيات. الأول يتعلق بامتصاص الفيتامينات والمعادن وغيرها مواد كيميائيةمن الطعام. في جسم الإنسان ، يتم ذلك من خلال التحلل الفيزيائي (المضغ عن طريق الفم ورغوة المعدة) والتحلل الكيميائي (الإنزيمات والأحماض). العملية الثانية ، والتي تسمى الاستيعاب الحيوي ، هي التغيير الكيميائي للمواد في الدم أو الكبد أو الإفرازات الخلوية.

الاستيعاب والتفكك في علم الأحياء

التشتت في علم الأحياء هو عملية تحلل المركبات العضوية (البروتينات ، الدهون ، الكربوهيدرات ، إلخ) إلى مواد بسيطة. تضمن وحدة الاستيعاب والتشتت تبادل المادة والطاقة ، وهو حجر الزاوية في الحياة ويضمن استمرار تجديد المادة العضوية طوال دورة حياة الكائن الحي بأكملها.

التشتت في الكائنات الحية النباتية والحيوانية

يعتبر التشتت في النباتات أمرًا أساسيًا لعملية التمثيل الغذائي لعدد من العمليات ، بما في ذلك التنفس وتحلل السكر. إن إطلاق الطاقة والنتيجة الصالحة للاستخدام لهذه العمليات ضروريان لوجود العلامات الحيوية. من بين المنتجات النهائية للتشويه ، تحتل المياه وثاني أكسيد الكربون الغازي والأمونيا المراكز الرائدة.

إذا تم إفراز هذه المنتجات في الحيوانات من الخارج في عملية التراكم ، فيتم استخدام ثاني أكسيد الكربون في النباتات (ليس بالكامل) والأمونيا في التخليق الحيوي للمادة العضوية وهي المادة الأولية للاستيعاب. تختلف شدة عمليات التشتت في النباتات تبعًا لمرحلة تطور الكائن الحي وتعتمد على بعض العوامل الأخرى.

أمثلة على الاستيعاب البيولوجي

المصدر الرئيسي للطاقة لجميع أشكال الحياة على هذا الكوكب هو الإشعاع الشمسي. يمكن تقسيم جميع الكائنات الحية التي تعيش على الأرض إلى ذاتية التغذية وغيرية التغذية. المجموعة الأولى عبارة عن نباتات خضراء في الغالب قادرة على تحويل الطاقة المشعة من الشمس ومن خلال عملية التمثيل الضوئي ، الحصول على مركبات عضوية من مواد غير عضوية.

وبغض النظر عن بعض الكائنات الحية الدقيقة القادرة على الحصول على الطاقة عن طريق التفاعلات الكيميائية ، فإن باقي الكائنات الحية تستوعب المواد العضوية المتكونة بالفعل وتستخدمها كمصدر للطاقة أو كمواد هيكلية لبناء الأعضاء. الوقت الذي يحدث فيه الاستيعاب الأكثر نشاطًا وكثافة في علم الأحياء هو صغر سن الحيوانات وموسم النمو في النباتات.

التمثيل الغذائي: وحدة عمليتين

التمثيل الغذائي هو وحدة من عمليتين: الاستيعاب والتفكك. الاستيعاب هو مجموع كل عمليات تكوين المادة الحية: امتصاص الخلية للمواد التي تدخل الجسم من البيئة ، وتشكيل مركبات كيميائية أكثر تعقيدًا من أبسط ، وما إلى ذلك. الاستيعاب في علم الأحياء هو العملية التي تتحول فيها الخلايا التي تستخدم مواد مختلفة المادة الحية. التشتت هو تدمير المادة الحية ، والانحلال ، وانقسام المواد في الهياكل الخلوية ، ولا سيما في مركبات البروتين. الاستيعاب (الأمثلة في الطبيعة هي التمثيل الضوئي ، وتثبيت النيتروجين من التربة ، وامتصاص العناصر الغذائية أثناء الهضم) والتشتت مرتبطان ارتباطًا وثيقًا. يترافق الاستيعاب مع زيادة في عمليات التدمير ، والتي بدورها تمهد الطريق للاستيعاب.

الموضوع: الاستيعاب والتفكك. التمثيل الغذائي. الغرض من الدرس: تعريف الطلاب بمفهوم "التمثيل الغذائي في الجسم" ، والاستيعاب ، والتمثيل الغذائي ، والتمثيل الغذائي. أهداف الدرس: تربوي: لتجسيد المعرفة حول التمثيل الغذائي (التمثيل الغذائي) كخاصية للكائنات الحية ، لتقديم جانبي التبادل ، لتحديد الأنماط العامة لعملية التمثيل الغذائي ؛ لتأسيس اتصال التمثيل الغذائي للبلاستيك والطاقة على مستويات مختلفة من تنظيم الأحياء وارتباطهم بها بيئة. التطوير: لتكوين القدرة على إبراز جوهر العملية في المادة قيد الدراسة ؛ التعميم والمقارنة واستخلاص النتائج ؛ العمل مع النصوص والرسوم البيانية والمصادر الأخرى ؛ تطبيق إبداعالطلاب ، تنمية الاستقلال. تعليمي: استخدام المعرفة المكتسبة ، وفهم آفاق الاستخدام العملي لعملية التمثيل الضوئي ؛ فهم تأثير التمثيل الغذائي على الحفاظ على الصحة وتعزيزها. المعدات: كمبيوتر ، جهاز عرض ، عرض تقديمي. نوع الدرس: تعلم مادة جديدة. نماذج العمل الطلابي: عمل مستقلمع كتاب مدرسي العمل الفرديعلى السبورة ، عمل أمامي.

