2.27 Anabolizm i katabolizm

Prezentacja na temat: "2.27 Anabolizm i katabolizm"— Zapis prezentacji:

1 2.27 Anabolizm i katabolizm
Opracowała Bożena Smolik Konsultant Arleta Poręba-Konopczyńska

2 METABOLIZM anabolizm katabolizm metabolizm = anabolizm + katabolizm
synteza zw. organicznych, np. fotosynteza METABOLIZM katabolizm procesy rozpadu np.: oddychanie metabolizm = anabolizm + katabolizm

3 W naszych komórkach występują związki organiczne i nieorganiczne, które ulegają nieustannym przemianom. Każdy organizm można porównać do fabryki, w której jednocześnie zachodzą różnorodne reakcje chemiczne. Wszystkie reakcje chemiczne, zachodzące w organizmie, związane są z przemianami energii i materii. Procesy przemiany materii i energii, zachodzące w komórkach, nazywamy metabolizmem.

4 Nasz organizm intensywnie przetwarza materię i energię
Dopływ energii z pokarmu ciepło z otoczenia Dopływ materii substancje pokarmowe tlen i dwutlenek węgla Ubytki energii utrata ciepła Ubytki materii niestrawione resztki pokarmowe szkodliwe produkty przemiany materii tlen, dwutlenek węgla, para wodna

5 Z jakich substancji zbudowane jest ciało człowieka?

6 Co jest głównym składnikiem organizmów?
Organizmy zbudowane są z różnych substancji chemicznych. Te substancje można podzielić na organiczne i nieorganiczne. Nazwa „związki organiczne” wzięła się stąd, że występują one niemal wyłącznie w organizmach. Związki nieorganiczne budują głównie nieożywioną część przyrody- skorupę ziemską.

7 Substancje chemiczne Nieorganiczne Organiczne
Budują głównie skorupę ziemską. Są to przede wszystkim woda i sole mineralne. Organiczne Białka, Węglowodany (cukry), Tłuszcze, Kwasy nukleinowe.

8 Wszystkie związki chemiczne zbudowane są z pierwiastków chemicznych
Makroelementy To pierwiastki, występujące w organizmach w znacznych ilościach i są niezbędne do ich funkcjonowania. Są to: węgiel wodór tlen azot fosfor siarka potas sód magnez Mikroelementy To pierwiastki, występujące w bardzo małych ilościach, ale nieodzowne do funkcjonowania organizmów. Są to: żelazo cynk krzem miedź mangan fluor jod bor molibden

9 Funkcje wybranych makroelementów
Węgiel, wodór, tlen Są składnikami wody, białek, tłuszczów, cukrów kwasów nukleinowych. Azot Składnik białek, kwasów nukleinowych, witamin, Hormonów. Fosfor Składnik kwasów nukleinowych, wchodzi w skład kości. Siarka Jest składnikiem enzymów i niektórych aminokwasów. Potas i sód Wpływają na stan uwodnienia cytoplazmy, warunkują przewodzenie bodźców. Magnez Wchodzi w skład cząsteczki chlorofilu i kości.

10 Funkcje wybranych mikroelementów
żelazo Składnik niektórych białek, np. hemoglobiny, który wiąże się nietrwale z tlenem i roznosi go po całym organizmie. miedź Składnik enzymów kontrolujących proces oddychania. Cynk Ma wpływ na przyspieszenie regeneracji naskórka. krzem Jest składnikiem ścian komórkowych np. u skrzypów i traw. jod Odpowiedzialny za prawidłowe działanie gruczołu dokrewnego-tarczycy. fluor Niezbędny w procesie tworzenia szkliwa zębów, zapobiega powstawaniu próchnicy.

11 Woda Jest głównym składnikiem każdego organizmu – stanowi średnio 70-80% zawartości żywej komórki. Jest niezbędna do prawidłowego funkcjonowania organizmu. Jest rozpuszczalnikiem wielu związków chemicznych. Jest środowiskiem wszystkich reakcji zachodzących w organizmie. Jest substratem wielu reakcji chemicznych. Ilość wody w komórce zmienia się wraz z wiekiem komórki i tempem czynności życiowych. Niedobór wody powoduje zwolnienie procesów życiowych w komórce, a nawet jej zamieranie. Biologiczna funkcja wody ma związek z jej fizycznymi właściwościami.

12 Sole mineralne Spełniają w organizmach rolę substancji regulujących przemianę materii. Są materiałem budulcowym. Węglan wapnia stanowi główny składnik muszli mięczaków, skorupek otwornic i kości kręgowców. Tlenek krzemu (krzemionka) wchodzi w skład pancerzyka okrzemek, a także ścian komórkowych skrzypów. Chlorek sodu jest składnikiem wszystkich płynów ustrojowych. W czasie wysiłku fizycznego i w wysokich temperaturach konieczne jest uzupełnianie utraconego chlorku sodu przez picie wód mineralnych.

