Примеры ассимиляции и диссимиляции в биологии: Особенности ассимиляции и диссимиляции и основные этапы энергетического обмена

Особенности ассимиляции и диссимиляции и основные этапы энергетического обмена

Обмен веществ и его типы

Определение 1

Процесс обмена веществ и энергии, происходящий в живых организмах — это метаболизм.

За счет метаболизма сохраняется постоянство внутренней среды организма во внешних условиях, которые постоянно меняются. Это постоянство получило название гомеостаз.

Обмен веществ — это два взаимосвязанных и взаимопротивоположных процесса: диссимиляция и ассимиляция.

Первый процесс — диссимиляция. Это энергетический обмен, в ходе которого органические вещества расщепляются, а выделенная энергия используется для синтеза молекул АТФ.

Второй процесс — это ассимиляция в биологии. Ассимиляция — это процесс или энергетический обмен, в ходе которого энергия АТФ применяется для синтеза собственных соединений, необходимых организму.

Принципиальное различие между ними заключается в том, что в первом случае энергия высвобождается (в результате распада органических веществ получается CO₂, H₂O, АТФ), а при ассимиляции (в биологии) энергия затрачивается (так происходит синтез углеводов, жиров, белков, ДНК, РНК, АТФ и др).

Пример 1

Примеры процессов диссимиляции в биологии — дыхание, брожение, гликолиз. Примеры процессов ассимиляции в биологии — фотосинтез, биосинтез белков, углеводов.

Замечание 1

Процессы диссимиляции в биологии еще называют катаболизмом и энергетическим обменом. Процессы ассимиляции в биологии также называют анаболизмом и пластическим обменом.

Одно и то же понятие называется по-разному по одной просто причине: реакции обмена веществ изучались учеными различных специальностей:

• физиологи;
• генетики,
• биохимики;
• цитологи;
• молекулярные биологи и др.

Интересно, что все названия закрепились в научном дискурсе и активно используются. Это объясняет, к примеру, почему ассимиляция называется пластическим обменом. Поэтому ассимиляция в биологии это и анаболизм, а диссимиляция в биологии — это еще и катаболизм.

Формы поступления энергии в живые организмы

Солнце — основной источник энергии для всех живых существ на планете. С его помощью живые организмы удовлетворяют свои энергетические потребности.

Есть организмы, способные синтезировать органические вещества из неорганических — это автотрофы. Все автотрофы можно поделить на 2 группы:

1. Фотосинтетики и фототрофы, которые используют энергию солнечного света. Среди представителей — зеленые растения, цианобактерии (сине-зеленые водоросли).
2. Хемотрофы или хемосинтетики, которые используют энергию, высвобождаемую во время химических реакций.

Органические вещества самостоятельно не могут синтезировать грибы, а также большинство животных и бактерий. Все эти организмы получили называние гетеротрофы. В качестве источника энергии они используют органические соединения, которые синтезируют автотрофы.

Замечание 2

Живым организмам нужна энергия для разнообразных процессов: химических, тепловых, электрических и механических.

Этапы энергетического обмена

Энергетический обмен в биологии состоит из нескольких последовательных этапов. Ниже рассмотрим основные этапы обмена веществ, и какие процессы происходят на этапах энергетического обмена.

Первый этап энергетического обмена в клетке — подготовительный.

Подготовительный этап энергетического обмена — это этап, на котором происходит расщепление макромолекул до мономеров под воздействием ферментов. Реакции сопровождаются выделением небольшого количество энергии, рассеиваемой в виде тепла.

Далее следует второй этап энергетического обмена — бескислородный этап энергетического обмена, который происходит в клетках. Образованные на предыдущем этапе мономеры (глюкоза, глицерин и др) расщепляются дальше без доступа кислорода. На этом этапе наиболее важным является расщепление молекулы глюкозы на молекулы пировиноградной или молочной кислоты, которое сопровождается образованием двух молекул АТФ.

Уравнение выглядит следующим образом:

C₆H₁₂O₆+2H₃PO₄+2АДФ → 2C₃H₆O₃+2АТФ+2H₂O

Это реакция гликолиза, в ходе которой происходит выделение примерно 200 кДж энергии. Но она не вся трансформируется в тепло. Часть этой энергии идет на синтез двух фосфатных связей в молекулах АТФ, богатых на энергию (макроэргических).

В ходе спиртового брожения происходит расщепление и глюкозы.

C₆H₁₂O₆+2H₃PO₄+2АДФ → 2C₃H₅OH+2CO₂+2АТФ+2H₂O

Помимо спиртового есть еще и следующие виды бескислородного брожения — маслянокислое и молочнокислое.

Следующий этап энергетического обмена веществ — кислородный этап энергетического обмена

. На кислородном этапе происходит окисление образованных на предыдущем этапе соединений до конечных продуктов реакции — воды и углекислого газа.

В 1937 году английский биохимик Адольф Кребс описал последовательность превращений органических кислоты в матриксе митохондрий. Совокупность этих реакций получила название цикла Кребса.

Образованные в ходе анаэробного процесса молекулы молочной или пировиноградной кислоты в результате полного окисления до углекислого газа и воды выделяют 2800 кДж энергии. Такого количество энергии достаточно для синтеза 36 молекул АТФ. Это в 18 раз больше, чем на предыдущем этапе.

Суммарное уравнение кислородного этапа можно представить следующим образом:

2C₃H₆O₃+6O₂+36АДФ+36H₃PO₄ → 6CO₂+42H₂O+36АТФ

Суммарное же уравнение энергетического обмена имеет вид:

C₆H₁₂O₆++6O₂+38АДФ+38H₃PO₄ → 6CO₂+44H₂O+38АТФ

Замечание 3

Завершающей стадий этапов энергетического обмена является выведение из организма продуктов метаболизма.

Мы рассмотрели, что такое энергетический обмен, изучили кратко энергетический обмен и этапы обмена веществ.

Ассимиляция и диссимиляция — Ektpol

Процесс превращения внешних веществ в энергию и совокупность реакций, в результате которых образуются сложные органические вещества, необходимые для жизнедеятельности организма, называют метаболизмом или обменом веществ. Основными метаболическими процессами являются ассимиляция и диссимиляция, которые тесно взаимосвязаны.

Содержание

• 1 Метаболизм
• 2 Клеточный обмен
• 3 Автотрофы и гетеротрофы

Метаболизм

Метаболизм происходит на клеточном уровне, но начинается он с процесса пищеварения и дыхания. Органические соединения и кислород участвуют в обмене веществ.

Питательные вещества попадают в желудочно-кишечный тракт с пищей, а уже в ротовой полости начинают расщепляться. В результате пищеварения молекулы веществ через кишечные ворсинки попадают в кровь и транспортируются к каждой клетке. Кислород поступает в легкие во время дыхания, а также переносится кровотоком.

Ассимиляция и диссимиляция в обмене веществ представляют собой два взаимосвязанных процесса, протекающих параллельно:

• ассимиляция или анаболизм — совокупность процессов синтеза органических веществ с затратой энергии;
• диссимиляция или катаболизм — процесс разложения или окисления, в результате которого образуются более простые органические и неорганические вещества и энергия.

Диссимиляцию называют энергообменом, потому что основная цель процесса — получение энергии. Ассимиляцию называют пластическим обменом, т.к. Энергия, освобождающаяся в результате диссимиляции, предназначена для строительства организма.

Клеточный обмен

Процессы усвоения и диссимиляции веществ, происходящие в клетке, играют важную роль для всего организма. Получение энергии из поступающих веществ происходит в цитоплазме и митохондриях. При диссимиляции образуются молекулы АТФ (аденозинтрифосфат). Это универсальный источник энергии, участвующий в других метаболических процессах. Ход катаболизма на примере распада крахмала описан в таблице.