تحميل:

معاينة:

خطة الدرس

عنوان: الاستيعاب والتفكك. التمثيل الغذائي.

الغرض من الدرس:

تعريف الطلاب بمفهوم "التمثيل الغذائي في الجسم" ، والاستيعاب ، والتمثيل الغذائي ، والتمثيل الغذائي.

أهداف الدرس:

تربوي: لتجسيد المعرفة حول التمثيل الغذائي (التمثيل الغذائي) كخاصية للكائنات الحية ، للتعرف على جانبي التبادل ، وتحديد الأنماط العامة لعملية التمثيل الغذائي ؛ لتأسيس اتصال تبادل البلاستيك والطاقة على مستويات مختلفة من تنظيم الأحياء وارتباطهم بالبيئة.

التطوير: لتكوين القدرة على إبراز جوهر العملية في المادة قيد الدراسة ؛ التعميم والمقارنة واستخلاص النتائج ؛ العمل مع النصوص والرسوم البيانية والمصادر الأخرى ؛

إدراك الإمكانات الإبداعية للطلاب ، وتنمية الاستقلال.

تعليمي: استخدام المعرفة المكتسبة ، وفهم آفاق الاستخدام العملي لعملية التمثيل الضوئي ؛ فهم تأثير التمثيل الغذائي على الحفاظ على الصحة وتعزيزها.

ادوات: الكمبيوتر وجهاز العرض والعرض التقديمي.

نوع الدرس: تعلم مواد جديدة.

نماذج العمل الطلابي:عمل مستقل مع كتاب مدرسي ، عمل فردي على السبورة ، عمل أمامي.

خلال الفصول

1. تنظيم الوقت.

ثانيًا. تكرار المادة

1. التحقق من صحة التعبئة في الجدول "مقارنة بين بنية الخلايا حقيقية النواة وخلايا بدائية النواة". (يجيب الطالب على السبورة).
2. مناقشة أمامية حول:

1. ما هو دور البوغ في بدائيات النوى؟ كيف تختلف عن جراثيم حقيقية النواة؟
2. بمقارنة التركيب والعمليات الحياتية لحقيقيات النوى وبدائيات النوى ، قم بتسليط الضوء على العلامات التي تسمح لنا بافتراض أي الخلايا أقدم تاريخيًا وأيها أصغر سنًا.
3. ما هي الانزيمات؟ ما هو دورهم في الجسد؟
4. ما هو التمثيل الغذائي؟ أعط أمثلة على التمثيل الغذائي في الجسم.

ثالثا. تعلم مواد جديدة.

المهمة: قارن تعريفين ، واكتشف ما إذا كانا مختلفين أو متشابهين. كيف تستطيع شرح هذا؟

يتكون التمثيل الغذائي من عمليتين مترابطتين - الابتنائية والتقويض.

1. في سياق الاستيعاب ، يتم تصنيع الجزيئات المعقدة من جزيئات السلائف البسيطة أو من جزيئات المواد التي تأتي من البيئة الخارجية.

2. أهم عمليات الاستيعاب هي تخليق البروتينات والأحماض النووية (نموذجي لجميع الكائنات الحية) وتخليق الكربوهيدرات (فقط في النباتات وبعض البكتيريا والبكتيريا الزرقاء).

3. في عملية الاستيعاب أثناء تكوين الجزيئات المعقدة ، تتراكم الطاقة ، بشكل رئيسي في الشكل روابط كيميائية.

1. عندما تنكسر الروابط الكيميائية في جزيئات المركبات العضوية ، يتم إطلاق الطاقة وتخزينها في شكل ATP.

2. يحدث تخليق ATP في حقيقيات النوى في الميتوكوندريا والبلاستيدات الخضراء ، وفي بدائيات النوى - في السيتوبلازم ، على الهياكل الغشائية.

3. يوفر التبديد الطاقة لجميع العمليات الكيميائية الحيوية في الخلية.

تحتاج جميع الخلايا الحية باستمرار إلى الطاقة اللازمة لتدفق التفاعلات البيولوجية والكيميائية المختلفة فيها. تستخدم بعض الكائنات الحية طاقة ضوء الشمس لهذه التفاعلات (أثناء عملية التمثيل الضوئي) ، بينما يستخدم البعض الآخر طاقة الروابط الكيميائية للمواد العضوية التي تأتي مع الطعام. يتم استخراج الطاقة من المواد الغذائية في الخلية عن طريق تقسيمها وأكسدتها بالأكسجين الذي يتم توفيره أثناء التنفس. لذلك ، تسمى هذه العمليةالأكسدة البيولوجية، أو التنفس الخلوي.

يسمى الأكسدة البيولوجية التي تنطوي على الأكسجينالهوائية بدون أكسجيناللاهوائية . عملية الأكسدة البيولوجية متعددة المراحل. في الوقت نفسه ، تتراكم الطاقة في الخلية على شكل جزيئات ATP ومركبات عضوية أخرى.

رابعا. توحيد المواد المدروسة.

1. ما هو الاستيعاب؟ أعط أمثلة على التفاعلات التركيبية في الخلية.
2. ما هو التبذير؟ أعط أمثلة على تفاعلات الانحلال في الخلية.
3. إثبات أن الاستيعاب والتفكك وجهان لعملية واحدة من التمثيل الغذائي والطاقة - التمثيل الغذائي.

المهمة. إنشاء تطابق بين العمليات التي تحدث في خلايا الكائنات الحية وانتمائها إلى الاستيعاب أو التشويه: