Материалы к учебному занятию "Обменные процессы в организме: метаболизм, катаболизм и анаболизм.

Учебная дисциплина: Биохимия (2ч)

Тема: Обменные процессы в организме: метаболизм, катаболизм и анаболизм.

Тип занятия: УФНЗ

Цель занятия: изучить обменные процессы в организме: метаболизм, катаболизм и анаболизм;

развить представление о сложности и разнообразии биохимических процессов в организме, пластическом обмене; усвоить понятие о взаимосвязи и взаимопревращениях всех веществ в организме;;

формировать целостное представление об обмене веществ.

Ход занятия

1. Организационный момент

2. Формулирование целей и задач урока

3. Актуализация знаний по теме

4. Объяснение нового материала с элементами закрепления.

5.Закрепление материала

6.Задание на дом. [ 1 ] c. [ 1 ] c. 258-272

3. Актуализация знаний по теме

3.1.1.Определение обмена веществ

3.1.2. Метаболизм

4.Объяснение нового материала с элементами закрепления.

4.1 Обмен веществ и энергии

4.2Анаболизм

4.3Катаболизм

4.4 Обеспечение энергией процессов жизнедеятельности

5. Закрепление материала

? Конечные продукты анаэробного обмена

?Роль АТФ

? Роль НАДФ • Н.

Рефлексия.

СХЕМА К УРОКУ.

Материал к занятию

Обмен веществ и энергии лежит в основе всех проявлений жизнедеятельности и представляет собой совокупность процессов превращения веществ и энергии в живом организме и обмен веществами и энергией между организмом и окружающей средой. Для поддержания жизнедеятельности в процессе обмена веществ и энергии обеспечиваются пластические и энергетические потребности организма. Пластические потребности удовлетворяются за счет веществ, используемых для построения биологических структур, а энергетические — путем преобразования химической энергии поступающих в организм питательных веществ в энергию макроэргических (АТФ и другие молекулы) и восстановленных (НАДФ • Н — никотин-амид-адениндинуклеотидфосфат) соединений. Их энергия используется организмом для синтеза белков, нуклеиновых кислот, липидов, а также компонентов клеточных мембран и органелл клетки, для выполнения деятельности клеток, связанной с использованием химической, электрической и механической энергии. Обмен веществ и энергии (метаболизм) в организме человека — совокупность взаимосвязанных, но разнонаправленных процессов: анаболизма (ассимиляции) и катаболизма (диссимиляции).

Анаболизм — это совокупность процессов биосинтеза органических веществ, компонентов клетки и других структур органов и тканей. Анаболизм обеспечивает рост, развитие, обновление биологических структур, а также непрерывный ресинтез макроэргических соединений и их накопление.

Катаболизм — это совокупность процессов расщепления сложных молекул, компонентов клеток, органов и тканей до простых веществ (с использованием части из них в качестве предшественников биосинтеза) и до конечных продуктов метаболизма (с образованием макроэргических и восстановленных соединений). Взаимосвязь процессов катаболизма и анаболизма основывается на единстве биохимических превращений, обеспечивающих энергией все процессы жизнедеятельности и постоянное обновление тканей организма. Сопряжение анаболических и катаболических процессов в организме могут осуществлять различные вещества, но главную роль в этом сопряжении играют АТФ, НАДФ • Н. В отличие от других посредников метаболических превращений АТФ циклически рефосфорилируется, а НАДФ • Н — восстанавливается, что обеспечивает непрерывность процессов катаболизма и анаболизма.

Обеспечение энергией процессов жизнедеятельности осуществляется за счет анаэробного (бескислородного) и аэробного (с использованием кислорода) катаболизма поступающих в организм с пищей белков, жиров и углеводов. В ходе анаэробного расщепления глюкозы (гликолиза) или ее резервного субстрата гликогена (гликогенолиза) превращение 1 моля глюкозы в 2 моля лактата приводит к образованию 2 молей АТФ. Лактат — промежуточный продукт обмена. В химических связях его молекулы аккумулировано значительное количество энергии. Энергии, образующейся в ходе анаэробного обмена, недостаточно для осуществления процессов жизнедеятельности животных организмов. За счет анаэробного гликолиза могут удовлетворяться лишь относительно кратковременные энергетические потребности клетки. В организме животных и человека в процессе аэробного обмена органические вещества, в том числе продукты анаэробного обмена, окисляются до конечных продуктов — С02 и Н20. Общее количество молекул АТФ, образующихся при окислении 1 моля глюкозы до С02 и Н20, составляет 25,5 моля. При окислении молекулы жиров образуется большее количество молей АТФ, чем при окислении молекулы углеводов. Так, при окислении 1 моля пальмитиновой кислоты образуется 91,8 моля АТФ. Количество молей АТФ, образующихся при полном окислении аминокислот и углеводов, примерно одинаково. АТФ играет в организме роль внутренней «энергетической валюты» и аккумулятора химической энергии клеток. Основным источником энергии восстановления для реакции биосинтеза жирных кислот, холестерина, аминокислот, стероидных гормонов, предшественников синтеза нуклеотидов и нуклеиновых кислот является НАДФ • Н. Образование этого вещества осуществляется в цитоплазме клетки в процессе фосфоглюконатного пути катаболизма глюкозы. При таком расщеплении из 1 моля глюкозы образуется 12 молей НАДФ • Н. Процессы анаболизма и катаболизма находятся в организме в состоянии динамического равновесия или временного превалирования одного из них. Преобладание анаболических процессов над катаболическими приводит к росту, накоплению массы тканей, а катаболических — к частичному разрушению тканевых структур, выделению энергии. Состояние равновесного или неравновесного соотношения анаболизма и катаболизма зависит от возраста. В детском возрасте преобладают процессы анаболизма, а в старческом — катаболизма. У взрослых людей эти процессы находятся в равновесии. Их соотношение зависит также от состояния здоровья, выполняемой человеком физической или психоэмоциональной деятельности.

На схеме видно, что взаимосвязь процессов катаболизма и анаболизма основывается на единстве биохимических превращений, обеспечивающих энергией все процессы жизнедеятельности и по­стоянное обновление тканей организма. Движущей силой жизнеде­ятельности служит катаболизм. Сопряжение анаболических и катаболических процессов могут осуществлять различные вещества, но главную роль играют АТФ, НАДФ-Н. В отличие от других посред­ников метаболических превращений АТФ циклически рефосфорилируется, а НАДФ-Н — восстанавливается.

Обеспечение энергией процессов жизнедеятельности осуществля­ется за счет анаэробного и аэробного катаболизма поступающих в организм с пищей белков, жиров и углеводов.

В ходе анаэробного сбраживания глюкозы (гликолиза) или ее резервного субстрата гли­когена (гликогенолиза) превращение 1 моля глюкозы в 2 моля лактата приводит к образованию 2 молей АТФ. Энергии, образующейся в ходе анаэробного обмена, недостаточно для осуществления про­цессов жизнедеятельности животных организмов. За счет анаэроб­ного гликолиза могут удовлетворяться лишь ограниченные кратко­временные энергетические потребности клетки. Известно, напри­мер, что зрелый эритроцит млекопитающих полностью удовлетворяет свои энергетические нужды за счет гликолиза.

В организме животных и человека в процессе аэробного обмена почти все органические вещества, в том числе продукты анаэроб­ного обмена, полностью распадаются до СО2 и Н2О. Общее коли­чество молекул АТФ, образующихся при полном окислении 1 моля глюкозы до СО2 и Н2О, составляет 25,5 молей. При полном окис­лении молекулы жиров образуется большее количество молей АТФ, чем при окислении молекулы углеводов. Так при полном окислении 1 моля пальмитиновой кислоты образуется 91,8 молей АТФ. Коли­чество молей АТФ, образующихся при полном окислении амино­кислот и углеводов, примерно одинаково. АТФ играет в организме роль внутренней «энергетической валюты», переносчика и аккумуля­тора химической энергии.

Основным источником энергии восстановления для реакции био­синтеза жирных кислот, холестерина, аминокислот, стероидных гор­монов, предшественников синтеза нуклеотидов и нуклеиновых кис­лот является НАДФ-Н. Образование этого вещества осуществляется в цитоплазме клетки в процессе фосфоглюконатного пути катабо­лизма глюкозы. При таком расщеплении 1 моля глюкозы образуется 12 молей НАДФ-Н.

Процессы анаболизма и катаболизма находятся в организме в состоянии динамического равновесия или превалирования одного из них. Преобладание анаболических процессов над катаболическими приводит к росту, накоплению массы тканей, а преобладание катаболических процессов ведет к частичному разрушению тканевых структур, выделению энергии. Состояние равновесного или нерав­новесного соотношения анаболизма и катаболизма зависит от воз­раста (преобладание анаболизма в детском возрасте, равновесие у взрослых, преобладание катаболизма в старческом возрасте), состояния здоровья, выполняемой организмом физической или психоэмоциональной нагрузки.