Диссимиляция - это комплекс химических реакций, в которых происходит постепенный распад сложных органических веществ до более простых. Этот процесс сопровождается высвобождением энергии, значительная часть которой используется в синтезе АТФ.

Диссимиляция в биологии

Диссимиляция является процессом, противоположным ассимиляции. В качестве исходных веществ, подлежащих распаду, выступают нуклеиновые кислоты, белки, жиры и углеводы. А конечные продукты - это вода, углекислый газ и аммиак. В организме животных продукты распада по мере постепенного накопления выводятся наружу. А у растений углекислый газ выделяется частично, а аммиак в полном объеме применяется в процессе ассимиляции, служа исходным материалом для биосинтеза органических соединений.

Взаимосвязь диссимиляции и ассимиляции позволяет тканям организма постоянно обновляться. Например, в течение 10 дней в человеческой крови обновляется половина клеток альбумина, а за 4 месяца перерождаются все эритроциты. Соотношение интенсивности двух противоположных процессов обмена веществ зависит от многих факторов. Это и стадия развития организма, и возраст, и физиологическое состояние. В ходе роста и развития в организме преобладает ассимиляция, в результате образовываются новые клетки, ткани и органы, происходит их дифференциация, то есть масса тела увеличивается. В случае наличия патологий и при голодании процесс диссимиляции преобладает над ассимиляцией, и тело уменьшается в весе.

Классификация организмов по характеру диссимиляции

Все организмы можно поделить на две группы, в зависимости от условий, в которых протекает диссимиляция. Это аэробы и анаэробы. Первым для жизнедеятельности требуется свободный кислород, вторые не испытывают необходимости в нем. У анаэробов диссимиляция протекает путем брожения, которое представляет собой бескислородное ферментативное расщепление органических веществ до более простых. Например, молочнокислое или спиртовое брожение.

Этапы диссимиляции у аэробных организмов: подготовительный этап

Расщепление органических веществ у аэробов осуществляется в три шага. При этом на каждом из них происходит несколько определенных ферментативных реакций.

Первый этап - подготовительный. Основная роль на этой стадии принадлежит у многоклеточных организмов пищеварительным ферментам, находящимся в желудочно-кишечном тракте. У одноклеточных - ферментам лизосом. В ходе первого этапа белки распадаются на аминокислоты, жиры образуют глицерин и жирные кислоты, полисахариды расщепляются на моносахариды, нуклеиновые кислоты на нуклеотиды.

Гликолиз

Второй этап диссимиляции - гликолиз. Он протекает без кислорода. Биологическая сущность гликолиза состоит в том, что он представляет собой начало расщепления и окисления глюкозы, в результате чего накапливается свободная энергия в виде 2 молекул АТФ. Это происходит в ходе нескольких последовательно идущих реакций, конечным итогом которых становится образование из одной молекулы глюкозы двух молекул пирувата и такого же количества АТФ. Именно в виде аденозинтрифосфорной кислоты запасается часть энергии, которая выделилась в результате гликолиза, Остальная часть подлежит рассеиванию в виде тепла. Химическая реакция гликолиза: С6Н12O6 + 2АДФ + 2Ф → 2С3Н4O3 + 2АТФ.

В условиях недостатка кислорода в растительных клетках и в клетках дрожжей пирувират расщепляется на два вещества: этиловый спирт и углекислый газ. Это и есть спиртовое брожение.

Количество энергии, высвобождаемой при гликолизе, недостаточно для тех организмов, которые дышат кислородом. Именно поэтому в организме животных и человека при больших физических нагрузках в мышцах синтезируется служащая резервным источником энергии и накапливающаяся в виде лактата. Характерным признаком данного процесса является появление боли в мышцах.

Кислородный этап

Диссимиляция - это очень сложный процесс, и третий кислородный этап также представляет собой две последовательно идущих реакции. Речь идет о цикле Кребса и окислительном фосфорилировании.

В ходе кислородного дыхания происходит окисление пирувирата до окончательных продуктов, которыми являются СО2 и Н2О. При этом выделяется энергия, запасаемая в виде 36 молекул АТФ. Затем эта же энергия обеспечивает синтез органических веществ в пластическом объеме. Эволюционно возникновение данного этапа связано с накоплением в атмосфере молекулярного кислорода и появлением аэробных организмов.

Местом осуществления (клеточного дыхания) являются внутренние мембраны митохондрий, внутри которых имеются молекулы-переносчики, осуществляющие транспорт электронов к молекулярному кислороду. Энергия, образуемая на этой стадии, частично расссеивается в виде тепла, остальная же идет на образование АТФ.

Диссимиляция в биологии - это реакция которого выглядит так: С6Н12O6 + 6О2 → 6СО2 + 6Н2O + 38АТФ.

Таким образом, диссимиляция - это совокупность реакций, происходящих за счет органических веществ, которые были ранее синтезированы клеткой, и свободного кислорода, который поступил из внешней среды в процессе дыхания.

1 вариант

1. Транскрипция при биосинтезе белка в клетке происходит

1. В ядре
2. На рибосомах
3. На каналах гладкой ЭПС
4. На мембранах цистерн комплекса Гольджи

2. При трансляции матрицей для сборки полипептидной цепи белка служит(ат)

1. Две цепи молекулы ДНК
2. Одна из цепей молекулы ДНК
3. Молекула иРНК
4. либо молекула ДНК, либо иРНК

3. Энергетический отличается от пластического обмена тем, что при энергетическом обмене происходит

1. расходование энергии, заключенной в АТФ
2. аккумулирование энергии в макроэргических связях АТФ
3. синтез углеводов и липидов
4. синтез белков и нуклеиновых кислот

4. Вовлечение органических веществ в энергетический обмен по мере их исчерпания происходит в организме в следующей последовательности:

1. Углеводы – жиры – белки
2. Жиры – углеводы – белки
3. Белки – жиры – углеводы
4. Углеводы – белки – жиры

5. Важнейшую роль в обеспечении клетки энергией играют молекулы

1. НАДФ

6. Если нуклеотидный состав ДНК – АТГ-ГЦГ-ТАТ, то нуклеотидный состав иРНК будет

1. ТАА-ЦГЦ-УТА
2. ТАА-ГЦГ-УТУ
3. УАЦ-ЦГЦ-АУА
4. УАА-ЦГЦ-АТА

а) дыхание;

б) транскрипция;

в) гликолиз

а) в митохондриях;

б) в цитоплазме;

в) в рибосомах

а) гликолизе;

б) дыхании;

в) фотосинтезе

а) солнечная;

б) химическая;

в) тепловая

11.Транскрипции происходит при:

а) фотосинтезе;

Б) катаболизме;

в) анаболизме

Тест по теме: «Обмен веществ»

2 вариант

1. Универсальный источник энергии в клетке:

а) белок;

б) ДНК;

в) РНК;

г) АТФ

1. Распад сложных органических веществ происходит в процессе:

а) анаболизма;

б) катаболизма;

в) фотосинтеза

1. Расходование энергии происходит в процессе:

а) анаболизма;

б) катаболизма;

в) гликолиза

1. Процесс трансляции при биосинтезе белка происходит:

а) в рибосомах;

б) в митохондриях;

В) в ядре

1. Образование и - РНК путем «списывания» генетической информации называется:

А) транскрипцией;

Б) трансляцией;

В) редупликацией

1. Для осуществления фотосинтеза необходимо присутствие:

а) ДНК;

б) РНК;

в) хлорофилла

1. Световая фаза фотосинтеза происходит:

а) только на свету;

Б) только в темноте;

В) на свету и в темноте

1. Кислородная стадия энергетического обмена называется:

а) дыхание;

Б) транскрипция;

В) гликолиз

1. Гликолиз происходит:

а) в митохондриях;

б) в цитоплазме;

в) в рибосомах

1. При фотосинтезе выделяется побочный продукт:

А) глюкоза;

Б) вода;

В) кислород

1. При энергетическом обмене используется энергия:

А) солнечная

Б) химическая;

В) тепловая

3 вариант

1. Синтез сложных органических веществ происходит в процессе:

а) анаболизма;

б) катаболизма;

в) пищеварения

2. Освобождение энергии происходит в процессе:

а) анаболизма;

б) катаболизма;

в) трансляции

3. Процесс транскрипции при биосинтезе белка происходит:

а) в рибосомах;