Диссимиляция	Где происходит	Результат
Подготовительный	Пищеварительный тракт многоклеточных животных Одномембранные органеллы: лизосомы в любой эукариотической клетке Пищеварительные вакуоли одноклеточных животных	Распад белков, жиров, углеводов, поступающих в организм, на более простые соединения: — белки — к аминокислотам; — жиры — к жирным кислотам и глицерину; — сложные углеводы (крахмал) — к глюкозе. На этом этапе вся энергия рассеивается в виде тепла.
Гликолиз	В цитоплазме	Бескислородное разложение глюкозы до пировиноградной кислоты с образованием энергии. Большая часть (60%) энергии рассеивается в виде тепла, остальная часть (40%) используется для образования двух молекул АТФ. В дальнейшем без доступа кислорода пировиноградная кислота превращается в молочную кислоту
Внутриклеточное дыхание	В митохондриях	Расщепление пировиноградной кислоты с участием кислорода. Образуются вода и углекислый газ — конечные продукты распада и 36 молекул АТФ. При этом на этом этапе около 55 % энергии рассеивается в виде тепла и около 45 % превращается в энергию химических связей АТФ

В состав АТФ входят:

• аденин представляет собой азотистое основание;
• рибоза представляет собой моносахарид;
• три остатка фосфорной кислоты.

Рис. 1. Формула АТФ.

АТФ является высокоэнергетическим соединением и, гидролизуясь (взаимодействуя с водой), высвобождает значительное количество энергии, которая идет на восстановление и развитие организма, поддержание температуры тела, а также участвует в химических реакциях в процессе усвоения. Из более простых веществ в ходе анаболизма синтезируются сложные вещества, характерные для данного организма.

Примеры ассимиляции:

• рост клеток;
• обновление тканей;
• тренировка мышц;
• лечение раны.

Рис. 2. Процесс обмена веществ.

Метаболические процессы регулируются гормонами. Например, адреналин сдвигает метаболизм в сторону диссимиляции, а инсулин — в сторону ассимиляции.
Все метаболические реакции катализируются специфическими ферментами.

Автотрофы и гетеротрофы

Все живые организмы в зависимости от способа питания делятся на автотрофов и гетеротрофов. К автотрофам относятся растения и некоторые бактерии, синтезирующие органические вещества из неорганических. Такие организмы самостоятельно создают все необходимые для жизни вещества.

У растений процесс ассимиляции называется фотосинтезом. Солнечный свет используется как источник энергии для синтеза органических веществ. Это главный источник энергии!

Гетеротрофы – организмы, использующие подготовленные органические соединения для получения энергии и поддержания жизни. К гетеротрофам относятся все животные, грибы, большинство бактерий и паразитические растения. Органические вещества с пищей попадают в организм, где начинаются процессы анаболизма и катаболизма с выделением энергии и получением необходимых веществ.

Рис. 3. Сравнение автотрофов и гетеротрофов.

Статья об ассимиляции+в+биологии от The Free Dictionary

Ассимиляция+в+биологии | Статья об ассимиляции+в+биологии от The Free Dictionary Ассимиляция+в+биологии | Статья об ассимиляции+в+биологии от The Free Dictionary

---

Слово, не найденное в Словаре и Энциклопедии.

Пожалуйста, попробуйте слова отдельно:

ассимиляция в биология

Некоторые статьи, соответствующие вашему запросу:

Не можете найти то, что ищете? Попробуйте выполнить поиск по сайту Google или помогите нам улучшить его, отправив свое определение.

Полный браузер ?

• ▲
• ассимиляция
• ассимиляция
• ассимиляция
• Ассимиляция (биология)
• Ассимиляция (значения)
• Ассимиляция (значения)
• Ассимиляция (значения)
• Ассимиляция (значения)
• Ассимиляция (значения)
• Ассимиляция (французская колониальная)
• Ассимиляция (французский колониализм)
• Ассимиляция (лингвистика)
• Ассимиляция (фонология)
• Ассимиляция (Звездный путь)
• ассимиляция и приспособление
• Ассимиляция в биологии
• Ассимиляция в этнографии
• Ассимиляция в лингвистике
• Ассимиляция в петрографии
• предел усвоения

• предел усвоения
• предел усвоения
• предел усвоения
• предел усвоения
• ассимиляция таза
• ассимиляция таза
• ассимиляция таза
• ассимиляция таза
• ассимиляция крестца
• Ассимиляция с фракционной кристаллизацией
• ассимиляция+в+биологии
• ассимиляционизм
• ассимиляционизм
• ассимилятор
• ассимилятор
• ассимиляторы
• ассимиляции
• ассимиляции
• ассимиляции
• ассимиляции
• ассимилирующий

• ассимилирующий
• ассимилирующий
• Ассимиляционное картирование электродинамики ионосферы
• ассимилирующая нитратредукция
• ассимиляционная сульфатредукция
• ассимилятивно
• ассимилятивно
• ассимилятор
• ассимилятор
• ассимилятор
• ассимиляционно
• ассимиляторы
• ассимиляторы
• ассимиляторы
• ассимиляционный
• ассимиляционный
• Ассимиляционная нитратредуктаза
• Ассиминея
• Ассиминея палауэнсис
• Ассиминея пекос
• ▼

Сайт: Следовать:

Делиться:

Открыть / Закрыть

 

Идентификация и характеристика генов ассимиляции нитратов в изоляте Streptomyces griseorubens JSD-1

1. Moreno-Vivian C, Cabello P, Martinez-Luque M, Blasco R, Castillo F. Прокариотическое восстановление нитратов: молекулярные свойства и функциональные различия среди бактериальной нитратредуктазы. J Бактериол. 1999;181(21):6573–6584. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

2. Lledo B, Marhuenda-Egea FC, Martinez-Espinosa RM, Bonete MJ. Идентификация и анализ транскрипции генов ассимиляции нитратов у галофильных архей Haloferax mediterranei . Ген. 2005; 361:80–88. doi: 10.1016/j.gene.2005.07.011. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

3. Richardson DJ. Бактериальное дыхание: гибкий процесс для изменяющейся среды. микробиол. 2000;146(3):551–571. [PubMed] [Академия Google]

4. Ричардсон Д.Дж., Беркс Б.К., Рассел Д.А., Спиро С., Тейлор С.Дж. Функциональное, биохимическое и генетическое разнообразие прокариотической нитратредуктазы. Cell Mol Life Sci. 2001;58(2):165–178. doi: 10.1007/PL00000845. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

5. Masclaux-Daubresse C, Daniel-Vedele F, Dechorgnat J, Chardon F, Gaufichon L, Suzuki A. Поглощение, ассимиляция и ремобилизация азота в растениях: проблемы устойчивого и продуктивного сельское хозяйство. Энн Бот. 2010;105(7):1141–1157. дои: 10.1093/аоб/mcq028. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

6. Lam HM, Coschigano KT, Oliveira IC, Melo-Oliveira R, Coruzzi GM. Молекулярно-генетическая ассимиляция азота в аминокислоты у высших растений. Annu Rev Plant Physiol Plant Mol Biol. 1996; 47: 569–593. doi: 10.1146/annurev.arplant.47.1.569. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

7. Kent R, Belitz K, Burton CA. Продуктивность водорослей и ассимиляция нитратов в сточных водах с преобладанием бетонной футеровки. J Am Water Resour As. 2007;41(5):1109–1128. doi: 10.1111/j.1752-1688.2005.tb03788.x. [CrossRef] [Google Scholar]

8. Siverio JM. Ассимиляция нитратов дрожжами. FEMS Microbiol Rev. 2006;26(3):277–284. doi: 10.1111/j.1574-6976.2002.tb00615.x. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

9. Ali AH, Hipkin CR. Ассимиляция нитратов у Candida nitratophila и других дрожжей. Арка микробиол. 1986;144(3):263–267. doi: 10.1007/BF00410960. [CrossRef] [Google Scholar]

10. Richardson DJ, Watmough NJ. Обмен неорганического азота у бактерий. Curr Opin Chem Biol. 1999;3(2):207–219. doi: 10.1016/S1367-5931(99)80034-9. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

11. Gonzalez PJ, Correia C, Moura I, Brondino CD, Moura JJG. Бактериальные нитратредуктазы: молекулярные и биологические аспекты восстановления нитратов. Дж. Инорг Биохим. 2006; 100 (5–6): 1015–1023. doi: 10.1016/j.jinorgbio.2005.11.024. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

12. Канамори К., Вайс Р.Л., Робертс Д.Д. Ассимиляция аминогрупп Bacillus polymyxa . 15 N ЯМР и ферментативные исследования. Дж. Биол. Хим. 1987;262(23):11038–11045. [PubMed] [Google Scholar]

13. Bird C, Wyman M. Система ассимиляции нитратов/нитритов морских пикопланктонных цианобактерий Synechococcus sp. штамм WH 8103: влияние источника и доступности азота на экспрессию генов. Appl Environ Microbiol. 2003;69(12):7009–7018. doi: 10.1128/AEM.69.12.7009-7018.2003. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

14. Wu SQ, Chai W, Lin JT, Stewart V. Общая азотная регуляция экспрессии гена nasR, регулирующего ассимиляцию нитратов, у Klebsiella oxytoca M5al. J Бактериол. 1999;181(23):7274–7284. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

15. Shi W, Lu W, Liu Q, Zhi Y, Zhou P. Идентификация генов, связанных с ассимиляцией нитратов, в новых учетных записях Bacillus megaterium NCT-2 за его способность использовать нитраты в качестве единственного источника азота. Функц Интегр Геномикс. 2014;14(1):219–227. doi: 10.1007/s10142-013-0339-y. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

16. Feng HW, Zhi YE, Shi WW, Mao L, Zhou P. Выделение, идентификация и характеристика соломы, разрушающей Streptomyces griseorubens JSD-1. Afr J Microbiol Res. 2013;7(22):2730–2735. [Google Scholar]

17. Bentley SD, Chater KF, Cerdeño-Tárraga AM, Challis GL, Thomson NR, James KD, Harris DE, Quail MA, Kieser H, Harper D, Bateman A, Brown S, Chandra G, Chen CW, Коллинз М. , Кронин А., Фрейзер А., Гобл А., Идальго Дж., Хорнсби Т., Ховарт С., Хуанг Ч., Кизер Т., Ларке Л., Мерфи Л., Оливер К., О’Нил С., Раббинович Э., Раджандрим М.А., Резерфорд К и др. Полная последовательность генома модельного актиномицета Streptomyces coelicolor A3(2) Природа. 2002; 417 (6885): 141–147. doi: 10.1038/417141a. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

18. Икеда Х., Исикава Дж., Ханамото А., Синосе М., Кикучи Х., Шиба Т., Сакаки Ю., Хаттори М., Омура С. Полная последовательность генома и сравнительный анализ промышленных микроорганизм Streptomyces avermitilis . Нац биотехнолог. 2003;21(5):526–531. doi: 10.1038/nbt820. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

19. Ohnishi Y, Ishikawa J, Hara H, Suzuki H, Ikenoya M, Ikeda H, Yamashita A, Hat-tori M, Horinouchi S. Последовательность генома стрептомицин-продуцирующего микроорганизм Streptomyces griseus IFO 13350. J Bacteriol. 2008;190(11):4050–4060. doi: 10.1128/JB.00204-08. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

20. Han X, Li M, Ding Z, Zhao J, Ji K, Wen M, Lu T. Последовательность генома Streptomyces auratus штамма AGR0001, актиномицеты, продуцирующие фосфлактомицин. J Бактериол. 2012;194(19):5472. doi: 10.1128/JB.01155-12. [PMC free article] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

21. Мироновский М., Токовенко Б., Мандершайд Н., Петцке Л., Лужецкий А. Полная последовательность генома Streptomyces fulvissimus . Дж Биотехнолог. 2013;168(1):117. doi: 10.1016/j.jbiotec.2013.08.013. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

