71.Особенности структуры и метаболизма растений по сравнению с животными.
Метаболи́зм (от греч. μεταβολή — «превращение, изменение»), или обмен веществ — набор химических реакций, которые возникают в живоморганизме для поддержания жизни. Эти процессы позволяют организмам расти и размножаться, сохранять свои структуры и отвечать на воздействия окружающей среды. Метаболизм обычно делят на две стадии: в ходекатаболизма сложные органические вещества деградируют до более простых; в процессах анаболизма с затратами энергии синтезируются такие вещества, как белки, сахара, липиды и нуклеиновые кислоты.
Обмен веществ происходит между клетками организма и межклеточной жидкостью, постоянство состава которой поддерживается кровообращением: за время прохождения крови в капиллярах через проницаемые стенки капилляров плазма крови 40 раз полностью обновляется с интерстициальной жидкостью. Серии химических реакций обмена веществ называютметаболическими путями, в них при участии ферментов одни биологически значимые молекулы последовательно превращаются в другие. Ферменты играют важную роль в метаболических процессах потому, что:
действуют как биологические катализаторы и снижают энергию активации химической реакции;
позволяют регулировать метаболические пути в ответ на изменения среды клетки или сигналы от других клеток.
Особенности метаболизма влияют на то, будет ли пригодна определенная молекула для использования организмом в качестве источника энергии. Так, например, некоторые прокариоты используют сероводород в качестве источника энергии, однако этот газ ядовит для животных. [1] Скорость обмена веществ также влияет на количество пищи, необходимой для организма.
Основные метаболические пути и их компоненты одинаковы для многих видов, что свидетельствует о единстве происхождения всех живых существ. [2] Например, некоторые карбоновые кислоты, являющиеся интермедиатами цикла трикарбоновых кислотприсутствуют во всех организмах, начиная от бактерий и заканчивая многоклеточными организмами эукариот. [3] Сходства в обмене веществ, вероятно, связаны с высокой эффективностью метаболических путей, а также с их ранним появлением в истории эволюции. [4][5]
В самом деле, высшие растения и микроорганизмы способны синтезировать все аминокислоты, а животные только 8— 10 из 20 незаменимых аминокислот. То же самое относится к ряду витаминов, в частности витаминов группы В. Это обусловлено мутационным изменением генетической информации в те древние времена, когда формировались типы обмена веществ у растений и животных.
Стремление природы использовать любую возможность экономии генов, необходимых для синтеза сложных белков, привело к утрате клетками высших животных 60 ферментов. В связи с этим, предполагая возможные различия в реакциях человека и животных на действие яда, следовало бы скорее исходить из «упрощенности» биохимического функционирования клеток человека и отсутствия в них ряда биологически активных элементов, однако регрессивные изменения биохимических структур животных возникли на ранних стадиях филогенеза и в этом отношении высшие позвоночные, в частности все представители млекопитающих, включая человека, «пострадали» в равной степени. Эта генетическая «патология» оказалась закрепленной отбором и стала одним из характерных признаков всего класса млекопитающих.
В отдельных случаях процесс биохимической инволюции продолжался и у высших животных. Например, этот процесс привел к исключению двух ферментов, синтезирующих витамин С из глюкуроновой кислоты, у отряда приматов (включая человека), некоторых грызунов (морские свинки), а также у ряда птиц и летучих мышей.
Различается у высших животных и цепь ферментативных реакций распада пуринов. Полный набор таких ферментов есть только у низших беспозвоночных, а затем эволюция шла по пути последовательного исключения концевых ферментов этого ряда. «Усеченная» цепь ферментов, расщепляющих белки до простых неорганических компонентов, обнаруживалась у обезьян, человека и некоторых подвидов собак.
Существенные различия человека и животных характерны для метаболизма веществ, особенно для 1-й и 2-й фаз биотрансформации, что может оказывать весьма выраженное влияние на токсико-кинетические и токсико-метрические показатели ксенобиотиков для млекопитающих. При действии большинства ядов на животных и человека у них наблюдается выраженное сходство патогенеза отравлений и редко встречаются исключения из этого правила.
В качестве иллюстрации приведем лишь один пример из огромного количества собственных и литературных данных, свидетельствующих о совпадении спектра симптомов интоксикации у человека и лабораторных животных, относящихся к классу млекопитающих.
Источник
Обмен веществ у растений
В этом уроке поговорим про обмен веществ у растений, двумя важнейшими процессами которого являются фотосинтез и дыхание.
Что такое обмен веществ
Для всех процессов жизнедеятельности растений — роста, цветения, плодоношения, размножения и других — нужны органические вещества.
Эти вещества используются как «строительный материал» клетки и ее компонентов и как специальные «механизмы», которые превращают одни вещества в другие и выполняют прочую работу.
Все они («строительный материал» и «механизмы») построены из углерода (C), водорода (H) и кислорода (O) — атомов, которые присутствуют в углекислом газе (CO2) и воде (H2O). А также из макро- и микроэлементов.
Атомы углерода и кислорода растения получают из углекислого газа воздуха во время фотосинтеза.
А атомы водорода и макро-/микроэлементы — с водой (бо́льшая часть которой испаряется) из почвы во время минерального питания.
В процессе фотосинтеза образуются углеводы, из которых синтезируются все остальные органические вещества, необходимые растению.
Энергию растения получают во время дыхания при разложении органических веществ с помощью кислорода.
Органические вещества при этом проходят через серию многочисленных химических реакций, в процессе которых образуются промежуточные продукты.
Промежуточные продукты тоже участвуют в разных клеточных процессах.
Все эти многочисленные химические реакции, все эти превращения веществ друг в друга называются обменом веществ.
Обмен веществ — это все процессы в организме, во время которых происходит разложение одних веществ и синтез других.
Важнейшие процессы обмена веществ
Обмен веществ обеспечивается дыханием и фотосинтезом. Это два противоположных, но взаимосвязанных процесса.
Важнейшими процессами обмена веществ являются дыхание и фотосинтез.
| Название процесса | Суть процесса |
| Фотосинтез | Поглощение углекислого газа и воды и синтез органических веществ, в химических связях которых запасается поглощенная хлорофиллом энергия. Этот процесс сопровождается выделением кислорода. |
| Дыхание | Поглощение кислорода и разложение с его помощью органических веществ, что высвобождает накопленную в них энергию. При этом выделяется углекислый газ и вода. |
Укажем в таблице черты сходства и различия процессов фотосинтеза и дыхания.
Какие вещества участвуют в двух взаимосвязанных процессах обмена веществ у растений — дыхания и фотосинтеза? Как они образуются?
В обоих процессах участвуют:
- неорганические вещества: углекислый газ, вода и кислород;
- органические вещества, в основном углеводы.
Во время фотосинтеза из углекислого газа и воды образуются органические вещества и кислород.
А во время дыхания из органических веществ с помощью кислорода образуются углекислый газ и вода.
Роль обмена веществ в жизни растений
Благодаря обмену веществ поддерживается жизнь растения, его рост, развитие.
В процессе обмена веществ растение получает необходимые строительные блоки, из которых может образовывать новые клетки и ткани, а также энергию, за счет которой происходит это образование.
Продукты фотосинтеза (органические вещества) по проводящим путям доставляются во все органы, во все части растения — к корням, стеблям, цветкам, плодам и др.
А там эти органические вещества расщепляются с высвобождением энергии и промежуточных продуктов обмена, которые используются для нужд конкретного органа.
Так с помощью обмена веществ, обеспечивается взаимосвязь всех частей растения.
Когда растение погибает, в нем прекращается обмен веществ. И наоборот, с прекращением обмена веществ растение погибает.
Опишите кратко процессы превращения энергии при фотосинтезе, дыхании, при расщеплении в клетках органических веществ на неорганические и при образовании новых клеток.
При фотосинтезе — энергия Солнца превращается в химическую энергию и запасается в форме органических веществ.
При дыхании — энергия высвобождается с разрушением химических связей органических веществ.
При расщеплении в клетках органических веществ на неорганические — происходит выделение энергии.
При образовании новых клеток — тратится энергия, запасенная в органических веществах во время фотосинтеза и извлеченная из них во время дыхания.
Связь организма растения со средой
Для протекания обмена веществ растение поглощает нужные ему элементы из окружающей среды.
Из почвы во время минерального питания растение всасывает воду и растворенные в ней минеральные соли.
В форме минеральных солей в организм поступают макро- и микроэлементы, которые входят в состав многих органических веществ растения и участвуют во множестве клеточных процессов.
Вода обеспечивает ток этих элементов по растению и накопление их в тканях. Вода участвует и в процессе фотосинтеза.
Для фотосинтеза необходим также углекислый газ, который растение поглощает из воздуха. А побочный продукт фотосинтеза — кислород — растение выделяет обратно в атмосферу.
Чтобы осуществлять дыхание, растение поглощает из окружающей среды кислород и выделяет в нее углекислый газ.
Во время дыхания, а также испарения в окружающую среду постоянно выделяются молекулы воды.
Для всех процессов нужна энергия, источником которой является солнечный свет, поглощаемый хлорофиллом листьев тоже из окружающей среды.
Таким образом, обмен веществ обеспечивает взаимодействие растения с окружающей средой.
Обмен веществ обеспечивает взаимосвязь всех частей растения и связь организма со средой.
Решите биологическую задачу
Весной у березы, сделав разрез в коре, часто берут сладкий березовый сок.
1. От восходящего или нисходящего тока берут этот сок?
2. Что произойдет с березой, если у нее взять очень много сока?
1. Для ответа на этот вопрос нужно вспомнить строение стебля, функции проводящих тканей и роль фотосинтеза.
Верхний слой стебля — кора, состоит из корки и луба. Луб — это проводящая ткань, по которой переносятся продукты фотосинтеза от листьев к остальным органам растения.
Продуктами фотосинтеза в основном являются углеводы (сахара), которые переносятся в разные части растения для их участия в обмене веществ и дыхании.
Ток продуктов фотосинтеза называется нисходящим. Поэтому ответ: от нисходящего тока.
2. Если продукты, необходимые для обмена веществ и для получения жизненно важной энергии, перестанут поступать в нужном количестве, организм, скорее всего, погибнет.
Источник