Метаболизм в борьбе за власть

Обмен веществ - главный процесс в живом организме. В живых организмах любой процесс сопровождается передачей энергии. Энергию определяют, как способность совершать работу Обмен веществ - это процесс превращения веществ и энергии в живых организмах, а также обмен веществами и энергией между организмом и окружающей средой. Обмен веществ характеризует - поступления из внешней среды различных веществ; - превращение; -использование их в процессах жизнедеятельности. Все происходящие в организме преобразования вещества и энергии объединены общим названием - метаболизм (обмен веществ). На клеточном уровне: эти преобразования осуществляются через сложные последовательности биохимических реакций, называемые путями метаболизма, и могут включать тысячи разнообразных реакций. Эти реакции протекают не хаотически, а в строго определенной последовательности и регулируются множеством генетических и химических механизмов (ферментами). Метаболизм - два разнонаправленных процесса: анаболизм (ассимиляция) и катаболизм (диссимиляция). Анаболизм - это совокупность процессов биосинтеза органических веществ (компонентов клетки и других структур органов и тканей). Он обеспечивает рост, развитие, обновление биологических структур, а также накопление энергии (и использование). Анаболизм заключается в химической и перестройке поступающих с пищей молекул в другие более сложные биологические молекулы. Например, включение аминокислот в синтезируемые клеткой белки в соответствии с инструкцией, содержащейся в генетическом материале данной клетки. Катаболизм - это совокупность процессов расщепления сложных молекул до более простых веществ с использованием части из них в качестве субстратов для биосинтеза и расщеплением другой части до конечных продуктов метаболизма с образованием энергии. К конечным продуктам метаболизма относятся вода (у человека примерно 350 мл в день), двуокись углерода (около 230 мл/мин), окись углерода (0,007 мл/мин), мочевина (около 30 г/день), а также другие вещества, содержащие азот. Катаболизм обеспечивает извлечение химической энергии из содержащихся в пище молекул и использование этой энергии на обеспечение необходимых функций. Например, образование свободных аминокислот в результате расщепления поступающих с пищей белков и последующее окисление этих аминокислот в клетке с образованием СО², и Н²О, что сопровождается высвобождением энергии. Почему обмен веществ - главный процесс? 1)Процессы анаболизма и катаболизма находятся в организме в состоянии динамического равновесия. 2)Преобладание анаболических процессов над катаболическими приводит к росту, накоплению массы тканей; 3) преобладание катаболических процессов ведет к частичному разрушению тканевых структур. Например. При голодании. Исчезновение хвоста во время развития у земноводных. (лизосомы клеток хвоста переваривают клетки и постепенно, уменьшаясь в размерах, исчезает хвост). Состояние равновесного или неравновесного соотношения анаболизма и катаболизма зависит от возраста и состояния здоровья, выполняемой организмом физической или психоэмоциональной нагрузки. в детском возрасте преобладает анаболизм усиленное питание, у взрослых обычно наблюдается равновесие питание для получения энергии согласно затраченным калориям, в старческом возрасте преобладает катаболизм ,потребление энергии увеличивается. Метаболизм протекает на клеточном, организменном и биосферном уровнях. Взаимосвязанные процессы обмена служат основой саморегуляции, поддержания равновесия в организме, обеспечение её веществом и информацией, а также участвуют в проведении и распределении потока энергии.

Метаболизм в борьбе за власть

Процессы катаболизм и анаболизм, зарегистрированные кандидаты. В живой системе обострилась извечная конкуренция, кто же является наиглавнейшей функцией обмена?? Спорить не стали решили организовать выборы. Обьявление. Предвыборная компания начинается с официального объявления даты выборов.

Выборы состоятся в живых системах для установления достойного кандидата, управляющего обменом веществ и поддержания гомеостаза.

Первый тур избирательной кампании

Встреча с избирателями.

Сейчас перед вами выступит и ответит на ваши вопросы член избиркома, господин Эшерих.

Эшерих: Добрый день. Меня зовут Эшерих (так звали ученого). «Меня зовут Эшерих фамилия Палочка отчество Коли». В вашем кишечнике я обычно чувствую себя, как дома. Вы, меня без микроскопа не увидите, но можете слышать.

Я член комиссии центр избиркома. Вместе со многими миллионами моих собратьев я вношу свой вклад в процесс усвоения пищи. Я разлагаю уже непригодные к употреблению составные части пищи, чтобы они могли быть усвоены стенками кишечника.

Кишечная палочка. (рисунок из Интернета).

«Человек гетеротрофович» из зала: если ты кишечная палочка, ты паразитируешь! извлекаешь для себя выгоду?