13 Związki organiczne Związki organiczne podczas spalania uwalniają energię w postaci ciepła. Głównym składnikiem związków organicznych jest węgiel (C). Jedną z istotnych jego właściwości jest możliwość łączenia się w długie łańcuchy. Te, wraz z atomami wodoru (H), tlenu (O),i często azotu (N) lub fosforu (P) tworzą różne rodzaje związków organicznych.

14 Białka Składają się głównie z węgla, wodoru, tlenu, azotu, siarki i fosforu. Pierwiastki te tworzą 20 rodzajów aminokwasów. Aminokwasy tworzą łańcuchy peptydowe, a ich kolejność decyduje o właściwościach cząsteczki białka. Ulegają denaturacji pod wpływem temperatury (60o C) i niektórych substancji chemicznych, tracąc nieodwracalnie swoje właściwości. W okresie głodu organizm zaczyna czerpać energię z rozkładanych białek, co powoduje zniszczenie struktury organizmu, a w konsekwencji jego śmierć.

15 Znaczenie białek Białka strukturalne – budują elementy komórek, np. błony komórkowe. Białka odpornościowe – występują w płynach ustrojowych (przeciwciała). Białka enzymatyczne – są odpowiedzialne za prawidłowy przebieg wszystkich procesów metabolicznych. Białka zapasowe – są magazynowane głownie w nasionach roślin strączkowych.

16 Węglowodany Składają się głownie z węgla, wodoru i tlenu.
Mogą być zbudowane z pojedynczych cząsteczek (np.glukoza), dwóch cząsteczek (np.sacharoza) albo z wielu cząsteczek, tworzących proste lub rozgałęzione łańcuchy. Im dłuższy łańcuch, tym cukier słabiej rozpuszcza się w wodzie.

17 Funkcje węglowodanów Energetyczna- czyli węglowodany są źródłem energii. Zapasowa – w postaci skrobi u roślin, a glikogenu u zwierząt. Budulcowa – celuloza jest głównym składnikiem ścian komórkowych u roślin, a chityna u grzybów. Transportowa – u roślin transportową formą cukru jest sacharoza, a u zwierząt i ludzi glukoza.

18 Tłuszcze To związki glicerolu i kwasów tłuszczowych
Są najbardziej skoncentrowanym źródłem energii. Nie rozpuszczają się w wodzie, tylko w rozpuszczalnikach organicznych. Pełnią funkcję: zapasową – w nasionach i owocach lub w tkance tłuszczowej u zwierząt, ochronną np. woski, pokrywające liście i owoce, budulcową- wraz z białkami budują błony komórkowe, regulatorową (hormony sterydowe, witaminy A i D), termoizolacyjną np. foki, wieloryby.

19 Warunkiem dopływu substancji dla przemian zachodzących w komórkach jest pobieranie pokarmu ze środowiska w procesie odżywiania się organizmów. Pokarm zwierząt i człowieka zawiera złożone, nie zawsze rozpuszczalne w wodzie substancje. Dlatego musza być one rozkładane ( trawione) na prostsze, rozpuszczalne w wodzie. Białka są trawione do aminokwasów, skrobia do glukozy, tłuszcze do glicerolu i kwasów tłuszczowych. Pokarm roślin stanowią związki nieorganiczne, które przy dopływie energii słonecznej są zamieniane w związki organiczne podczas procesu fotosyntezy. Z tych prostych związków organicznych każdy organizm syntetyzuje w swoich komórkach swoiste białka oraz cukrowce i tłuszczowce, z których buduje nowe struktury własnych komórek. Energię do budowy tych związków czerpie organizm z procesu oddychania.

20 Metabolizm i jego kierunki
Metabolizm to całokształt reakcji biochemicznych, zachodzących w komórkach organizmu, związany z przepływem materii, energii i informacji, zapewniający organizmowi wzrost, ruch, rozmnażanie, wrażliwość roślin, pobudliwość nerwową zwierząt. Istnieją dwa kierunki przemian metabolicznych: anaboliczny i kataboliczny

21 Anabolizm energia substrat 1 + substrat 2 produkt
Anabolizm obejmuje reakcje syntezy złożonych związków organicznych ze związków prostych. Reakcje te wymagają nakładów energii, w wyniku czego w produktach syntezy nagromadzona jest większa ilość energii niż w substratach. energia substrat substrat produkt

22 Proces anaboliczny Przykładem reakcji anabolicznej jest proces fotosyntezy lub chemosyntezy. W obu procesach pobrana energia służy do produkcji związków organicznych i jest w nich magazynowana.

23 Katabolizm Katabolizm obejmuje reakcje rozkładu złożonych związków organicznych na produkty proste, zawierające mniejszy zapas energii niż substraty. Wyzwolona w tych procesach energia jest kumulowana w uniwersalnym przenośniku energii – ATP Substrat produkt 1 produkt 2 + ATP +

24 Oddychanie komórkowe jest procesem katabolicznym
Organizmy, aby żyć, potrzebują energii. Zwierzęta wykorzystują energię do ruchu, wzrostu, pobierania pokarmu, wydalania, ogrzewania organizmu. Rośliny również potrzebują energii do wzrostu, pobierania soli mineralnych z gleby, transportu cukrów wyprodukowanych w liściach. Energia jest uwalniana w każdej komórce organizmu podczas procesu oddychania komórkowego, na który składa się wiele reakcji chemicznych.

25 Oddychanie wewnątrzkomórkowe
Reakcje oddychania wewnątrzkomórkowego zachodzą w: cytoplazmie , mitochondriach. W CYTOPLAZMIE cząsteczki glukozy rozkładane są przez enzymy stopniowo, bez udziału tlenu, do specjalnej substancji pośredniej, która może wniknąć do mitochondriów. W MITOCHONDRIACH znajdują się liczne enzymy, które przy udziale tlenu stopniowo utleniają związek pośredni do produktów końcowych. 25

26 Oddychanie tlenowe Oddychanie tlenowe w komórkach polega na łączeniu się związków węgla (organicznych) z tlenem, co w chemii jest nazywane reakcją spalania lub utlenianiem. W procesie tym powstaje energia niezbędna do życia, magazynowana w wysokoenergetycznych związkach ATP. Substratami tej reakcji chemicznej są związki organiczne i tlen. Produktami dwutlenek węgla, woda i ENERGIA. glukoza + tlen  dwutlenek węgla + woda + ENERGIA Czy pamiętasz nazwę struktur komórkowych, w których zachodzi ten proces?

27 ATP ATP  -ruch  -biosynteza białka  -wzrost  -regeneracja
Podczas kolejnych reakcji utleniania wydzielają się niewielkie porcje energii. Większość stanowi energia cieplna, potrzebna na przykład do ogrzewania organizmu. Pozostała część uwalnianej energii wiązana jest w związku chemicznym - ATP ( adenozynotrifosforan). ATP magazynuje porcje energii w swoich wiązaniach chemicznych i przekazuje ją do innych procesów zachodzących w organizmie - jest uniwersalnym akumulatorem i przenośnikiem energii:  ruch  biosynteza białka  wzrost  regeneracja Procesy oddychania, zachodzące w komórkach, zależą głównie od ilości tlenu oraz wysokości temperatury. ATP

28 Enzymy Procesy anaboliczne i kataboliczne zachodzą w komórkach jednocześnie. Przebieg tych procesów regulowany jest przez enzymy. Enzymy są tworami białkowymi, mającymi zdolność , pod wpływem innych jeszcze substancji, przyspieszania lub hamowania zachodzących reakcji. Enzymy same nie zużywają się w trakcie reakcji chemicznych, lecz, jako substancje białkowe, czułe są na temperaturę i inne czynniki otoczenia.

29 Tempo przemian Szybkość przemian metabolicznych w naszym organizmie jest ogólnie wysoka, ale może być różna u różnych osób, jak również zmieniać się u tej samej osoby. Zależy między innymi od: - aktywności fizycznej danej osoby - warunków otoczenia ( temperatura) - sytuacji stresowej - wieku - uwarunkowań genetycznych U organizmów dorosłych intensywność anabolizmu i katabolizmu jest mniej więcej jednakowa. A=K. Procesy kataboliczne dominują nad procesami syntez u organizmów starzejących się (A<K) i odwrotnie u młodych (A>K). Metabolizm jest kontrolowany i regulowany przez jadro komórkowe. U organizmów tkankowych przez układ nerwowy i hormonalny. Osoby o szybkiej przemianie materii nawet spożywając duże ilości pokarmu nie przybywają na wadze, ponieważ rozkład substancji pokarmowych w komórkach ich ciała jest tak szybki, że nie dochodzi do odkładania się tłuszczu. Osoby o powolnej przemianie materii łatwo przybierają na wadze.

30 Zadania Wykaż przeciwstawność procesów anabolizmu i katabolizmu.
Podaj dwa przykłady procesów anabolicznych. Podaj nazwę związku, będącego akumulatorem energii w organizmie. W jakim okresie życia człowieka jest największa intensywność przemian metabolicznych? Wyjaśnij, na czym polega funkcja enzymów.

31 Źródła W.Lewiński,J.Prokop, Biologia 1, Operon,2003
K.Stępczak, Biologia, WSiP, 1993 B.Gulewicz, Biologia , ABC, 1998