б) в митохондриях;

в) в ядре

4. Создание полимерной цепочки из аминокислот называется:

а) транскрипцией;

б) трансляцией;

В) редупликацией

5. Фотосинтез осуществляется:

а) в рибосомах;

б) в хлоропластах;

В) в митохондриях

6. Темновая фаза фотосинтеза происходит:

а) только на свету;

б) только в темноте;

В) на свету и в темноте

7. Бескислородная стадия энергетического обмена называется:

а) дыхание;

б) транскрипция;

в) гликолиз

8. Кислородное окисление происходит:

а) в митохондриях;

б) в цитоплазме;

в) в рибосомах

9. Образование глюкозы из углекислого газа и воды происходит при:

а) гликолизе;

б) дыхании;

в) фотосинтезе

10. При фотосинтезе используется энергия:

а) солнечная;

б) химическая;

в) тепловая

11. Процесс репликации характерен для:

а) РНК;

Б) ДНК;

В) белка

Тест по теме: «Обмен веществ».

4 вариант

1. В синтезе АТФ не участвует такая структура клетки, как:

А – цитоплазма

Б – ядро

В – митохондрии

Г – хлоропласты

2. Анаэробным гликолизом называется:

В – окислительное фосфолирирование

Г – расщепление АТФ

3. Конечные продукты кислородного окисления органических веществ – это:

А – АТФ и вода

В – вода и углекислый газ

Г – АТФ и кислород

4. Энергия окисления глюкозы идет на:

А – образование кислорода

Б – распад молекул – переносчиков водорода

В – синтез АТФ, а затем используется организмом

Г – синтез углеводов

5. В процессе энергетического обмена не образуется:

А – гликоген

Б – вода

В – углекислый газ

Г – АТФ

6. Аэробный гликолиз идет:

А – в цитоплазме

Б – в митохондриях

Г – на рибосомах

7. Исходным материалом для фотосинтеза служит:

А – кислород и углекислый газ

Б – вода и кислород

В – углекислый газ и вода

Г – углеводы

8. Энергия возбужденных электронов в световой стадии фотосинтеза используется для:

А – синтеза АТФ

Б – синтеза глюкозы

В – синтеза белков

Г – расщепления углеводов

9. Образование глюкозы из углекислого газа и воды происходит при:

а) гликолизе;

б) дыхании;

в) фотосинтезе

10. При фотосинтезе используется энергия:

а) солнечная;

б) химическая;

в) тепловая

Тест по теме: «Обмен веществ».

5 вариант

1. Фотолизом воды называется реакция:

А – 4Н + + е + О 2 = 2Н 2 О

Б – 6СО 2 + 6Н 2 О = С 6 Н 12 О 6

В - 2Н 2 О = 4Н + + 4е + О 2

Г - С 6 Н 12 О 6 = СО 2 + Н 2 О

2. В световой фазе фотосинтеза не происходит:

А – образования глюкозы

Б – фотолиз воды

В – синтез АТФ

Г – образования НАДФ*Н

3. В результате фотосинтеза в хлоропластах образуется:

А – углекислый газ и кислород

Б – глюкоза, АТФ, кислород

В – хлорофилл, вода, кислород

Г – углекислый газ, АТФ, кислород

4. Транскрипция – это процесс:

А – синтеза и-РНК на одной из цепей ДНК

Б – удвоение ДНК

В – считывания информации с и-РНК

Г – присоединения т-РНК к аминокислоте

5. Синтез белков на рибосомах происходит у:

А – всех существующих организмов

Б – всех, кроме грибов

В – всех, кроме прокариот

Г – растений и животных

6. Главным событием интерфазы является:

А – мутационный процесс

Б – удвоение наследственного материала

В – деление ядра клетки

Г – сокращение наследственного материала вдвое

7. Из перечисленных ниже клеток митозом не делятся:

А – оплодотворенные яйцеклетки

Б – споры

В – сперматозоиды

В – клетки эпителия

8. Кислород в процессе дыхания поглощают:

А – животные

Б – растения

В – анаэробные бактерии

Г – А+Б

9. К пластическому обмену относится:

А – анаэробный гликолиз

Б – биосинтез белков

В – биосинтез жиров

Г – Б+В

10. Темновая фаза фотосинтеза происходит:

а) только на свету;

б) только в темноте;

В) на свету и в темноте

Тест по теме: «Обмен веществ».

