В каком возрасте диссимиляция преобладает над ассимиляцией. Ассимиляция и диссимиляция

Урок 16

Т е м а: АССИМИЛЯЦИЯ И ДИССИМИЛЯЦИЯ.

МЕТАБОЛИЗМ
Задачи : познакомить учащихся с понятием «обмен веществ в организме», показать, что ассимиляция и диссимиляция - это два взаимосвязанных процесса.

Элементы содержания : ассимиляция, диссимиляция, анаболизм, катаболизм, пластический обмен, энергетический обмен, метаболизм, обмен веществ.
Изучение нового материала.

Задание: сравните два определения, найдите, есть ли в них отличие или они сходны. Чем вы это можете объяснить?

Метаболизм - ряд стадий, на каждой из которых молекула под действием ферментов слегка видоизменяется до тех пор, пока не образуется необходимое организму соединение.

Обмен веществ - последовательное потребление, превращение, использование, накопление и потеря веществ и энергии в живых организмах в процессе их жизни


Обмен веществ складывается из двух взаимосвязанных процессов - анаболизма и катаболизма.

Ассимиляция, или анаболизм (пластический обмен), совокупность химических процессов, направленных на обра зование и обновление структурных частей клеток.

1.В ходе ассимиляции происходит биосинтез сложных молекул из простых молекул-предшественников или из молекул веществ, поступивших из внешней среды.

2. Важнейшими процессами ассимиляции являются синтез белков и нуклеиновых кислот (свойственный всем организмам) и синтез углеводов (только у растений, некоторых бактерий и цианобактерий).

З.В процессе ассимиляции при образовании сложных молекул идет накопление энергии, главным образом в виде химических связей.

Диссимиляция, или катаболизм (энергетический обмен), - совокупность реакций, в которых происходит распад органических веществ с высвобождением энергии.

1. При разрыве химических связей в молекулах органических соединений энергия высвобождается и запасается в виде молекул аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ),

2. Синтез АТФ у эукариот происходит в митохондриях и хлоропластах, а у прокариот - в цитоплазме, на мембранных структурах.

3. Диссимиляция обеспечивает все биохимические процессы в клетке энергией.


Задание. Установите соответствие между процессами, протекающими в клетках организмов, и их принадлежностью к ассимиляции или диссимиляции:


Домашнее задание: § 2.8.
Урок 17

Тема: ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ОБМЕН В КЛЕТКЕ
Задачи: изучить этапы энергетического обмена, рассмотреть последовательность протекания энергетического обмена в клетке на примере гликолиза, выявить значение кислорода для гликолиза.

Элементы содержания: АТФ, неполное ферментативное расщепление глюкозы, полное кислородное расщепление глюкозы, гликолиз, клеточное дыхание.

Проверка знаний

Задание 1. Найдите во второй колонке верное окончание предложения, данного в первой колонке , выпишите последовательность цифр и букв правильного ответа.


1. Всю совокупность химических реакций в клетке называют.

А) ...энергией, заключенной в молекулах АТФ.

2. Значение энергетического обмена состоит в том, что он обеспечивает реакции синтеза...

Б) ...синтеза и распада.

3. В процессе пластического обмена в клетках синтезируются…

В) ...поглощением энергии.

4. Обмен веществ складывается из двух взаимосвязанных и противоположно направленных процессов - ...

Г).. .обменом веществ.

5. Анаболизм сопровождается...

Д)...распадом органических веществ.

6. Катаболизм характеризуется...

Е) ...молекулы белков.

Задание 2. Заполните в тексте пробелы .


  1. В ходе происходит биосинтез... молекул из веществ, поступивших в клетку.

  2. В процессе анаболизма идет... энергии в виде ... связей.

  3. Катаболизм - это совокупность реакций, в которых происходит... органических веществ с... энергии.

  4. Синтез АТФ у эукариот происходит в...

Изучение нового материала.

Всем живым клеткам постоянно нужна энергия, необходимая для протекания в них различных биологических и химических реакций. Одни организмы для этих реакций используют энергию солнечного света (при фотосинтезе), другие - энергию химических связей органических веществ, поступающих с пищей. Извлечение энергии из пищевых веществ осуществляется в клетке путем их расщепления и окисления кислородом, поступающим в процессе дыхания. Поэтому этот процесс называют биологическим окислением, или клеточным дыханием.

Биологическое окисление с участием кислорода называют аэробным, без кислорода - анаэробным. Процесс биологического окисления идет многоступенчато. При этом в клетке происходит накопление энергии в виде молекул АТФ и других органических соединений.

Источником энергии для всех видов активности служит химическая энергия органических молекул, запасенная в связях между их атомами. При разрыве связей эта энергия высвобождается, при этом она аккумулируется в форме АТФ (содержащей макроэнергетические связи, во время разрыва которых высвобождается около 40 кДж/моль энергии) и в этой форме используется затем для выполнения различной работы в клетке.

ЭТАПЫ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБМЕНА


Закрепление изученного материала.

Задание 1. Составьте суммарное уравнение гликолиза.

Задание 2. Заполните таблицу «Этапы энергетического обмена»

ЭТАПЫ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБМЕНА



Особенности

I этап

II этап

III этап



2. Чем активируется расщепление?







Домашнее задание: § 2.9.
Урок 18

Тема: ПИТАНИЕ КЛЕТКИ. ФОТОСИНТЕЗ. ХЕМОСИНТЕЗ. ГЕТЕРОТРОФЫ
Задачи: познакомить учащихся с типами питания живых организмов; подробно рассмотреть процесс фотосинтеза, выявить особенности протекания темновой и световой фаз фотосинтеза; рассмотреть, в чем особенность хемосинтеза и у каких организмов он встречается.

Элементы содержания: автотрофы гетеротрофы, фототрофы, хемотрофы, фотосинтез, световая фаза фотосинтеза, темновая фаза фотосинтеза, фотолиз воды, хемосинтез.

Проверка знаний учащихся.

ЭТАПЫ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБМЕНА



Особенности

I этап

II этап

IIIэтап

1

2

3

4

1. Где происходит расщепление?

В органах пищеварения

Внутри клетки

В митохондриях

2. Чем активируется расщепление?

Ферментами пищеварительных соков

Ферментами мембран клеток

Ферментами митохондрий

3. До каких веществ расщепляются соединения?

БЕЛКИ-> аминокислоты УГЛЕВОДЫ -> глюкоза ЖИРЫ-> глицерин и жирные кислоты

глюкоза -> 2 молекулы молочной кислоты + энергия

Молочная кислота до

С0 2 + н 2 о


4. Сколько выделяется энергии?

Мало, рассеивается в виде тепла

60 % рассеивается в виде тепла , 40 % идет на синтез двух молекул АТФ

Более 90 % энергии запасается в виде АТФ

5.Сколько энергии синтезируется в виде АТФ?

-

2 молекулы АТФ

36 молекул АТФ

Изучение нового материала.

1. Все организмы по способу питания делятся на несколько групп.


2. Автотрофы самостоятельно синтезируют органические вещества из неорганических для своего питания (растения, некоторые бактерии). Растения (фототрофы), используя энергию солнечного света, строят сложные органические соединения
из СО 2 и Н 2 О, то есть фотосинтезируют.

Что же такое фотосинтез? Русский ученый, физиолог растений К. А. Тимирязев так описал это явление:

«Дайте самому лучшему повару сколько угодно свежего воздуха, сколько угодно солнечного света и целую речку чистой воды и попросите, чтобы из всего этого он приготовил Вам сахар, крахмал, жиры и зерно, - он решит, что вы над ним смеетесь. Но то, что кажется совершенно фантастическим человеку, беспрепятственно совершается в зеленых листьях растений »

Фотосинтез - это длинная и сложная цепь реакций, протекающих в хлоропластах при участии большого количества ферментов. Главное вещество фотосинтеза - зеленый пигмент хлорофилл. Это сложное органическое вещество, в центре которого находится атом магния. Хлорофилл находится в мембранах тила коидов гран, из-за чего хлоропласта приобретают зеленый цвет.

Процесс фотосинтеза включает два типа реакций: световые (светозависимые) и темповые (не зависящие от света). Поэтому фазы фотосинтеза так и называются: световая и темповая.

Общее уравнение фотосинтеза:

6СО 2 + 6Н 2 О (свет, хлоропласта) - > С 6 Н 12 Об + 6 O 2

Продуктивность - 1 г глюкозы / 1 час на 1 м 2 листьев .

Фотосинтез протекает в клетках зеленых растений в хлоропластах. Этот процесс лежит в основе всей жизни на Земле и заключается в превращении энергии солнца в энергию химических связей органических веществ.

3. Хемосинтез (окисление) - синтез органических веществ из неорганических за счет энергии химических реакций окисле ния.

Используется бактериями: нитрифицирующими, серобактериями, железобактериями.

IV. Закрепление изученного материала.

Задание 1.

Ответьте письменно на вопрос: «В чем заключается космическая роль зеленых растений?».

Задание 2. Заполните таблицу «Сравнение фаз фотосинтеза».


Световая фаза

Темновая фаза

Домашнее задание: § 2.10-2.12.
Урок 19

Тема: СИНТЕЗ БЕЛКОВ В КЛЕТКЕ
Задачи: изучить суть пластического обмена веществ, процесс биосинтеза белка, его закономерности; рассмотреть понятия «обмен веществ», «генетический код» и его свойства; формировать умения и навыки выделять главное, сравнивать, анализировать, формулировать выводы.

Элементы содержания: ген, генетический код, триплет, ко-дон, транскрипция, трансляция, антикодон, полисома.

Проверка знаний учащихся.

Задание: закончите предложения, вписав недостающие термины.


  1. Фотосинтез - это...

  2. Процесс фотосинтеза осуществляется в органеллах клетки -….

  3. Свободный кислород при фотосинтезе выделяется при расщеплении...

  4. На какой стадии фотосинтеза образуется свободный кислород? На....

  5. В течение световой стадии ... АТФ.