Кишечная палочка: мы приносим пользу, мы защищаем вас от болезнетворных и вредных организмов.

Опасными для вас мы становимся только тогда, когда проникаем в ткани, находящиеся вне кишечника. Приматы, будьте со мной осторожны и всегда соблюдайте правила гигиены.

Я могу жить, передвигаться, питаться, размножаться и, более того, еще быть для вас очень полезным. Строение клеточной стенки, снаружи кажущейся такой обыкновенной, исключительно сложное. Наряду с различными мембранами здесь имеется слой с протеинами, затем «опорный скелет», полисахариды, липидный слой и моя цепь ДНК.

Строение кишечной палочки (мембрана и жгутик). (рисунок из Интернета).

Вам мешает не моё присутствие в вашем организме, а насморк, кашель, рвота, болезнь, боль, которые доставляют вам так много хлопот.

Человек: наоборот, они мне подсказывают, нарушение равновесия в организме и что нужна помощь.

Кишечная палочка: вас, «человек гетеротрофович», можно назвать паразитами в биосфере. Сами пользуетесь всеми благами метаболизма, а вещества вашей биотехнологии многим недоступны, да ещё приноровились и используете прокариот вместо «рабов».

Зал заопладировал в поддержку сказанного кишечной палочкой.

«Человек гетеротрофович» не нашёл аргументов, промолчал и сел на место. Природу не обманешь.

Ведущий. - сегодня к нам на встречу пришли представители анаболизма «ассимиляция биосинтезовна», «фотосинтез автотрофович» и представители катаболизма «диссимиляция энерговна» ведущий- со своей предвыборной программой перед вами выступит ассимиляция. Вам слово.

Ассимиляция- я участвую в управлении 2 важнейших форм:

1. биосинтез белка- сложный процесс создания белка в клетках из аминокислот, связанный с участием ферментов и затратой большого количества энергии.

Основные этапы:

-Транскрипция –синтез молекул РНК- осуществляется в хромосомах на одной из цепей молекулы ДНК. При помощи ферментов РНК- полимеразы на соответствующих участках молекулы ДНК (генах) на основе матричного синтеза формируются все виды РНК (и РНК, т РНК, р РНК). В клетках могут синтезироваться 20 разновидностей тРНК, ориентированных на перенос 20 аминокислот.

-Трансляция – перевод последовательности нуклеотидов в молекуле иРНК в последовательности аминокислот. Сущность трансляции заключается в подборе по принципу комплементарности антикодона т РНК к кодону и РНК. Если антикодон т РНК соответствует кодону и РНК, то аминокислота, доставленная такой т РНК, реагирует с аминокислотой оказавшейся рядом, включается в полипептидную цепь, и рибосома перемещается на следующий триплет (3нуклеотида). К молекуле иРНК может присоединиться от 3- 4 до 100 рибосом. После завершения синтеза (там есть специальные запускающий синтез и стоп кодон) полипетдиная цепь отделяется от матрицы и, погружаясь в канал ЭПС, приобретает вторичную, третичную или четвертичную структуру.

2. Фотосинтез - синтез органических веществ клетками зелёных растений, а также некоторыми бактериями при участии энергии света, процесс преобразования энергии света в энергию химических связей. В основе фотосинтеза лежат окислительно-восстановительные реакции, в которых электроны переносятся от донора-акцептора к акцептору-диоксиду углерода, ацетату с образованием восстановительных соединений - углевода и выделением кислорода при окислении воды.

Ведущий - к нам из зала поступила записка от «двух сестёр Гидролиза и Фотолиза», пишут, что хотят получить паспорт, но никак не разберутся, какую писать фамилию, имя, отчество. Ведь во время голосования и регистрации должны предъявить паспорт, с личными данными. Просят о помощи.

Фотосинтез - я им отвечу. Мы знаем, что Гидро - вода, фотон – свет, лизис – растворяю.

Предлагаю вам следующее.

Для гидролиза: имя- «Вода», фамилия- «Лизис», отчество можно написать по её выбору, согласно её рождению. Можно выбрать исходя из участия в процессе несколько.

«Энерговна»- так как АТФ выделяет энергию в процессе гидролиза.

«Диссимиловна»- как результат (побочный продукт) реакции.

«АТФовна»- реакция с АТФ и АДФ. Для фотолиза: имя- «Свет», фамилия- «Лизис», отчество также согласно рождению. «Кислородовна»- т. к. при фотолизе происходит разложение воды и выделение кислорода.

Спасибо.

Ведущий- А сейчас со своей программой выступит «Диссимиляция Энерговна».

Диссимиляция - я совокупность процессов расщепления высокомолекулярных веществ до более простых, с извлечением и запасанием энергии. Моё основное энергозапасающее вещество- АТФ.

