Descrivi le fasi della dissimilazione. Quali tipi di reazioni biochimiche si verificano nell'assimilazione e nella dissimilazione

Il metabolismo, o metabolismo, comprende due processi correlati: dissimilazione e assimilazione. La dissimilazione in biologia è la reazione di scissione o ossidazione di composti organici, accompagnata dal rilascio di energia. Viene anche chiamato catabolismo, o metabolismo energetico.

Wikipedia definisce la dissimilazione come la degradazione metabolica delle sostanze organiche a quelle più primitive con formazione di energia. In senso generale, il catabolismo è un insieme di reazioni redox volte alla distruzione di composti complessi.

Il ruolo biologico della scissione è quello di ottenere energia. Il cibo ricevuto dall'esterno o le riserve all'interno del corpo possono decadere. I polisaccaridi accumulati sotto forma di glicogeno e grassi iniziano a decomporsi in assenza di cibo. Pertanto, il catabolismo è chiamato metabolismo energetico.

fasi

Le fasi di dissimilazione possono verificarsi in presenza o assenza di ossigeno.

A questo proposito, si distinguono due tipi di organismi viventi:

• gli anaerobi non usano l'ossigeno per la decomposizione;
• gli aerobi hanno bisogno di ossigeno per abbattere i composti.

Gli anaerobi includono la maggior parte dei batteri, molti dei quali sono utilizzati dall'uomo nell'industria alimentare. Gli anaerobi ottengono energia attraverso la fermentazione.

In natura i più comuni sono due tipi di fermentazione:

• lattico: la scomposizione del glucosio con la creazione di acido lattico;
• alcol: la scomposizione del glucosio con il rilascio di anidride carbonica e alcol etilico.

Quando i composti interagiscono con l'ossigeno, si verifica l'ossidazione o la respirazione interna.

Il processo di dissimilazione in questo caso comprende tre fasi:

• preparatorio;
• anossico;
• ossigeno.

Come risultato della completa decomposizione delle sostanze durante la fermentazione e l'ossidazione, si formano molecole di ATP (adenosintrifosfato), che sono un "combustibile" universale, nonché sottoprodotti: anidride carbonica e acqua. Negli esseri umani, l'acqua viene escreta attraverso i reni e la pelle, la CO2 viene rilasciata attraverso i polmoni durante la respirazione esterna.

Su una nota! Parte dell'ATP viene rilasciata sotto forma di calore, parte è coinvolta in un'ulteriore assimilazione - scambio plastico, in cui vengono sintetizzate sostanze complesse specifiche per un particolare organismo.

Fasi del metabolismo energetico

Preparatorio

Il processo di dissimilazione biologica inizia nel tubo digerente. Il cibo entra in bocca e inizia a essere digerito. Con l'aiuto degli enzimi presenti nella saliva, l'amido viene scomposto. Il cibo trasformato entra quindi nello stomaco e nel duodeno, dove continua a decomporsi quando interagisce con gli enzimi e l'acqua (idrolisi).

Ogni sostanza si scompone a modo suo. La tabella mostra il processo generale di catabolismo dei composti organici.

Importante! La scissione avviene con il rilascio di calore, ad es. una piccola quantità di energia.

anossico

In biologia, i carboidrati svolgono un ruolo importante: le principali fonti di energia per le cellule eucariotiche e procariotiche. La dissimilazione in questa fase ha lo scopo di scomporre il glucosio formato nella prima fase in acido piruvico. Il processo avviene in un ambiente privo di ossigeno nel citoplasma della cellula ed è chiamato glicolisi.

Reazione generale:

C6H12O6 (glucosio) → 2CH3COCOOH (piruvato) + 2ATP

La reazione avviene in presenza di due molecole del coenzima NAD+, ADP, fosfati. Oltre al piruvato e all'ATP, si formano NADH, un protone idrogeno e acqua. NADH e idrogeno passano allo stadio di ossigeno.

