Презентація "Обмін речовин та енергії основа функціонування біологічних систем"

Тема: Обмін речовин та енергії – основа функціонування біологічних систем. ЧЕРНІВЕЦЬКИЙ ФАХОВИЙ МЕДИЧНИЙ КОЛЕДЖНавчальна дисципліна «Біологія»спеціальність:«Лікувальна справа» Сестринська справа»Викладач біології: Лиса Оксана Миколаївна

{22838 BEF-8 BB2-4498-84 A7-C5851 F593 DF1}Білки. Ліпіди. Вуглеводи Перевірка домашнього завдання. Характеристики: 1. РНК. 2. Складаються з амінокислот. 3. Моно- і полісахариди. 4. Містять жирні кислоти. 5. Основне джерело енергії. 6. Складаються з нуклеотидів. 7. основна запасна речовина. 8. Можуть виконувати транспортну функцію. 9. Можуть мати чотири типи структур. 10. відповідають за зберігання та передачу спадкової інформації. 11. Винятково гідрофобні речовини. 12. мають загальну формулу Сх(Н2 О)У

Людина живе не тим, що з'їдає, а тим, що перетравлює. Це однаково справедливо для розуму і для тіла.(Бенджамін Франклін)

Обмін речовин, або метаболізм – це загальна властивість усіх живих організмів, суть якої полягає в тому, що живі організми вилучають з навколишнього середовища різні органічні й неорганічні речовини, використовують їх і виділяють у зовнішнє середовище кінцеві продукти обміну. Обмін речовин відбувається і в неживій природі, однак цей процес значно відрізняється від обміну в живих системах. Ця відмінність зумовлена насамперед тим, що ОБМІН РЕЧОВИН У БІОСИСТЕМАХ ЗАБЕЗПЕЧУЄ: ПОСТІЙНЕ САМООНОВЛЕННЯ, САМОРЕГУЛЯЦІЮ І САМОВІДТВОРЕННЯ ЗДІЙСНЮЄТЬСЯ ЗАВДЯКИ ЗЛАГОДЖЕНІЙ ДІЇ ЧИСЛЕННИХ СТРУКТУР.

Обмін речовин й перетворення енергії в організмі складається з фізіологічних (живлення, травлення, дихання, транспортування речовин, всмоктування, виділення), фізичних (дифузія, осмос, розчинення) й хімічних (окиснення, відновлення, гідроліз, бродіння) процесів. Цю сукупність перетворень розглядають як єдність двох протилежних і взаємопов'язаних процесів – асиміляції і дисиміляції

Обмін речовин та енергіїМетаболізм Анаболізм пластичний обмін (синтез)Катаболізм енергетичний обмін (розпад)

Обмін речовин та енергії (метаболізм) у клітинах. Пластичний обмін (асиміляція або анаболізм) ‑ сукупність усіх реакцій біосинтезу. Енергетичний обмін (дисиміляція або катаболізм) ‑ сукупність усіх реакцій розщеплення речовин. Особливості: із простих органічних сполук синтезуються складні, які забезпечують клітину будівельним-матеріалом: з амінокислот ‑ білки,-моносахаридів ‑ полісахариди,-нуклеотидів ‑ нуклеїнові кислоти. Усі процеси синтезу відбуваються з поглинанням енергії. Особливості: складні хімічні сполуки розщеплюються до простих з виділенням енергії, яка забезпечує потреби клітини (біосинтез, поділ клітини, активний транспорт речовин, осмос, механічна робота тощо).

Пластичний обмін. Енергетичний обмін- Реакції біосинтезу відбуваються із затратами енергії, яка поновлюється завдяки реакціям енергетичного обміну.- Переважання процесів асиміляції над процесами дисиміляції- У молодому організмі процеси асиміляції переважають над процесами дисиміляції, завдяки чому забезпечується нагромадження речовин і ріст організму- Для здійснення реакцій енергетичного обміну необхідний постійний біосинтез ферментів і структур органел, які в процесі життєдіяльності поступово руйнуються.- Переважання процесів дисиміляції над процесами асиміляції- При інтенсивній фізичній роботі і в старості переважають процеси дисиміляції.

Обмін речовин та енергіїНадходження речовин з навколишнього середовища. Перетворення речовин та енергіїВиведення кінцевих продуктів обмін речовин. Перетворення речовин та енергіїМетаболізм в живих організмах

Обмін речовин і перетворення енергії – сукупність процесів, що забезпечують надходження речовин й енергії із середовища, їхнє перетворення у біологічних системах та видалення продуктів життєдіяльності й енергії у середовище. Схема обміну речовин та енергії

Обмін речовин складається з двох взаємно протилежних процесів:

Класифікація живих організмів. Ціанобактерії Зелені рослини ЗалізобактеріїСіркобактерії Нітрифікуючі бактерії

Особливості обміну речовин в автотрофних організмів

Особливості обміну речовин в гетеротрофних організмів

Особливості обміну речовин в гетеротрофних організмів

Особливості метаболізму гетеротрофів

Енергетичний обмін. З потраплянням їжі в організм починається енергетичний обмін. Він складається з трьох етапів: Підготовчий. Безкисневий. Кисневе розщеплення

Підготовчий етап. Проходить в ШКТ. Полягає в первинному розщепленні органічних речовин на певні частини, всмоктування їх в кров і розміщенням по клітинам організму. В результаті утворюється невелика кількість розсіяної у вигляді теплоти енергії.

Перший етап – підготовчий. В процесі травлення складні органічні речовини розщеплюються до простих з'єднань або мономерів. Це відбувається таким чином: Білки-амінокислоти. Ліпіди-гліцерин + жирні кислоти. Вуглеводи-глюкоза

Мономери разом з кров'ю поступають в клітини, де зазнають подальші зміни. Ось саме так: Енергія, яка утворилася на цьому етапі, розсіюється у вигляді тепла

Обмін білків. Білки їжіСистема ШКТАмінокислоти Кров Синтез видоспецифічних білків(міозин, козеїн .)Органоїди клітин тіла, мембрани, ферменти. Клітина Фермент пепсин в шлунку. Фермент трипсин в тонкому кишечнику1г білка при розщеплення дає 17,6 к. Дж

Обмін жирів. Ліпіди їжіСистема ШКТЖирні кислоти, гліцерин Лімфа. Кров Синтетичні процеси. Жирове депо (сальник, підшкірна клітковина)Клітина Фермент ліпаза в 12-палі кишціФермент лецитиназа, ліпаза в тонкому кишечнику1г жиру при розщепленні дає 38,9 к. Дж

Обмін вуглеводів. Вуглеводи їжіСистема ШКТГлюкоза Печінка (глікоген)М’язи Окислення з виділенням енергіїКлітина Фермент птиалін, мальтаза в ротовій порожниніФермент амілаза в тонкому кишечнику1г вуглеводів при розщепленні дає 17,6 к. Дж. Глюкоза Кров

Гліколіз Гліколіз (від грец. glycos – солодкий, lysis - розклад) – це послідовність ферментативних реакцій перетворення глюкози в піруват з одночасним синтезом АТФ. Гліколіз, що є філогенетично найбільш давнім типом метаболізму глюкози, залишається дотепер основним шляхом перетворення глюкози в усіх живих організмах, як в анаеробних умовах, так і у присутності кисню. Реакції гліоклізу відбуваються в цитозолі й каталізуються 11 ферментами. Гліколіз протікає у дві стадії. Перша стадія – накопичення простих вуглеводів і перетворення їх на гліцер-альдегідфосфат, що супроводжується затра-тами АТФ. Друга стадія гліколізу включає окисно-відновні реакції та реакції фосфорилювання, у процесі, яких енергія, що звільнюється, акумулюється у високоенергетичних зв'язках АТФ.