Имею три этапа

1 этап – подготовительный - протекает под действием ферментов, расщепляющих молекулы ди- и полисахаридов, жиров, белков, нуклеиновых кислот на более мелкие молекулы: глюкозы, глицерина и жирных кислот, аминокислот и нуклеотидов.

2 этап - бескислородный или неполного окисления – анаэробное дыхание (брожение) или гликолиз. Расщеплению подвергается глюкоза, каждая молекула которой ступенчато расщепляется и окисляется при участии 9 ферментов до 2-х трёхуглеродных молекул пировиноградной кислоты СН3-СО-СООН. В реакциях расщепления глюкозы участвует фосфорная кислота: С6Н12О6+2НЗРО4+2АДФ=2С3Н6О3+2АТФ+2Н2О.

У дрожжевых грибов молекула глюкозы без участия глюкозы расщепляется до этилового спирта и диоксида углерода (спиртовое брожение):

С6Н12О6+2Н3РО4+2АДФ=2С2Н5ОН+2СО2+2АТФ+2Н2О.

3 этап - кислородное расщепление – стадия аэробного дыхания, осуществляемая под управлением митохондрий. Этот сложный и длительный путь работы при участии многих ферментов называют циклом трикарбоновых кислот (цикл Кребса).

1. Голубь: какой путь расщепления (бескислородный или кислородный) более выгоден в энергетическом отношении?

Диссимиляция: в энергетическом отношении более продуктивен кислородный этап, поскольку из всей вырабатываемой энергии (38 молекул), при стадии аэробного дыхания образуется 36 молекул АТФ.

Симбиотическая клубеньковая бактерия «Азотобактер Хемосинтетикович» - я по себе очень самодостаточный организм, и для моей жизни кислород не нужен. Однако хотелось бы больше энергии. Если митохондрию, у которой в клетке КПД лишь 55% выпустить на свободу, то её результат будет 100%, тогда она сможет открыть свой бизнес и продавать энергию. Как вы на это смотрите?

Диссимиляция - я совершенно против этого, а дело всё в том, что митохондрия- это что-то наподобие химического завода, в котором протекают основные химические процессы. При нехватки энергии может нарушится равновесие в обмене веществ. Вещества выступят против, а результаты голосования, я думаю, будут отрицательны.

Всем веществам передайте о нас пускай придут на выборы

Мы за равновесие и за саморегуляцию.

Изучайте нашу программу и голосуйте. Выбор будет принят большинством голосов.

4. Второй тур избирательной кампании.

Теледебаты

От нашего биологического канала для каждого из вас предоставляется по 3 минуты на обращение к избирателям. За это время вы должны высказать ваши преимущества перед оппонентом. Ваша речь не должна выходить за рамки дозволенного регламента. За этим будет следить «Архепредседатель» Центризбиркома «Оксифотобактер Цианович».

Ведущий - право первым выступить перед телезрителями выпало катаболизму. Вам слово.

Катаболизм:Уважаемые телезрители, избиратели. Мой процесс наиболее сложный и универсальный, потому что при нём осуществляются сложные химические процессы, которые нужно постоянно держать под строгим контролем. Отмечу, что ранее указанный цикл Кребса - непрямой путь окисления глюкозы. Однако есть и прямой путь: гексозомонофосфатный или пентозный цикл. Её главная особенность- образование пентоз, накопление фермента - дегидрогеназ NADPH, образование АТФ. Этот цикл также обеспечивает процессы гидроксилирования. А моя наиглавнейшая функция- окислительное фосфорилировние, создание АDP. Без этого процесса не может кислородное расщепление. Каждая молекула АDP за сутки 2500 раз проходит процесс гидролиза и синтеза. Что и характеризирует интенсивность обмена.

1. «Голубь Теплокровный». : а транспорт протонов может служить источником энергии?

Катаболизм: да. Когда осуществляется перенос протонов из матрикса в межмембранное пространство, митохондрия переходит в энергизированое «состояние», что приводит к одновременной разности электрических потенциалов со знаком плюс на наружной поверхности. Например: такое состояние у кишечной палочки способствует движению жгутиков и передвижению.

2. «царевна-лягушка холоднокровная»: мы - земноводные - хотели бы расширить места своего обитания и переместиться в холодные территории земли. Возможно ли переселиться в Антарктиду ?

Диссимиляция: вы являетесь стенобионтами- организмами, обитающими строго в определённых условиях, в холодных условиях ваша жизнь просто невозможна. Это во многом зависит от хладнокровности из-за этого обмен веществ у вас замедленный. В условиях холода вы бы либо не пережили, или впали бы в анабиоз.