  6. В темновой стадии в хлоропласте образуется...

  7. При попадании солнечного счета на хлорофилл происходит... .

  8. Фотосинтез происходит в клетках....

  9. Световая фаза фотосинтеза происходит в...

  10. Темновая фаза происходит в... время суток.

Изучение нового материала (с предварительным повторением).

1. Итак, живая клетка постоянно поглощает вещества из окружающей среды и выделяет их в окружающую среду. Taк, клетки человека поглощают кислород, воду, глюкозу, амине кислоты, минеральные соли, витамины, а выводят углекислый газ, воду, мочевину, мочевую кислоту и др. Клетка представляет собой открытую систему, поскольку между ней и окружающей средой постоянно происходит обмен веществ и энергии.


2. Биосинтез белка относится к реакциям пластического обмена.

Биосинтез белка - важнейший процесс в живой природе. Это создание молекул белка на основе информации о последовательности аминокислот в его первичной структуре, заключенной в структуре ДНК.

Процесс биосинтеза молекул белка осуществляется в рибосомах и идет с потреблением энергии (АТФ). В биосинтезе участвуют аминокислоты, многочисленные ферменты и различные РНК.

Характер биосинтеза определяется наследственной информацией, закодированной в определенных участках ДНК - генах. Гены содержат информацию об очередности аминокислот в молекуле белка, то есть кодируют его первичную структуру.

Каждой аминокислоте в полипептидной цепочке соответствует комбинация из трех нуклеотидов в молекуле ДНК - триплет (например, Ц-А-Ц - валин и т. д.). Зависимость между триплетами нуклеотидов и аминокислотами - генетический код.

Суть генетического кода заключается в том, что последовательность расположения нуклеотидов в ДНК и в иРНК определяет последовательность расположения аминокислот в белках. Носителем генетической информации является ДНК, но так как непосредственное участие в синтезе белка принимает иРНК, то генетический код записан на «языке» РНК.

Молекулы иРНК передают этот код для биосинтеза. Схематично процесс биосинтеза можно представить так:

Биосинтез белка состоит из двух последовательных этапов: транскрипции и трансляции.

БИОСИНТЕЗ БЕЛКА



Этапы биосинтеза

Особенности протекания этапов

ТРАНСКРИПЦИЯ, или переписывание

генетической информации с ДНК на иРНК


Этот процесс происходит в ядре. Благодаря действию ферментов участок ДНК раскручивается, и вдоль одной из цепей по принципу комплементарности выстраиваются нуклеотиды. Соединяясь между собой, они образуют полинуклеотидную цепочку иРНК, которая оказывается точной копией участка ДНК, «списанной» с нее, как с матрицы

ТРАНСЛЯЦИЯ, или перевод генетической информации в структуру белка

Образовавшаяся иРНК выходит из ядра в цитоплазму через поры в ядерной оболочке и вступает в контакт с многочисленными рибосомами. Рибосома прерывисто скользит по иРНК, как по матрице, и в строгом соответствии с последовательностью расположения ее нуклеотидов выстраивает определенные аминокислоты в длинную полимерную цепь белка.

Аминокислоты доставляются к рибосомам с помощью транспортных РНК (тРНК), которые, находятся в цитоплазме.

Для каждой аминокислоты требуется своя тРНК, комплементарная определенному участку иРНК. Такой участок иРНК представлен триплетом - сочетанием трех нуклеотидов, называемым кодоном. В свою очередь, и каждая аминокислота, входящая в белок, тоже закодирована определенным сочетанием трех нуклеотидов тРНК (антикодоном), по которым они и находят друг друга
Вдоль молекулы иРНК движется сразу несколько рибосом (такая структура называется цолисомой), при этом одновременно синтезируется несколько молекул белка

Закрепление изученного материала.

Задание 1. Используя текст учебника (§ 2.13), дайте определения понятиям:


  • Транскрипция - это...

  • Трансляция – это... .

Задание 2. Закончите предложения:


  1. Информация о структуре белка хранится в... , а его синтез осуществляется в...

  2. Роль иРНК в процессе биосинтеза белка - ... .

  3. Роль тРНК в процессе биосинтеза белка - ...

Все живые организмы способны к обмену веществ с окружающей средой, поглощая из нее элементы, необходимые для питания, и выделяя продукты жизнедеятельности. В круговороте органических веществ самыми существенными стали процессы синтеза и распада.

Ассимиляция или пластический обмен – совокупность реакций синтеза, которые идут с затратой энергии АТФ. В процессе ассимиляции синтезируются органические вещества, необходимые клетке. обеспечивает рост, развитие, обновление организма и накопление запасов, используемых в качестве источника энергии. Организмы с точки зрения термодинамики представляют собой открытые системы, т. е. могут существовать только при непрерывном притоке энергии извне. Ассимиляция уравновешивается суммой процессов диссимиляции (распада). Примером таких реакций являются фотосинтез, биосинтез белка и репликация ДНК.

Аминокислоты -> Белки

Глюкоза -> Полисахариды

Глицерин + Жирные кислоты -> Жиры

Нуклеотиды -> Нуклеиновые кислоты

Другая сторона обмена веществ - процессы диссимиляции, в результате которых сложные органические соединения распадаются на простые соединения, при этом утрачивается их сходство с веществами организма и выделяется энергия, запасаемая в виде АТФ, необходимая для реакций биосинтеза. Поэтому диссимиляцию называют еще энергетическим обменом. Наиболее важными процессами энергетического обмена являются дыхание и брожение.

Белки -> Аминокислоты

Полисахариды -> Глюкоза

Жиры -> Глицерин + Жирные кислоты

Нуклеиновые кислоты -> Нуклеотиды

Обмен веществ обеспечивает постоянство химического состава и строения всех частей организма и как следствие - постоянство функционирования в непрерывно меняющихся условиях окружающей среды.

Дезоксирибонуклеиновая кислота, ее строение и свойства. Мономеры ДНК. Способы соединения нуклеотидов. Комплементарность нуклеотидов. Антипараллельные полинуклеотидные цепи. Репликация и репарация.

Структура молекулы ДНК была расшифрована в 1953г Уотсоном, Криком, Уилкинсом. Это две спирально закрученные антипараллельные (напротив конца 3 / одной цепи располагается 5 / конец другой) полинуклеотидные цепи. Мономерами ДНК являются нуклеотиды , в состав каждого из них входят: 1) дезоксирибоза; 2) остаток фосфорной кислоты; 3) одно из четырех азотистых оснований (аденин, тимин, гуанин, цитозин).). В клетках прокариотических организмов (бактерий и архей) кольцевая или линейная молекула ДНК, так называемый нуклеоид , прикреплена изнутри к клеточной мембране. ДНК - это длинная полимерная молекула, состоящая из повторяющихся блоков - нуклеотидов. Нуклеотиды соединяются в цепочку благодаря фосфорно-диэфирным связям между дезоксирибозой одного остатка и остатком фосфорной кислоты другого нуклеотида. Азотистые основания присоединяются к дезоксирибозе и образуют боковые радикалы. Между азотистыми основаниями цепочек ДНК устанавливаются водородные связи (2 между А и Т, 3 между Г и Ц). Строгое соответствие нуклеотидов друг другу в парных цепочках ДНК называется комплементарностью.


РЕПАРАЦИЯ ДНК- особая функция клеток, заключающаяся в способности исправлять химические повреждения и разрывы в молекулах ДНК, повреждённой при нормальном биосинтезе ДНК в клетке или в результате воздействия физических или химических агентов. Осуществляется специальными ферментными системами клетки. Ряд наследственных болезней (напр., пигментная ксеродерма) связан с нарушениями систем репарации. Каждая из систем репарации включает следующие компоненты:

ДНК-хеликаза - фермент, «узнающий» химически изменённые участки в цепи и осуществляющий разрыв цепи вблизи от повреждения; фермент, удаляющий повреждённый участок;

ДНК-полимераза - фермент, синтезирующий соответствующий участок цепи ДНК взамен удалённого;

ДНК-лигаза - фермент, замыкающий последнюю связь в полимерной цепи и тем самым восстанавливающий её непрерывность.

Репликация молекул ДНК происходит в синтетический период интерфазы. Каждая из двух цепей "материнской" молекулы служит матрицей для "дочерней". После репликации вновь синтезированная молекула ДНК содержит одну "материнскую" цепочку, а вторую - "дочернюю", вновь синтезированную (полуконсервативный способ). Для матричного синтеза новой молекулы ДНК необходимо, чтобы старая молекула была деспирализована и вытянута. Репликация начинается в нескольких местах молекулы ДНК. Участок молекулы ДНК от точки начала одной репликации до точки начала другой называется репликоном . Прокариотическая клетка содержит один репликон, а эукариотическая - содержит много репликонов. Начало репликации активируется праймерами (затравками), состоящими из 100-200 пар нуклеотидов. Фермент ДНК-геликаза раскручивает и разделяет материнскую спираль ДНК на 2 нити, на которых по принципу комплементарности при участии фермента ДНК-полимеразы собираются «дочерние» цепи ДНК . Фермент ДНК-топоизомераза скручивает «дочерние» молекулы ДНК. В каждом репликоне ДНК-полимераза может двигаться вдоль «материнской» нити только в одном направлении (3/ ⇒ 5/). Таким образом, присоединение комплементарных нуклеотидов дочерних нитей идет в противоположных направлениях (антипараллельно). Репликация во всех репликонах идет одновременно. Фрагменты Оказаки и части «дочерних» нитей, синтезированные в разных репликонах, сшиваются в единую нить ферментом лигазой . Репликация характеризуется полуконсервативностью, антипараллельностью и прерывистостью (фрагменты Оказаки).

Механизм репарации основан на наличии в молекуле ДНК двух комплементарных цепей. Искажение последовательности нуклеотидов в одной из них обнаруживается специфическими ферментами. Затем соответствующий участок удаляется и замещается новым, синтезированным на второй комплементарной цепи ДНК. Такую репарацию называют эксцизионной , т.е. с «вырезанием». Она осуществляется до очередного цикла репликации, поэтому ее называют также дорепликативной .

В том случае, когда система эксцизионной репарации не исправляет изменения, возникшего в одной цепи ДНК, в ходе репликации происходит фиксация этого изменения и оно становится достоянием обеих цепей ДНК. Это приводит к замене одной пары комплементарных нуклеотидов на другую либо к появлению разрывов (брешей) во вновь синтезированной цепи против измененных участков. Пострепликативная репарация осуществляется путем рекомбинации (обмена фрагментами) между двумя вновь образованными двойными спиралями ДНК. Пример- восстановление нормальной структуры ДНК при возникновении тиминовых димеров (Т-Т) Ковалентные связи, возникающие между рядом стоящими остатками тимина, делают их не способными к связыванию с комплементарными нуклеотидами. В результате во вновь синтезируемой цепи ДНК появляются разрывы (бреши), узнаваемые ферментами репарации. Восстановление целостности новой полинуклеотидной цепи одной из дочерних ДНК осуществляется благодаря рекомбинации с соответствующей ей нормальной материнской цепью другой дочерней ДНК. Образовавшийся в материнской цепи пробел заполняется затем путем синтеза на комплементарной ей полинуклеотидной цепи. Проявлением такой пострепликативной репарации, осуществляемой путем рекомбинации между цепями двух дочерних молекул ДНК, можно считать нередко наблюдаемый обмен материалом между сестринскими хроматидами.

18. Репликация молекулы ДНК. Репликон. Праймер. Принципы репликации ДНК: полуконсервативность, антипараллельность, прерывистость (фрагменты Оказаки). Фазы репликации: инициации, элонгации, терминации . Особенности репликации ДНК про- и эукариот.

Способность к самокопированию- репликация. Это свойство обеспечивается двухцепочечной структуре. В процессе репликации на каждой полинуклеотидной цепи материнской молекулы ДНК синтезируется комплементарная ей цепь. Такой способ удвоения молекул, при котором каждая дочерняя молекула содержит одну материнскую и одну вновь синтезированную цепь, называют полуконсервативным .

Для осуществления репликации цепи материнской ДНК должны быть отделены друг от друга, чтобы стать матрицами, на которых будут синтезироваться комплементарные цепи дочерних молекул. C помощью фермента геликазы , разрывающего водородные связи, двойная спираль ДНК расплетается в точках начала репликации. Образующиеся одинарные цепи ДНК связываются специальными дестабилизирующими белками, которые растягивают остовы цепей, делая их азотистые основания доступными для связывания с комплементарными нуклеотидами, находящимися в нуклеоплазме. На каждой из цепей, образующихся в области репликационной вилки, при участии фермента ДНК-полимеразы осуществляется синтез комплементарных цепей.

Cинтез второй цепи ДНК осуществляется короткими фрагментами (фрагменты Оказаки ) также в направлении от 5"- к 3"-концу. Синтезу каждого такого фрагмента предшествует образование РНК-затравки длиной около 10 нуклеотидов. Вновь образованный фрагмент с помощью фермента ДНК-лигазы соединяется с предшествующим фрагментом после удаления его РНК-затравки. В связи с указанными особенностями репликационная вилка является асимметричной. Из двух синтезируемых дочерних цепей одна строится непрерывно, ее синтез идет быстрее и эту цепь называют лидирующей . Синтез другой цепи идет медленнее, так как она собирается из отдельных фрагментов, требующих образования, а затем удаления РНК-затравки. Поэтому такую цепь называют запаздывающей (отстающей ). Хотя отдельные фрагменты образуются в направлении 5" → 3", в целом эта цепь растет в направлении 3" → 5". Репликация ДНК у про- и эукариот в основных чертах протекает сходно, однако, скорость синтеза у эукариот на порядок ниже, чем у прокариот. Причиной этого может быть образование ДНК эукариот достаточно прочных соединений с белками, что затрудняет ее деспирализацию, необходимую для осуществления репликативного синтеза.

Праймер - это короткий фрагмент нуклеиновой кислоты, комплементарный ДНК- или РНК-мишени, служит затравкой для синтеза комплементарной цепи с помощью ДНК-полимеразы, а также при репликации ДНК. Затравка необходима ДНК-полимеразам для инициации синтеза новой цепи, с 3"-конца праймера. ДНК-полимераза последовательно добавляет к 3"-концу праймера нуклеотиды, комплементарные матричной цепи.

Репликон - единица процесса репликации участка генома, к-рый находится под контролем одной точки инициации (начала) репликации. От точки инициации репликация идёт в обе стороны, в нек-рых случаях с неравной скоростью. Репликация ДНК - ключевое событие в ходе деления клетки. Принципиально, чтобы к моменту деления ДНК была реплицирована полностью и при этом только один раз. Это обеспечивается определёнными механизмами регуляции репликации ДНК. Репликация проходит в три этапа:

· инициация репликации

· элонгация

· терминация репликации.

Регуляция репликации осуществляется в основном на этапе инициации. Это достаточно легко осуществимо, потому что репликация может начинаться не с любого участка ДНК, а со строго определённого, называемого сайтом инициации репликации . В геноме таких сайтов может быть как всего один, так и много. С понятием сайта инициации репликации тесно связано понятие репликон. Репликон - это участок ДНК, который содержит сайт инициации репликации и реплицируется после начала синтеза ДНК с этого сайта.

Репликация начинается в сайте инициации репликации с расплетания двойной спирали ДНК, при этом формируется репликационная вилка - место непосредственной репликации ДНК. В каждом сайте может формироваться одна или две репликационные вилки в зависимости от того, является ли репликация одно- или двунаправленной. Более распространена двунаправленная репликация. Через некоторое время после начала репликации в электронный микроскоп можно наблюдать репликационный глазок - участок хромосомы, где ДНК уже реплицирована, окружённый более протяжёнными участками нереплицированной ДНК.

Полуконсервативность означает, что каждая дочерняя ДНК состоит из одной матричной цепи и одной вновь синтезированной.

Антипараллельность цепей ДНК: противоположная направленность двух нитей двойной спирали ДНК; одна нить имеет направление от 5" к 3", другая - от 3" к 5".

Каждая цепь ДНК имеет определенную ориентацию. Один конец несет гидроксильную группу (- ОН), присоединенную к 3"-углероду в сахаре дезоксирибозе, на другом конце цепи находится остаток фосфорной кислоты в 5"-положении сахара. Две комплементарные цепи в молекуле ДНК расположены в противоположных направлениях - антипараллельно: одна нить имеет направление от 5" к 3", другая - от 3" к 5". При параллельной ориентации напротив 3"-конца одной цепи находился бы З"-конец другой.

У прокариот одна из нитей ДНК разрывается и один конец ее прикрепляется к клеточной мембране, а на противоположном конце происходит синтез дочерних нитей. Такой синтез дочерних нитей ДНК получил название «катящегося обруча». Репликация ДНК протекает быстро.

Под действием биологических катализаторов (ферментов) из соединений (компонентов пищи), поступающих в организм, образуются новые вещества, из которых строятся его клетки. Так осуществляется процесс ассимиляции (анаболизма) - усвоения необходимых для организма веществ и превращения их в соединения, аналогичные компонентам этого организма и необходимые для его жизнедеятельности.

Одновременно с процессом ассимиляции в организме происходит и процесс диссимиляции (катаболизма), при котором образованные и накопленные при ассимиляции сложные органические соединения также ферментативно разлагаются до более простых соединений или конечных продуктов с постепенным высвобождением энергии, чаще всего в виде АТФ, которая используется для разнообразных процессов жизнедеятельности, в том числе для синтеза новых соединений.

Ассимиляция и диссимиляция, хотя и противоположные по результатам процессы, в основе своей тесно взаимосвязаны и взаимообусловлены. Взаимосвязь их обнаруживается в расходовании на биосинтез веществ (ассимиляцию) той энергии, которая освобождается в процессе диссимиляции. Без этой энергии не могут образовываться и продукты распада белков, жиров и углеводов, необходимые для биосинтеза. С другой стороны, ассимиляция обусловливает накопление в организме соответствующего энергетического материала. Эти процессы являются важнейшими звеньями метаболизма - совокупности процессов биохимических превращений веществ и энергии в живых организмах, обмена веществ.

Ассимиляцию называют также обменом пластических, питательных веществ, а диссимиляцию - энергетическим обменом. Для ассимиляции у зеленых растений используется энергия поглощенных световых лучей, у микроорганизмов-хемосинтетиков - энергия, выделяемая при окислении ими разных неорганических веществ.

АТФ - универсальный источник энергии в клетке. В организме человека, животных, большинства, микроорганизмов необходимая энергия образуется в реакциях катаболизма при дыхании или брожении. Эта энергия, прежде чем превратиться в какую-нибудь другую форму (механическую, осмотическую), переходит в особую форму химической энергии - энергию макроэргических связей молекул аденозинтрифосфорной кислоты. У большинства организмов энергия, выделяемая во время одной ферментативной реакции, является звеном «каталитического конвейера» - каскадного процесса освобождения энергии. Аккумуляция и транспорт энергии осуществляются с помощью одного и универсального для всех организмов источника энергии функциональной деятельности клетки - АТФ.

Основные вещества, из которых клетка черпает энергию в АТФ, - широко распространенные моносахариды, в первую очередь глюкоза. Среди многих способов распада глюкозы важную роль играют два тесно связанных между собой процесса, базирующихся на анаэробном расщеплении субстрата, - гликолиз и разные типы брожения продуктов гликолиза.

Биология 9 класс.

Тема урока:АССИМИЛЯЦИЯ И ДИССИМИЛЯЦИЯ. МЕТАБОЛИЗМ

Цель урока:

Познакомить учащихся с понятием «обмен веществ в организме», ассимиляция, диссимиляция, метаболизм. показать, что ассимиляция и диссимиляция – это два взаимосвязанных процесса

Задачи урока:

Образовательные: конкретизировать знания об обмене веществ (метаболизме) как свойстве живых организмов, познакомить с двумя сторонами обмена, выявить общие закономерности метаболизма; установить связь пластического и энергетического обмена на разных уровнях организации живого и их связь с окружающей средой.

Развивающие: формировать умение выделять сущность процесса в изучаемом материале; обобщать и сравнивать, делать выводы; работать с текстом, схемами, другими источниками;

реализация творческого потенциала учащихся, развитие самостоятельности.

Воспитательные: используя приобретенные знания, понимать перспективы практического использования фотосинтез; понимать влияние обмена веществ на сохранение и укрепление здоровья.

Оборудование: компьютер, проектор, видеоролик №08, таблица.

Элементы содержания: ассимиляция, диссимиляция, анаболизм, катаболизм, пластический обмен, энергетический обмен, метаболизм, обмен веществ.

Тип урока: изучение нового материала.

Ход урока

I. Организационный момент.

II. Проверка знаний учащихся.

Тест по теме «Строение клетки»

1. Какую из перечисленных функций не выполняет клеточная мембрана?

а) Транспорт веществ;

б) защиту клетки;

в) взаимодействие с другими клетками;

г) синтез белка.

2. Роль ядрышка заключается в образовании:

а) хромосом;

б) лизосом;

в) рибосом;

г) митохондрий .

3. В состав хроматина ядра входит:

а) ДНК;

б) иРНК;

в) белок и ДНК;

г) белок и иРНК.

4. Функции шероховатой ЭПС:

а) транспорт веществ и синтез белков;

б) переваривание органических веществ;

в) синтез лизосом;

г) образование рибосом.

5. Какую функцию выполняют рибосомы?

а) Фотосинтез;

б) синтез белков;

в) синтез жиров;

г) синтез АТФ.

6. Новые митохондрии в клетке образуются в результате:

а) деления и роста лизосом;

б) деления и роста других митохондрий;

в) синтеза, протекающего в ядре;

г) выпячивания мембран ЭПС.

7. Какие пластиды накапливают запасной крахмал?

а) л ейкопласты;

б) хромопласты;

в) хлоропласты;

г) все перечисленные пластиды.

8. Органоиды движения – это:

а) цитоплазматические выросты;

б) самостоятельные структуры;

в) части ЭПС;

г) клеточные включения.

9. Значение клеточного центра:

а) синтез ДНК и РНК;

б) участвует в делении клеток;

в) переваривает пищевые частицы;

г) участвует в фотосинтезе.

10. Вирусы состоят:

а) из белка, ДНК и РНК;

б) липопротеинов, ДНК и РНК;

в) полисахаридов, ДНК и РНК;

г) гликопротеинов, ДНК и РНК.

Ответы :

1 – г, 2 – в, 3 – в, 4 – а, 5 – б, 6 – б, 7 – а, 8 – а, 9 – б, 10 – а.

Основные различия между
прокариотами и эукариотами

Немембранные органеллы –
рибосомы, микротрубочки,

клеточный центр.

Одномембранные – комплекс Гольджи, лизосомы, вакуоли.

Двумембранные – ЭПС, митохондрии, пластиды

Клеточные

стенки

Жесткие, содержат полисахариды и аминокислоты. Основной арматурный
компонент – муреин

У растений и грибов жесткие, содержат полисахариды.
Основной арматурный компонент у растений – целлюлоза,
у грибов – хитин

Фотосинтез

Хлоропластов нет. Происходит на мембранах, без специфической упаковки

Происходит в специализированных органоидах – пластидах, имеющих специфическое
строение

Фиксация азота

Некоторые обладают этой способностью

Ни один эукариотический
организм не способен к фиксации азота

II I . Изучение нового материала .

Задание : сравните два определения, найдите, есть ли в них отличие или они сходны. Чем вы это можете объяснить?

Метаболизм ряд стадий, на каждой из которых молекула под действием ферментов слегка видоизменяется до тех пор, пока не образуется необходимое организму соединение.

Обмен веществ последовательное потребление, превращение, использование, накопление и потеря веществ
и энергии в живых организмах в процессе их жизни.

Обмен веществ складывается из двух взаимосвязанных процессов – анаболизма и катаболизма.

Работа в группах.

Группа №1 УМК стр. 60 первый абзац

Группа №2 УМК стр. 60 второй абзац стр. 61 (диссимиляция)

Группа №2 УМК стр. 61 заключение (слова ассимиляция и диссимиляция)

Ассимиляция, или анаболизм (пластический обмен), совокупность химических процессов, направленных на образование и обновление структурных частей клеток

1. В ходе ассимиляции происходит биосинтез сложных молекул из простых молекул-предшественников или из молекул веществ, поступивших из внешней среды.

2. Важнейшими процессами ассимиляции являются синтез белков и нуклеиновых кислот (свойственный всем организмам) и синтез углеводов (только у растений, некоторых бактерий и цианобактерий).

3. В процессе ассимиляции при образовании сложных молекул идет накопление энергии, главным образом в виде химических связей.