Su una nota! Con un'ulteriore assenza di ossigeno, il piruvato viene convertito in acido lattico.

Ossigeno

Scopriamo quale stadio di dissimilazione si chiama ossigeno. Il terzo stadio avviene in presenza di ossigeno nei mitocondri. Il processo di ossidazione è chiamato respirazione cellulare o interna.

L'ossidazione comprende due fasi:

• il ciclo di Krebs avviene nella matrice mitocondriale;
• la fosforilazione ossidativa viene effettuata sulle pieghe della membrana interna (creste).

Il coenzima A rimuove un gruppo acetile dal piruvato. L'acetil-CoA si forma con il rilascio di anidride carbonica. Quindi l'acetil-CoA entra nel ciclo di Krebs, costituito dalle seguenti reazioni:

• l'acetil-CoA si combina con l'ossalacetato per formare citrato (acido citrico);
• come risultato di otto reazioni, l'idrogeno e l'anidride carbonica vengono scissi dal citrato, formando nuovamente ossalacetato;
• l'ossalacetato assume acetil-CoA, ripetendo il ciclo.

Come risultato di un ciclo, si forma NADH, FADH2, CO2, H2O, GDP (guanosina difosfato), che è coinvolto nella sintesi dell'ATP.

Sulle creste c'è la catena respiratoria, con l'aiuto della quale viene effettuata la fosforilazione ossidativa. I protoni e gli elettroni dell'idrogeno separati da NADH e FADH2 a causa dell'ossidazione vengono trasmessi lungo la catena respiratoria.

I protoni dell'idrogeno si accumulano all'esterno delle creste, gli elettroni all'interno. I protoni tendono a penetrare nei mitocondri, ma possono farlo solo attraverso una proteina appositamente incorporata: l'ATP sintetasi. Di conseguenza, si verifica un livello critico di gradiente elettrico, spostando i protoni verso le proteine. L'energia del movimento viene utilizzata per la sintesi ei protoni che sono entrati nella matrice si combinano con l'ossigeno per formare l'acqua.

I prodotti finali della dissimilazione allo stadio dell'ossigeno sono sei molecole di anidride carbonica, 12 molecole d'acqua e 38 molecole di ATP.

Video utile: lezione sull'argomento "Dissimilazione"

Conclusione

Durante il catabolismo si verificano molte reazioni biochimiche per estrarre energia da varie sostanze organiche. Ecco perché la dissimilazione è chiamata scambio di energia. Non solo i carboidrati possono fornire energia, ma anche grassi e aminoacidi (in rari casi). La loro scissione porta alla formazione di acetil-CoA, che è integrato nel ciclo di Krebs e "avvia" la respirazione cellulare.

Domanda 1. Che cos'è la dissimilazione? Elenca i suoi passaggi.

La dissimilazione, o metabolismo energetico, è un insieme di reazioni di scissione di composti macromolecolari, che sono accompagnate dal rilascio e dall'immagazzinamento di energia.

La dissimilazione negli organismi aerobici (che respirano ossigeno) avviene in tre fasi: preparatoria: la scissione di composti ad alto peso molecolare in composti a basso peso molecolare senza immagazzinare energia;

privo di ossigeno - degradazione parziale dei composti priva di ossigeno, l'energia viene immagazzinata sotto forma di ATP;

ossigeno: la scomposizione finale delle sostanze organiche in anidride carbonica e acqua, l'energia viene anche immagazzinata sotto forma di ATP.

La dissimilazione negli organismi anaerobici (che non utilizzano ossigeno) avviene in due fasi: preparatoria e anossica. In questo caso, le sostanze organiche non vengono completamente decomposte e viene immagazzinata molta meno energia.

Domanda 2. Qual è il ruolo dell'ATP nel metabolismo cellulare?

L'ATP (acido adenosina trifosforico) è un nucleotide costituito da una base azotata (adenina), un monosaccaride a cinque atomi di carbonio (ribosio) e tre residui di acido fosforico. Questo è un composto universale ad alta energia che si trova in una varietà di cellule, in cui ci sono due legami ad alta energia tra i residui di acido fosforico. Quando un tale legame viene rotto, un residuo di acido fosforico viene scisso e viene rilasciata una grande quantità di energia (40 kJ/mol). In questo caso, l'ATP viene convertito in ADP. Se c'è una scissione del secondo residuo di acido fosforico, l'ADP si trasformerà in AMP. Tutti i processi negli organismi viventi che richiedono dispendio energetico sono accompagnati dalla conversione delle molecole di ATP in ADP (o anche AMP).

Domanda 3. Quali strutture cellulari effettuano la sintesi dell'ATP?

Nelle cellule eucariotiche, la sintesi della maggior parte dell'ATP dall'ADP e dall'acido fosforico avviene nei mitocondri ed è accompagnata dall'assorbimento (immagazzinamento) di energia. Nei plastidi, l'ATP si forma come prodotto intermedio dello stadio luminoso della fotosintesi.

Domanda 4. Parlaci del metabolismo energetico nella cellula usando come esempio la scomposizione del glucosio.

Il metabolismo energetico negli organismi aerobici avviene in tre fasi.

Preparatorio. Nel tratto gastrointestinale e nei lisosomi delle cellule, sotto l'azione degli enzimi digestivi, i polisaccaridi vengono scomposti in monosaccaridi, in particolare in glucosio. L'energia rilasciata in questo caso non viene immagazzinata, ma dissipata sotto forma di calore.

Senza ossigeno. Come risultato della glicolisi, una molecola di glucosio viene divisa in due molecole di acido piruvico:

C 6 Ciao 2 0 6 -> 2C 3 H 4 0 3

Allo stesso tempo, il 60% dell'energia rilasciata viene convertito in calore e il 40% viene immagazzinato sotto forma di ATP. Quando una molecola di glucosio si rompe, si formano 2 molecole di ATP. Quindi la fermentazione avviene negli organismi anaerobici - alcol (C 2 H 5 OH - alcol etilico) o acido lattico (C 3 H 6 0 3 - acido lattico). Negli organismi aerobici inizia la terza fase del metabolismo energetico.

Ossigeno. In questa fase, il carbonio e l'idrogeno contenuti nell'acido piruvico si combinano con l'ossigeno per formare anidride carbonica e acqua. Questo rilascia una grande quantità di energia, la maggior parte della quale viene immagazzinata sotto forma di ATP. Quando due molecole di acido piruvico vengono ossidate, viene rilasciata energia che consente la formazione di 36 molecole di ATP. Questo processo avviene nei mitocondri ed è suddiviso in due stadi multistadio (il ciclo di Krebs e la fosforilazione ossidativa).

L'equazione finale del percorso di dissimilazione dell'ossigeno:

C 6 H 12 0 6 + 6O 2 + 38ADP + 38F ->

scambio di energia(dissimilazione) – questo è un insieme di reazioni chimiche della graduale decomposizione dei composti organici, accompagnata dal rilascio di energia, parte della quale viene spesa per la sintesi di ATP.
Gli organismi possono essere suddivisi in due gruppi secondo la natura della dissimilazione - aerobi e anaerobi . Gli aerobi hanno bisogno di ossigeno libero per sopravvivere. Gli anaerobi non hanno bisogno di ossigeno.

Il termine " anaerobi Fu introdotto da Louis Pasteur, che scoprì i batteri di fermentazione butirrica nel 1861. La respirazione anaerobica è un insieme di reazioni biochimiche che si verificano nelle cellule degli organismi viventi quando altre sostanze (ad esempio i nitrati) vengono utilizzate come accettori finali di elettroni e si riferisce ai processi del metabolismo energetico (catabolismo, dissimilazione), che sono caratterizzati dalla ossidazione di carboidrati, lipidi e amminoacidi a composti a basso peso molecolare.

Anaerobi - un vasto gruppo di organismi, sia a livello micro che macro, che comprende:
- microrganismi anaerobici - un vasto gruppo di procarioti e alcuni protozoi
- macroorganismi - funghi, alghe, piante e alcuni animali (classe dei foraminiferi, la maggior parte degli elminti (classe trematodi, tenie, nematodi, ecc.).

Inoltre, l'ossidazione anaerobica del glucosio svolge un ruolo importante nel lavoro dei muscoli striati degli animali e umano (soprattutto in uno stato di ipossia tissutale). In altre parole, l'uomo è anche un anaerobio parziale!

Anaerobi - organismi che ricevono energia in assenza di accesso all'ossigeno mediante fosforilazione del substrato, i prodotti finali dell'ossidazione incompleta del substrato possono essere ossidati per ottenere più energia sotto forma di ATP in presenza dell'accettore di protoni finale da organismi che svolgono attività ossidativa fosforilazione.

Un esempio di dissimilazione anaerobica è la fermentazione, cioè la decomposizione enzimatica priva di ossigeno delle sostanze organiche con formazione di sostanze organiche più semplici e rilascio di energia. Ad esempio:

fermentazione lattica: C6H12O6 + 2H3PO4 + 2ADP → 2C3H6O3 + 2ATP + 2H2O
fermentazione alcolica: C6H12O6 + 2H3PO4 + 2ADP → 2C2H5OH + 2ATP + 2CO2

Nel primo caso si ottiene acido lattico C3H6O3, nel secondo - alcool C2H5OH.

Le sostanze che si formano durante la fermentazione sono organiche e quindi contengono ancora molta energia. Esistono molti tipi di metabolismo anaerobico: ci sono batteri che utilizzano l'energia di zolfo, azoto, composti di carbonio, ecc.

I processi di scissione dei composti organici negli organismi aerobici avvengono in tre palcoscenico , ognuna delle quali è accompagnata da diverse reazioni enzimatiche.

Primo stadio – preparatorio . Nel tratto gastrointestinale degli organismi multicellulari, viene effettuato dagli enzimi digestivi. Negli organismi unicellulari, sono enzimi dei lisosomi. Nella prima fase, le proteine ​​vengono scomposte in amminoacidi, i grassi in glicerolo e acidi grassi, i polisaccaridi in monosaccaridi, gli acidi nucleici in nucleotidi. Questo processo è chiamato digestione .

Seconda fase – anossico (glicolisi) . Il suo significato biologico risiede nell'inizio della graduale scomposizione e ossidazione del glucosio con l'accumulo di energia sotto forma di 2 molecole di ATP. glicolisi avviene nel citoplasma delle cellule. Consiste in diverse reazioni successive di conversione di una molecola di glucosio C6H12O6 in due molecole di acido piruvico (piruvato) C3H4O3 e due molecole di ATP, in cui viene immagazzinata parte dell'energia rilasciata durante la glicolisi: C6H12O6 + 2ADP + 2PH3O4 → 2C3H4O3 + 2ATP . Il resto dell'energia viene dissipata sotto forma di calore. Un coenzima è coinvolto in questo processo.

Nel lievito e nelle cellule vegetali ( con mancanza di ossigeno) il piruvato si scompone in alcol etilico e anidride carbonica. Questo processo è chiamato fermentazione alcolica.

L'energia immagazzinata nella glicolisi è troppo piccola per gli organismi che usano l'ossigeno per la loro respirazione. Ecco perché nei muscoli degli animali, compreso l'uomo, sotto carichi pesanti e mancanza di ossigeno, si forma acido lattico (C3H6O3), che si accumula sotto forma di lattato, questo si manifesta con dolore ai muscoli.