3. «змей рептилиевич»: а почему пингвины там столь уверенно обосновались?! Тоже мне, пернатые, не умеющие летать!!

(выкрик из зала): а что вы против нас имеете, тоже мне, «бывшие владыки» земли!! Ещё властвовать захотели?!. усмешки в зале.

Диссимиляция: пингвины, наоборот, являются эврибионтами- организмами, обитающими в широком диапазоне изменчивости условий окружающей среды и метаболизм у них усиленный, благодаря теплокровности и более совершенной кровеносной системы.

Анаболизм задаёт вопрос катаболизму- своей природой вы являетесь разрушителями (катализ- разрушение, распад). Если вы станете президентом (впереди сидящим), то каких результатов от вас ожидать? Вы запрещённых веществ не принимаете? Как нам стало известно из достоверных источников, катализ- это ускорение реакции, добавками веществ!?

Ответ оппонента: нет. Это провокационный вопрос. Это вызвало бы разрушение равновесия, а за это строго наказывает гомеостаз.

Ведущий- катаболизм, ваше время истекло. Сейчас слово предоставляется ассимиляции.

Ассимиляция- уважаемые избиратели, «вещества», «организмы», «живые системы». Для вас я самый главный процесс и сложнее. Процессы анаболизма т. е. ассимиляции идут практически на генетическом уровне, протекают в клетках с участием универсального для всех вас, живущих на земле, генетического кода- определённого сочетания нуклеотидов. Исходя из данных этого кода, ваш организм создаёт свой собственный белок.

А значение 2 моего процесса анаболизма – фотосинтеза – думаю, не стоит даже оценивать. Ежегодно в процессе фотосинтеза образуется 150 млрд. тонн органического вещества и выделяется примерно 200 млрд. тонн свободного кислорода.

«мышечные клетки»- чем больше мы совершаем работу, тем возрастает потребность в кислороде. Вы можете решить проблему нехватки кислорода?!

Фотосинтез - от имени нашей партии, мы вам обещаем, в случае победы на выборах, увеличить объём производства кислорода в 2 раза.

Вопрос катаболизма к анаболизму: нам так же из достоверных источников стало известно о создании анаболиков- веществ, которые способствую повышению и ускорению анаболизма. Вы что, без них не можете обеспечить себя!? Вы распространяете стимуляторы? Такими вмешательством вы способствуете исчезновению сути и правильного хода обмена! К чему вы нас приведёте!?

Ответ: на столь провокационные вопросы я не отвечу, многое зависит от человека. Гомеостаз должен разобраться и не допустить катастрофы.

Агитационный плакат

Гомеостаз обратился к избирателям: мы надеемся, великое Солнце не оставит нас. Будьте предусмотрительны, при любом выборе думайте о последствиях.

Гомеостаз призывает все вещества на выборы

Как автор и составитель данной работы я хотела бы отметить следующее:

Биологические системы на любом иерархичном уровне являются системами открытыми, они получают для своего существования из окружающей среды вещества (химические элементы), энергию (солнечную, химическую) и информацию и передают в окружающую среду трансформированные вещества, энергию и информацию, т. о. активно действуя на неё, изменяя среду обитания.

Все эти выше перечисленные действия проходят под строгим контролем метаболизма. Так вот, разрабатывая данную работу, я задалась вопросом: что же из себя представляет обмен веществ в целом? Вследствие чего увидела 3 его составляющих признака процесса:

1) источник получения энергии (типы питания);

2) регуляция интенсивности (экстенсивности) процесса;

3) распределение потока энергии (внутри живой системы и между организмами)

Между живыми организмами и окружающей средой существуют тесные взаимоотношения, и взаимовлияния, обуславливающие их единство, я пришла к окончательному выводу, что иерархия в этом случае не уместна, и каким бы эти процессы не были сложными, все они составляющие одного, и взаимодополняют друг друга. В основе всех процессов – клетка и химические реакции в ней.

Листовки ? (могут выпустить все участники и сторонники оппонентов)

Действующие лица:

1. кандидаты: «Ассимиляция Биосинтезовна», «Диссимиляция Энерговна» оба в белых одеждах (кандидат от лат. одетый в белое, в Риме- соискатель государственной должности. ).

2. зрители и участники дебатов: «Азотобактер Хемосинтетикович», «Змей-Рептилиевич», «Голубь Теплокровный». «Царевна-Лягушка Холоднокровная». «Мышечные клетки»;

Гомеостаз- совокупность приспособительных реакций животного и человека, направленных на устранение или максимальное ограничение действий различных факторов внешней и внутренней среды, нарушающих относительное динамическое постоянство внутренней среды организма.