Дія Гліколізу. Гліколіз відбувається за участі ферментів, що розміщені у розчинній частині цитоплазми. 60% енергії втрачається у вигляді тепла, а 40% йде на синтез двох молекул АТФ. Крім АТФ у процесі гліколізу утворюються дві молекул пірвиноградної кислоти (пірувату) та відновлюються дві молекули коферменту НАД до НАДН(Н+): Глюкоза + 2 АДФ + 2 Н3 PO4 + 2 НАД+ → 2піруват + 2 АТФ + 2 Н2 O + 2 НАДН(Н+);

Третій етап енергатичного обміну. Кисневе розщеплення. Даний етап відбувається за участю кисню і води тому його ще називають аеробне дихання і гідроліз. Аеробне дихання здійснюється в мітохондріях. Для того, щоб зрозуміти механізм аеробного дихання, потрібно пригадати будову мітохондрій.

Аеробне дихання. Аеробне дихання пов'язане з матриксом мітохондрій і внутрішньою мембраною. У цьому процес приймають участь, окрім субстратів ще : ферментимолекули-перенощикимолекулярний кисеньвода

Перебіг. Основна умова нормального перебігу кисневого процесу - цілісність мітохондріальних мембран. В процесі аеробного дихання розщеплюванню піддається молочна кислота. Вона проникає в мітохондрії, де вона повністю руйнується. C3 H6 O3+3 H2 O=3 CO2+12 H

Цей процес можна розділити на 3 стадії : Окислювальне декарбоксилювання. Піровиноградна кислота з'єднується з речовиною, яку називають коферментом А, внаслідок чого утворюється ацетилкофермент А. При цьому від піровиногадной кислоти відщеплюються молекули СО2 і атоми Н. Атоми водню запасаються у вигляді НАД*Н2. НАД*Н2 прямує в дихальний ланцюг мітохондрії. СО2 віддаляється в довкілля як побічний продукт реакції. С3 Н4 О3 + КОА + НАД = СО2 + Ацетил-Ко. А + НАД*Н2

Друга Стадія 2. Цикл Кребса - цикл трикарбонових кислот, названий на честь англ. вченого Ганса Кребса, що відкрив цей процес. Цикл Кребса протікає в матриксі мітохондрій. При взаємодії ацетил-Ко. А з щавлево-оцтовою кислотою утворюється лимонна кислота. Далі здійснюється ряд перетворень, що закінчуються утворенням щавлево-оцтової кислоти для нового циклу. Окрім цього виділяється дві молекули СО2, одна молекула АТФ і чотири пари атомів Н. Атоми гідрогену приєднуються до НАД і потрапляють в дихальний ланцюжок.

Третя Стадія: 3. Електронтранспортная ланцюг здійснюється на внутрішній мембрані мітохондрій. Атоми водню молекулами-переносниками переносяться у внутрішню мітохондріальну мембрану, де вони окислюються, тобто втрачають електрони. Процес кисневого розщеплювання виражається рівнянням: 1. 2 С3 Н6 О3 + 6 О2 + 36 АДФ+36 Н3 РО4= 6 СО2 +6 Н2 О + 36 АТФ+36 Н2

Підсумувавши це рівняння з рівнянням гліколізу отримаємо підсумкове рівняння: С6 Н12 О6 + 2 АДФ + 2 Н3 РО4= 2 С3 Н6 О3 + 2 АТФ+2 Н2 О2 С3 Н6 О3 +6 О2 +36 АДФ+36 Н3 РО4 = 6 СО2+36 АТФ+42 Н2 ОС6 Н12 О6+6 О2+38 АДФ+38 Н3 РО4=6 СО2 + 38 АТФ + 44 Н2 ОЦе рівняння показує, що в результаті повного розщеплювання глюкози утворюються кінцеві продукти розпаду – вода і вуглекислий газ, а найголовніше – синтезується 38 молекул АТФ, в яких запасається велика частина енергії.