Диссимиляция, или катаболизм (энергетический обмен), совокупность реакций, в которых происходит распад органических веществ с высвобождением энергии

1. При разрыве химических связей в молекулах органических соединений энергия высвобождается и запасается в виде молекул аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ).

2. Синтез АТФ у эукариот происходит в митохондриях и хлоропластах, а у прокариот – в цитоплазме, на мембранных структурах.

3. Диссимиляция обеспечивает все биохимические процессы в клетке энергией.

IV . Закрепление изученного материала.

Задание . Установите соответствие между процессами, протекающими в клетках организмов, и их принадлежностью к ассимиляции или диссимиляции:

1. Испарение воды

2. Дыхание

3. Расщепление жиров

4. Биосинтез белков

5. Фотосинтез

6. Расщепление белков

7. Расщепление
полисахаридов

8. Биосинтез жиров

9. Синтез
нуклеиновых кислот

10. Хемосинтез

А – ассимиляция

Б – диссимиляция

Ответ : 1 – Б, 2 – Б, 3 – Б, 4 – А, 5 – А, 6 – Б, 7 – Б, 8 – А, 9 – А, 10 – А.

V .Домашнее задание: § 2.8.Ответить на вопросы стр. 61

VI . Подведение итогов урока.

Процесс превращения внешних веществ в энергию и совокупность реакций, в результате которых образуются сложные органические вещества, необходимые для жизнедеятельности организма, называется метаболизмом или обменом веществ. Основные процессы метаболизма - ассимиляция и диссимиляция, тесно взаимосвязанные между собой.

Метаболизм

Обмен веществ происходит на клеточном уровне, но начинается с процесса пищеварения и дыхания. В обмене веществ участвуют органические соединения и кислород.

Питательные вещества поступают с пищей в желудочно-кишечный тракт, и уже в ротовой полости начинают расщепляться. В результате пищеварения молекулы веществ попадают через кишечные ворсинкxи в кровь и разносятся каждой клетке. Кислород поступает в лёгкие при дыхании и также разносится кровяным потоком.

Ассимиляция и диссимиляция в метаболизме - два взаимосвязанных процесса, идущих параллельно:

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

Диссимиляция называется энергетическим обменом, т.к. главная цель процесса - получение энергии. Ассимиляция называется пластическим обменом, т.к. высвободившаяся в результате диссимиляции энергия идёт на постройку организма.

ТОП-4 статьи которые читают вместе с этой

Клеточный обмен

Происходящие в клетке процессы ассимиляции и диссимиляции веществ играют важную роль для всего организма. Получение энергии из поступающих веществ происходит в митохондриях или цитоплазме. В ходе диссимиляции образуются молекулы АТФ (аденозинтрифосфат).

Это универсальный источник энергии, который участвует в дальнейших процессах обмена веществ. Ход катаболизма на примере расщепления крахмала описан в таблице.

Диссимиляция

Где происходит

Результат

Подготовительный

Пищеварительный тракт

Расщепление поступивших в организм белков, жиров, углеводов до более простых соединений:

Белки - до аминокислот;

Жиры - до жирных кислот и глицерина;

Сложные углеводы (крахмал) - до глюкозы

Гликолиз

В цитоплазме

Бескислородное расщепление глюкозы до пировиноградной кислоты с образованием энергии. Большая часть (60 %) энергии рассеивается в виде тепла, оставшаяся часть (40 %) используется для образования двух молекул АТФ. В дальнейшем без доступа кислорода пировиноградная кислота превращается в молочную кислоту

Внутриклеточное дыхание

В митохондриях

Расщепление молочной кислоты с участием кислорода. Образуется углекислый газ - конечный продукт распада

В состав АТФ входят:

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

Рис. 1. Формула АТФ.

АТФ является макроэргическим соединением и при гидролизе (взаимодействии с водой) высвобождает значительное количество энергии, которая идёт на восстановление и развитие организма, поддержание температуры тела, а также участвует в химических реакциях в процессе ассимиляции. Из более простых веществ в ходе анаболизма синтезируются сложные вещества, характерные для данного организма.

Примеры ассимиляции:

  • рост клеток;
  • обновление тканей;
  • формирование мышц;
  • заживление ран.

Рис. 2. Процесс метаболизма.

Процессы обмена веществ регулируются гормонами. Например, адреналин сдвигает обмен веществ в сторону диссимиляции, а инсулин - в сторону ассимиляции.

Автотрофы и гетеротрофы

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

В растениях процесс ассимиляции называется фотосинтезом. В качестве источника энергии для синтеза органических веществ используется солнечный свет, а не АТФ.

Рис. 3. Сравнение автотрофов и гетеротрофов.

Что мы узнали?

Из урока 9 класса биологии узнали о главных процессах, составляющих метаболизм, - ассимиляции (анаболизме) и диссимиляции (катаболизме). В результате катаболизма образуются простые органические вещества, из которых в процессе ассимиляции синтезируются сложные вещества, необходимые организму.

Тест по теме

Оценка доклада

Средняя оценка: 3.9 . Всего получено оценок: 356.