6 вариант

1. В синтезе АТФ участвует такая структура клетки, как:

А – рибосома

Б – ядро

В – митохондрии

Г – лизосома

2. Аэробным гликолизом называется:

А – совокупность всех реакций энергетического обмена

Б – бескислородное расщепление глюкозы

В – кислородное расщепление глюкозы

Г – расщепление АТФ

3. Конечным продуктом бескислородного окисления органических веществ является:

А – АТФ и вода

Б – кислород и углекислый газ

В – вода и углекислый газ

Г – пировиноградная кислота

4. В процессе анаэробного гликолиза синтезируется

А – 2 молекулы АТФ

Б - 4 молекулы АТФ

В - 36 молекул АТФ

Г - 38 молекул АТФ

5. Кислород выделяется в:

А – темновой фазе фотосинтеза

Б – световой фазе фотосинтеза

В – анаэробном гликолизе

Г – аэробном гликолизе

6. Анаэробный гликолиз идет:

А – в цитоплазме

Б – в митохондриях

В – в пищеварительной системе

Г – на рибосомах

7. В процессе энергетического обмена не образуется:

А – гликоген

Б – вода

В – углекислый газ

Г – АТФ

8. Реакции фотосинтеза, для которых свет действительно необходим – это:

А – поглощение углекислого газа

Б – синтез глюкозы

В – синтез АТФ и НАДФ*Н

Г – образование крахмала

9. Фотолизом воды осуществляется:

А – в световой фазе фотосинтеза

Б - в темновой фазе фотосинтеза

В – при анаэробном гликолизе

Г – при аэробном гликолизе

10. Последовательность аминокислот в молекулах гемоглобина коровы и человека:

А – не отличаются

Б – отличия есть

В – принципиально другая структура

Г – разные аминокислоты

Значение питательных веществ

Во всех живущих ныне организмах, от самых примитивных до самого сложного - человеческого организма, - обмен веществ и энергии - основа жизни.

В организме человека, в его органах, тканях, клетках идет непрерывный процесс созидания, образования сложных веществ. Одновременно с этим происходит распад, разрушение сложных органических веществ, входящих в состав клеток организма.

Работа органов сопровождается непрерывным их обновлением: одни клетки погибают, другие их заменяют. У взрослого человека в течение суток гибнет и заменяется 1/20 кожного эпителия, половина всех клеток эпителия пищеварительного тракта, около 25 г крови и т. д.

Рост, обновление клеток организма возможны только в том случае, если в организм непрерывно поступают кислород и питательные вещества. Питательные вещества - тот строительный, пластический материал, из которого строится живое.

Для построения новых клеток организма, их непрерывного обновления, для работы таких органов, как сердце, желудочно-кишечный тракт, дыхательный аппарат, почки и т. д., а также для совершения человеком работы нужна энергия. Эту энергию организм получает при распаде веществ клеток в процессе обмена веществ.

Таким образом, питательные вещества, поступающие в организм, служат не только пластическим, строительным материалом, но и источником энергии, так необходимой для жизни.

Под обменом веществ понимают совокупность изменений, которые претерпевают вещества от момента их поступления в пищеварительный тракт до образования конечных продуктов распада, выделяемых из организма.

Ассимиляция и диссимиляция

Обмен веществ представляет собой единство двух процессов: ассимиляции и диссимиляции. В результате процесса ассимиляции сравнительно простые продукты пищеварения, поступая в клетки, подвергаются химическим превращениям с участием ферментов и уподобляются необходимым организму веществам. Диссимиляция - распад сложных органических веществ, входящих в состав клеток организма. Часть продуктов распада вновь используется организмом, часть выводится из организма наружу.

Процесс диссимиляции также идет при участии ферментов. Во время диссимиляции высвобождается энергия. Именно за счет этой энергии строятся новые клетки, обновляются старые, функционирует сердце человека, совершается умственная и физическая работа.

Процессы ассимиляции и диссимиляции неотделимы друг от друга. При усилении процесса ассимиляции, особенно при росте молодого организма, усиливается и процесс диссимиляции.