Terza fase – ossigeno , costituito da due processi sequenziali: a) b) . Il suo significato sta nel fatto che durante la respirazione dell'ossigeno, il piruvato viene ossidato nei prodotti finali - anidride carbonica e acqua, e l'energia rilasciata durante l'ossidazione viene immagazzinata sotto forma di 34 molecole di ATP (32 molecole nel ciclo di Krebs e 2 molecole durante fosforilazione ossidativa). Questa energia di decomposizione dei composti organici fornisce le reazioni della loro sintesi in scambio plastico. Lo stadio dell'ossigeno si è verificato dopo l'accumulo di una quantità sufficiente di ossigeno molecolare nell'atmosfera e la comparsa di organismi aerobici.

Fosforilazione ossidativa (respirazione cellulare) si verifica sulle membrane interne dei mitocondri, che sono molecole incorporate - vettori che trasportano gli elettroni all'ossigeno molecolare. Durante questa fase, parte dell'energia viene dissipata sotto forma di calore e parte viene spesa per la formazione di ATP.

La reazione totale del metabolismo energetico:

C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + 38ATP (2glicolisi + 34cKrebs + 2ossido di fosforo).

La dissimilazione in biologia si riferisce al processo inverso di assimilazione. In altre parole, questo è lo stadio del metabolismo nel corpo, in cui avviene la distruzione di composti organici complessi con la produzione di composti più semplici. Esistono diverse definizioni del concetto di dissimilazione. Wikipedia interpreta questo termine come la perdita di specificità di sostanze complesse e la distruzione di composti organici complessi in composti più semplici. Un sinonimo di questo concetto è catabolismo.

Nel metabolismo di una cellula vivente, il posto centrale è occupato da complesse reazioni di dissimilazione: respirazione, fermentazione, glicolisi. Il risultato di questi processi biologici è il rilascio di energia, che è contenuta in molecole complesse. Questa energia viene parzialmente trasformata nell'energia dell'adenosina trifosfato (ATP). I prodotti finali della dissimilazione in tutte le cellule viventi sono anidride carbonica, ammoniaca e acqua. Le cellule vegetali sono state in grado di utilizzare parzialmente queste sostanze per l'assimilazione. Gli organismi animali rimuovono questi prodotti di decomposizione all'esterno.

tipi

Secondo la natura della partecipazione delle molecole di ossigeno alle reazioni di catabolismo, tutti gli organismi sono solitamente suddivisi in aerobici, cioè procedendo con la partecipazione di ossigeno, e anaerobici (privi di ossigeno).

Gli organismi anaerobici svolgono i processi del metabolismo energetico mediante fermentazione e organismi aerobici - mediante respirazione.

Fermentazione

La fermentazione è un insieme di reazioni di decomposizione di molecole organiche in composti più semplici, in cui viene rilasciata energia e vengono sintetizzate molecole di ATP. Tra gli altri modi per ottenere energia, la fermentazione è considerata la più inefficiente: da 1 mol di glucosio durante la fermentazione dell'acido lattico si ottengono 2 mol di ATP.

Due tipi di fermentazione sono più ampiamente distribuiti in natura:

Respiro

La respirazione nel contesto della questione divulgata ha un significato più ampio rispetto al normale processo di scambio di gas. In questo caso, la respirazione dovrebbe essere intesa come una sorta di dissimilazione, che si realizza in un ambiente contenente molecole di ossigeno.

Il processo di respirazione ha due parti:

1. Il processo di scambio gassoso nell'apparato respiratorio degli organismi multicellulari e nei tessuti;
2. La sequenza delle reazioni di ossidazione biochimica che subiscono i composti organici. Come risultato di questi processi, si formano acqua, ammoniaca e anidride carbonica. È possibile la formazione di altri composti semplici: acido solfidrico, composti inorganici del fosforo, ecc.

Per la maggior parte delle persone, è consuetudine un'interpretazione più ristretta del processo di respirazione come scambio di gas.

Fasi e loro caratteristiche

Il processo di dissimilazione nelle cellule viventi consiste in diverse fasi. Va notato che queste fasi possono procedere in modo diverso in organismi diversi.