22. Feng H, Zhi Y, Sun Y, Wei X, Luo Y, Zhou P. Проект последовательности генома нового штамма Streptomyces griseorubens , JSD-1, активен в переработка углерода и азота. Объявление генома. 2014;2(4):e00650–14. doi: 10.1128/genomeA.00650-14. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

23. Feng H, Sun Y, Zhi Y, Mao L, Luo Y, Wei X, Zhou P: Разложение лигноцеллюлозы изолятом Streptomyces griseorubens JSD-1. Funct Integr Genomics 2014. doi:10.1007/s 10142-014-0425-9. [PubMed]

24. Skálová T, Dohnalek J, Østergaard LH, Østergaard PR, Kolenko P, Dusková J, Stepánková A, Hasek J. Структура небольшой лакказы из Streptomyces coelicolor выявляет связь между лакказами и нитритредуктазами. . Дж Мол Биол. 2009;385(4):1165–1178. doi: 10.1016/j.jmb.2008.11.024. [PubMed] [CrossRef] [Академия Google]

25. Белоки А., Пита М., Полаина Дж., Мартинес-Ариас А., Голышина О.В., Сумаррага М., Якимов М.М., Гарсия-Арельяно Х., Алькальде М., Фернандес В.М., Элборо К., Андреу Дж.М., Баллестерос А., Плоу Ф.Дж., Тиммис К.Н., Феррер М., Голышин П.Н. Новая полифенолоксидаза, полученная из библиотеки экспрессии метагенома бычьего рубца: биохимические свойства, структурный анализ и филогенетические отношения. Дж. Биол. Хим. 2006;281(32):22933–22942. doi: 10.1074/jbc.M600577200. [PubMed] [CrossRef] [Академия Google]

26. Кинг Б.Дж., Сиддики М.Ю., Рут Т.Дж., Уорнер Р. Л., Гласс АДМ. Обратная регуляция поступления нитратов в корни ячменя нитратами, нитритами и аммонием. Завод Физиол. 1993;102(4):1279–1286. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

27. Bruning-Fann CS, Kaneene JB. Влияние нитратов, нитритов и N-нитрозосоединений на здоровье человека: обзор. Вет Хум Токсикол. 1993;35(6):521–538. [PubMed] [Google Scholar]

28. Датта Р., Шарма Р. Временная и пространственная регуляция нитратредуктазы и нитритредуктазы в зеленеющих листьях кукурузы. Растениевод. 1999;144(2):77–83. doi: 10.1016/S0168-9452(99)00057-6. [CrossRef] [Google Scholar]

29. Trevisan S, Manoli A, Begheldo M, Nonis A, Enna M, Vaccaro S, Caporale G, Ruperti B, Quaggiotti S. Анализ транскриптома показывает скоординированную пространственно-временную регуляцию гемоглобина и нитратредуктазы в Реакция корней кукурузы на нитраты. Новый Фитол. 2011;192(2):338–352. doi: 10.1111/j.1469-8137.2011.03822.x. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

30. Delcher AL, Bratke KA, Powers EC, Salzberg SL. Идентификация бактериальных генов и ДНК эндосимбионтов с помощью Glimmer. Биоинформатика. 2007; 23(6):673–679.. doi: 10.1093/биоинформатика/btm009. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

31. Altschul SF, Gish W, Miller W, Myers EW, Lipman DJ. Базовый инструмент локального поиска выравнивания. Дж Мол Биол. 1990;215(3):403–410. doi: 10.1016/S0022-2836(05)80360-2. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

32. Канехиса М., Гото С., Фурумичи М., Танабэ М., Хиракава М. KEGG для представления и анализа молекулярных сетей, связанных с болезнями и лекарствами. Нуклеиновые Кислоты Res. 2010;38(1):D355–D360. дои: 10.1093/нар/гкп896. [PMC free article] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

33. Татусов Р.Л., Гальперин М.Ю., Натале Д.А., Кунин Е.В. Базы данных COG: инструмент для анализа функций и эволюции белков в масштабе генома. Нуклеиновые Кислоты Res. 2000;28(1):33–36. doi: 10.1093/нар/28.1.33. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

34.