Енергетичне забезпечення процесів метаболізму

ОБМІН ЕНЕРГІЇ — це сукупність процесів, що забезпечують надходження, перетворення та видалення енергії у біосистемах. Особливості обміну речовин в клітинах. Основою є окисно-відновні реакції, що відбуваються за участі ферментів. Мають поступовий (поетапний) характер. Здійснюються за участі високоспеціалізованих структур — фотомембран, мезосом, мітохондрій та хлоропластів. Для акумулювання, збереження й внутрішнього перенесення енергії слугує АТФ.

Аденозинтрифосфатна кислота (АТФ) — органічна сполука, що належить до вільних нуклеотидів і є універсальним хімічним акумулятором енергії у клітині.

Способи отримання енергії живими організмами. У автотрофних організмів зовнішня енергія поглинається хлорофілом (бактеріохлорофілом) й перетворюється в хімічну енергію АТФ. У гетеротрофних організмів хімічна енергія поживних речовин перетворюється в процесах клітинного дихання в енергію макроергічних зв'язків АТФ. У автотрофних й гетеротрофних організмів внутрішньоклітинні перетворення енергії АТФ в різні форми енергії (електричну, світлову, теплову, механічну). Електрична енергія. Світлова енергія. Теплова енергія. Механічна енергія

Етап енергетичного обміну. КЛІТИННЕ ДИХАННЯ — це сукупність процесів біологічного окиснення поживних речовин з вивільненням хімічної енергії, що акумулюється в АТФ.

Органи виділення у представників різних груп тварин плоскі черви кільчасті червиракоподібні комахи ссавціпротинефридіїметанефридіїзелені залозимальпігієві трубочкинирки

Загальні уявлення про хвороби обміну речовин. Особливості білкового обміну і семіотика його порушень у дітей. Особливості вуглеводного та ліпідного обміну у дитячому віці. Семіотика порушень.

Актуальність Значення харчування для здоров'я. Лікувальні властивості їжі ( Гіппократ, Цельс, Гален ) . Видатний учений Сходу Абу Алі Ібн Сіна (Авіценна) вважав їжу джерелом здоров'я, сили, бадьорості. І.І. Мечников вважав, що люди передчасно старіють і вмирають у зв'язку з неправильним харчуванням і що людина, що харчується раціонально, може жити 120-150 років.

Значення харчування. Забезпечує процеси життєдіяльності людини, поставляючи йому енергію. Оновлення клітин і тканин відбувається завдяки надходженню в організм з їжею «пластичних» речовин - білків, жирів, вуглеводів, вітамінів і мінеральних солей. Їжа - джерело утворення ферментів, гормонів і інших регуляторів обміну речовин в організмі.

Для підтримки нормального перебігу енергетичних, пластичних і каталітичних процесів організму потрібна певна кількість різноманітних харчових речовин. Від характеру харчування залежить обмін речовин в організмі, структура та функції клітин, тканин, органів.

Біологічна цінність їжі визначається вмістом в ній необхідних організму незамінних харчових речовин - білків, жирів, вуглеводів, вітамінів, мінеральних солей. Для нормальної життєдіяльності людини вимагається не тільки постачання його адекватною (відповідно до потреб організму) кількістю енергії та харчових речовин, але й дотримання певних взаємовідносин між численними факторами харчування, кожному з яких належить специфічна роль в обміні речовин.

Збалансоване харчування. Це харчування, що характеризується оптимальним співвідношенням харчових речовин.

Джерело харчових речовин- продукти харчування тваринного і рослинного походження: перша група включає молоко і молочні продукти (сири, кефір, кисле молоко, ацидофілін, вершки і ін); друга група - м'ясо, птиця, риба, яйця і виготовлені з них продукти; третя - хлібобулочні, макаронні та кондитерські вироби, крупи, цукор, картопля, четверта - жири; п'ята - овочі, фрукти, ягоди, зелень; шоста - прянощі, чай, кава і какао.