Negli organismi aerobici, il processo di catabolismo comprende tre fasi principali. Ogni fase procede con la partecipazione di speciali sistemi enzimatici.

Come risultato di reazioni di dissimilazione si ottiene energia, che viene successivamente utilizzata dall'organismo per il metabolismo plastico.

I processi di fosforilazione ossidativa avvengono sulle membrane mitocondriali interne. Queste membrane hanno molecole di trasporto integrate. La loro funzione è quella di fornire elettroni agli atomi di ossigeno. Parte dell'energia in questa reazione viene dissipata sotto forma di calore.

Come risultato delle reazioni di glicolisi, viene prodotta una piccola quantità di energia, che non è sufficiente per l'attività vitale degli organismi con un metabolismo di tipo aerobico. Questo è il motivo per cui l'acido lattico si forma nelle cellule muscolari con mancanza di ossigeno. Questa sostanza si accumula sotto forma di lattato e provoca dolore muscolare.

Dissimilazione (catabolismo) - un insieme di processi in cui sostanze organiche complesse vengono ossidate e convertite in sostanze inorganiche (acqua, anidride carbonica, urea (una semplice sostanza organica), ecc.), accompagnate dalla sintesi di ATP, che viene utilizzato da il corpo nei processi di assimilazione e altri processi l'attività vitale dell'organismo.

La funzione principale dei processi di dissimilazione nel corpo è il trasferimento di energia da una forma "scomoda" per il corpo (l'energia dei legami chimici di sostanze organiche complesse - proteine, carboidrati, grassi) a una forma "conveniente" - ad alta energia legami di composti come ATP e ADP, che vengono facilmente trasferiti a causa dei processi di fosforilazione da una connessione all'altra. Questa è una delle funzioni biologiche ed ecologiche dell'assimilazione. Un'altra di queste funzioni è l'attuazione del ciclo delle sostanze, quando le sostanze organiche si trasformano in sostanze inorganiche, e queste ultime entrano di nuovo nel ciclo, partecipando alla formazione di sostanze organiche.

Il trasferimento di energia da una forma "scomoda" per il corpo a una "conveniente" avviene a causa della conversione dell'AMP prima in ADP e poi dell'ADP in ATP.

Le trasformazioni degli adenosina fosfati con formazione di legami macroergici sono espresse dagli schemi: AMP + H 3 PO 4 → ADP + H 2 O (assorbimento di energia); ADP + H 3 RO 4 \u003d ATP + H 2 O (assorbimento di energia).

Come risultato dei processi di dissimilazione, si accumula ATP, che viene poi utilizzato nei processi di assimilazione, e l'energia contenuta nei legami ad alta energia delle molecole di ATP viene trasferita ad altre molecole sia per processi di fosforilazione (il residuo passa dal molecola di ATP ad altre molecole), o per idrolisi dell'ATP e sua conversione in ADP e acido fosforico.

Gli organismi in base alla natura della partecipazione ai processi di dissimilazione dell'ossigeno molecolare sono suddivisi in anaerobici (privi di ossigeno) e aerobici (ossigeno). Negli organismi anaerobici, la dissimilazione viene effettuata a causa della fermentazione e negli organismi aerobici, a causa dell'ampia comprensione dell'essenza di questo concetto.

La fermentazione è un insieme di processi di decomposizione di sostanze organiche complesse in sostanze più semplici, accompagnate dal rilascio di energia e dalla sintesi di ATP.

In natura i tipi di fermentazione più comuni sono lattica e alcolica. Per “estrarre” energia, la fermentazione è un processo inefficiente: ad esempio, durante la fermentazione dell'acido lattico, da 1 mole di glucosio si formano 2 moli di ATP.

1. Fermentazione dell'acido lattico - un processo anaerobico di scomposizione del glucosio in acido lattico. Espresso in un diagramma:

C 6 H 12 O 6 (glucosio) → 2CH 3 CH (OH) COOH (acido lattico)

(viene rilasciata energia, sotto l'influenza della quale vengono sintetizzate due molecole di ATP).

Questo tipo di fermentazione è caratteristico dei batteri dell'acido lattico, in presenza dei quali si verifica l'inacidimento del latte.

La fermentazione dell'acido lattico è una delle fasi del processo respiratorio (in senso lato) negli organismi aerobici, compreso l'uomo.

2. Fermentazione alcolica - un processo aerobico di scomposizione del glucosio, accompagnato dalla formazione di alcol etilico e anidride carbonica; procede secondo lo schema:

C 6 H 12 O 6 (glucosio) → 2CO 2 + 2C 2 H 5 OH (alcol etilico)

(viene rilasciata energia, utilizzata per la sintesi di ATP).

Questo tipo di fermentazione avviene nei frutti, in altri organi vegetali che si trovano in ambiente anaerobico.

In natura, il più diffuso è un altro metodo di dissimilazione: la respirazione, che si realizza in un ambiente ossidante, cioè un ambiente contenente ossigeno molecolare. Il processo di respirazione è costituito da due parti: lo scambio di gas e una complessa sequenza di processi biochimici di ossidazione dei composti organici, i cui prodotti finali sono anidride carbonica, ammoniaca (si trasforma in altre sostanze) e alcuni altri composti (solfuro di idrogeno, composti inorganici del fosforo , eccetera.).

Nella vita di tutti i giorni, la respirazione è considerata un processo di scambio gassoso (questa è la comprensione del concetto di "respirazione" in senso stretto). Quindi, gli zoologi negli organismi degli animali superiori distinguono il sistema respiratorio: in questi organi avviene lo scambio di gas, a seguito del quale la CO 2 viene rimossa dal corpo e l'O 2 entra nel corpo (noi "respiriamo", cioè emettiamo anidride carbonica e assorbire ossigeno molecolare).

In questo manuale la respirazione è considerata in senso lato come un insieme di processi di scambio gassoso, il trasferimento di gas attraverso il corpo e un insieme di processi chimici in cui sostanze organiche complesse vengono convertite in sostanze inorganiche, mentre l'energia viene assorbita dall'organismo sotto forma di ATP, sintetizzato nel processo di dissimilazione.

Quindi, il processo di respirazione in senso lato consiste in due fasi: lo scambio di gas e una combinazione di processi chimici di rilascio di energia e sintesi di ATP. Caratterizziamo brevemente queste fasi.

1. Scambio di gas.

Per gli organismi unicellulari e relativamente semplici (sia piante, animali che funghi), lo scambio di gas avviene sull'intera superficie del corpo: l'ossigeno entra nelle cellule e l'anidride carbonica viene rilasciata nell'ambiente. Nelle piante superiori, gli stomi (foglie) oi pori (lenticelle) appositamente disposti nella corteccia degli organi perenni (steli, radici) svolgono il ruolo degli organi respiratori, inoltre, le radici assorbono ossigeno ed emettono anidride carbonica dai peli delle radici. Gli animali multicellulari altamente organizzati hanno organi respiratori complessi: si tratta di branchie (negli animali acquatici) o polmoni (animali superiori come i vertebrati) o del sistema tracheale (insetti).

Considera lo scambio di gas usando l'esempio di una persona: un rappresentante del tipo Vertebrato. Questo processo è piuttosto complicato e inizia nei polmoni, in cui nei capillari degli alveoli, il sangue arricchito con CO 2 (venoso) entra in contatto con l'aria ricca di ossigeno (entrata nei polmoni durante l'inalazione), a causa della quale l'anidride carbonica viene rilasciata nel polmoni e l'ossigeno molecolare interagisce con l'emoglobina nel sangue, formando un composto scarlatto - l'ossiemoglobina (l'O 2 sposta la CO 2 dalla sua connessione con l'emoglobina). La CO 2 contenuta nel plasma sanguigno si diffonde anche nella cavità polmonare. Il sangue arterioso risultante attraverso le vene dei polmoni entra nell'atrio sinistro e da esso nel ventricolo sinistro e nell'aorta. Inoltre, il sangue viene trasportato attraverso i vasi sanguigni ai tessuti di vari organi e attraverso i capillari nei tessuti, l'anidride carbonica dal fluido tissutale (CO 2 è entrata nel fluido tissutale dalle cellule) entra negli eritrociti del sangue, reagendo parzialmente con l'ossiemoglobina , e si dissolve parzialmente nel plasma cellulare. L'ossigeno molecolare si diffonde prima nel fluido tissutale e poi nelle cellule. Come risultato dei processi descritti, nei tessuti si forma sangue venoso, che entra nelle vene dai capillari, quindi nell'atrio destro, il ventricolo destro, da cui entra nei polmoni attraverso le arterie polmonari e il processo si ripete .

2. Caratteristiche dei processi chimici di ossidazione durante la dissimilazione.

La chimica della "liberazione dell'energia" contenuta nei composti biochimici complessi è complessa e procede in tre fasi.

Fase 1 - preparatoria.

Questa fase si verifica in qualsiasi organismo e consiste nel fatto che le sostanze organiche complesse vengono convertite in sostanze più semplici (- in una miscela di alfa-aminoacidi naturali; polisaccaridi - in monosaccaridi; - in una miscela di glicerolo e acidi grassi). Durante questa fase, viene rilasciata una piccola quantità di energia, che il corpo praticamente non utilizza: viene dissipata.

Fase 2 - anaerobico.

È un processo di fermentazione. Il processo di fermentazione più importante è la fermentazione dell'acido lattico, che può essere rappresentato dal diagramma:

C 6 H 12 O 6 (glucosio) + 2ADP + 2H 3 RO 4 → 2 ATP + 2H 2 O + CH 3 CH (OH) COOH (acido lattico)

Questa fase è necessaria agli organismi per implementare le loro funzioni fisiologiche (esecuzione di lavori meccanici, spostamento del corpo nello spazio, ecc.). Inoltre, l'acido lattico è una sostanza che entra nel terzo stadio.

Fase 3 - aerobica.

Questo passaggio richiede ossigeno molecolare. È realizzato in speciali organelli cellulari - i mitocondri (in senso figurato sono chiamati "stazioni energetiche della cellula"). Lo stadio aerobico è una complessa catena di trasformazioni, a seguito della quale si formano sostanze inorganiche. Se il glucosio è stato sottoposto a trasformazioni, la fase aerobica può essere schematicamente rappresentata come segue:

2CH 3 CH(OH)COOH (acido lattico) + 6O 2 + 36 ADP + 36 H 3 P04 6CO 2 + 42H 2 O + 36ATP

Vengono prelevate due molecole di acido lattico perché due molecole di acido si formano da una molecola di glucosio durante la fermentazione dell'acido lattico.

Quindi, con la scomposizione completa di una molecola di glucosio in CO 2 e H 2 O, vengono sintetizzate 38 (36 + 2) molecole di ATP, che corrispondono all'assorbimento del 55% di energia che viene rilasciata durante la completa ossidazione del glucosio a quanto sopra prodotti.

Concludendo la considerazione dei processi di dissimilazione, va notato la differenza nello scambio di gas di piante e animali e per lo scambio di gas di piante - la differenza di scambio di gas giorno e notte. Va ricordato che sia le piante che gli animali hanno lo stesso scambio di gas di notte: il corpo assorbe ossigeno e rilascia CO 2 nell'ambiente. Durante il giorno, lo scambio di gas nelle piante consiste nel fatto che la pianta assorbe CO 2 alla luce e rilascia O 2 nell'habitat (negli animali, invece, viene rilasciata CO 2 e viene assorbito ossigeno). Da quanto sopra, segue una conclusione ecologica sulle caratteristiche dell'abitazione: non tenere molte piante nella camera da letto (giustificare il motivo).