Превращение веществ

Химические превращения пищевых веществ начинаются в пищеварительном тракте. Здесь сложные белки, жиры и углеводы расщепляются до более простых, способных всосаться через слизистую оболочку кишечника и стать строительным материалом в процессе ассимиляции. В пищеварительном тракте при переваривании высвобождается незначительное количество энергии. Вещества, поступившие в результате всасывания в кровь и лимфу, приносятся в клетки, где и претерпевают основные изменения. Образовавшиеся сложные органические вещества входят в состав клеток и принимают участие в осуществлении их функций. Энергия, освободившаяся при распаде веществ клеток, используется для жизнедеятельности организма. Не использованные организмом продукты обмена различных органов и тканей выделяются из него.

Роль ферментов во внутриклеточном обмене

Основные процессы превращения веществ совершаются внутри клеток нашего тела. Эти процессы лежат в основе внутриклеточного обмена. Решающая роль во внутриклеточном обмене принадлежит многочисленным ферментам клетки. Благодаря их деятельности с веществами клетки происходят сложные превращения, разрываются внутримолекулярные химические связи в них, что приводит к высвобождению энергии. Особое значение здесь приобретают реакции окисления и восстановления. Конечные продукты процессов окисления в клетке - углекислый газ и вода. При участии специальных ферментов осуществляются и другие типы химических реакций в клетке.

Освобождающаяся при этих реакциях энергия используется для построения новых веществ в клетке, для поддержания процессов жизнедеятельности организма. Основным аккумулятором и переносчиком энергии, используемой при многих синтетических процессах, является аденозинтрифосфорная кислота (АТФ). В молекуле АТФ содержатся три остатка фосфорной кислоты. АТФ используется во всех реакциях обмена, требующих затраты энергии. В молекуле АТФ при этом разрывается химическая связь с одним или двумя остатками фосфорной кислоты, освобождая запасенную энергию (отщепление одного остатка фосфорной кислоты приводит к освобождению около 42 000 дж на 1 грамм-молекулу).

1 вариант

1. К биополимерам относятся:

А) белки; б) жиры; в) нуклеиновые кислоты; г) минеральные соли

2. Мономерами белков являются: а) нуклеотиды; б) глюкоза; в) аминокислоты

3. Форма двойной спирали характерна для молекулы:

А) белка; б) ДНК; в) РНК; г) крахмала

4. Ферментативная функция характерна для: а) белка; б) ДНК; в) РНК; г) АТФ

5. Синтез сложных органических веществ происходит в процессе:

А) анаболизма; б) катаболизма; в) пищеварения

6. Освобождение энергии происходит в процессе:

А) анаболизма; б) катаболизма; в) трансляции

7. Процесс транскрипции при биосинтезе белка происходит:

8. Создание полимерной цепочки из аминокислот называется:

9. Фотосинтез осуществляется:

А) в рибосомах; б) в хлоропластах; в) в митохондриях

10. Темповая фаза фотосинтеза происходит:

11. Бескислородная стадия энергетического обмена называется:

12. Кислородное окисление происходит:

А) в митохондриях; б) в цитоплазме; в) в рибосомах

13. Образование глюкозы из углекислого газа и воды происходит при:

А) гликолизе; б) дыхании; в) фотосинтезе

14. При фотосинтезе используется энергия:

15. Процесс репликации характерен для: а) РНК; б) ДНК; в) белка

2 вариант

1. В клетку входят органические вещества:

А) белки; б) жиры; в) нуклеиновые кислоты; г) вода

2. Мономерами нуклеиновых кислот являются:

А) нуклеотиды; б) глюкоза; в) аминокислоты

3. Последовательность аминокислот в белке определяет его:

А) первичную структуру; б) вторичную структуру; в) третичную структуру

4. Универсальный источник энергии в клетке: а) белок; б) ДНК; в) РНК; г) АТФ

5. Распад сложных органических веществ происходит в процессе:

А) анаболизма; б) катаболизма; в) фотосинтеза

6. Расходование энергии происходит в процессе:

А) анаболизма; б) катаболизма; в) гликолиза

7. Процесс трансляции при биосинтезе белка происходит:

А) в рибосомах; б) в митохондриях; в) в ядре

8. Образование и - РНК путем «списывания» генетической информации называется:

А) транскрипцией; б) трансляцией; в) редупликацией

9. Для осуществления фотосинтеза необходимо присутствие:

А) ДНК; б) РНК; в) хлорофилла

10. Световая фаза фотосинтеза происходит:

А) только на свету; б) только в темноте; в) на свету и в темноте

11. Кислородная стадия энергетического обмена называется:

А) дыхание; б) транскрипция; в) гликолиз

12. Гликолиз происходит: а) в митохондриях; б) в цитоплазме; в) в рибосомах

13. При фотосинтезе выделяется побочный продукт:

А) глюкоза; б) вода; в) кислород

14. При энергетическом обмене используется энергия:

А) солнечная; б) химическая; в) тепловая

15. Процесс транскрипции происходит при:

А) фотосинтезе; б) катаболизме; в) анаболизме

И. А. Никитина, МБОУ лицей №6, г. Химки, Московская область

Процесс разрушения сложных органических соединений происходит в определенной последовательности и в присутствии катализаторов этих реакций - ферментов, которые выделяются клетками бактерий. Ферменты - сложные белковые соединения (молекулярная масса достигает сотен тысяч н миллионов), ускоряющие биохимические реакции. Ферменты бывают одно- и двухкомпонентные. Двухкомпонентные ферменты состоят из белковой (апофермент) и небелковой (кофермент) части. Каталитической активностью обладает кофермент, а белковый носитель увеличивает его активность.
Различают ферменты, вырабатываемые бактериями для внеклеточного расщепления веществ - экзоферменты и внутренние пищеварительные ферменты - эндоферменты.
143

Особенность ферментов состоит в том, что каждый из них катализирует только одно из многих превращений. Существуют шесть основных ферментных классов: оксиредуктазы; трансферазы; гидралазы; лиозы; изомеразы; лигазы.
Для разрушений сложной смеси органических веществ необходимо 80-100 различных ферментов, каждый из них имеет свою оптимальную температуру, выше которой скорость реакции падает.
Процесс биологического окисления состоит из множества ступеней и начинается с расщепления органического вещества с выделением активного водорода. В этом процессе особую роль играют ферменты класса оксиредуктазы: дегидрогеназы (отнимающие водород от субстрата), каталазы (расщепляющие перекись водорода) и пероксидазы (использующие активированную перекись для окисления других органических соединений).
Существуют вещества, которые повышают активность ферментов - активаторы (витамины, катионы Са, Mg , Mn), и ингибиторы, оказывающие противоположное действие (например, соли тяжелых металлов, антибиотики).
Ферменты, которые постоянно присутствуют в клетках, независимо от субстрата, называются конститутивными. Ферменты, которые синтезируются клетками в ответ на изменение внешней среды, называются адаптивными. Срок адаптации составляет от нескольких часов до сотен дней.
Суммарные реакции биохимического окисления в аэробных условиях можно схематично представить в следующем виде:

где CxHyOzN - все органические вещества сточных вод; АН - энергия; C5H7N02 - условная формула клеточного вещества бактерий.
Реакция (I) показывает характер окисления вещества для удовлетворения энергетических потребностей клетки (катаболический процесс), реакция (II) - для синтеза клеточного вещества (анаболический процесс). Затраты кислорода на эти реакции составляют БПКполн сточной во-

ды. Реакции (III) и (IV) характеризуют превращение клеточного вещества в условиях недостатка питательных веществ. Общий расход кислорода на все 4 реакции приблизительно вдвое больше, чем на (I) и (II).
Большое количество биохимических реакций происходит с помощью кофермента А (или КоА, КоА-SH кофермент ацилирования). Ко- фермент А является производным ^-меркаптоэтиламида пантотеновой кислоты и нуклеотида - аденозин-3,5-дифосфата (C21H36Ol67P3S) с молекулярной массой 767,56. КоА активирует карбоновые кислоты, образуя с ними ацилпроизводные КоА.

Легко окисляются бензойная кислота, этиловый и амиловый спирты, гликоли, глицерин, анилин, сложные эфиры и др. Плохо окисляются нитросоединения, «жесткие» ПАВ, трехатомные спирты и др. Наличие функциональных групп увеличивает способность к биологическому разрушению соединений в такой последовательности: