Ассимиляция и диссимиляция как основа самообновления биологических систем. Определение, сущность, значение
Цели:
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.
× обеспечить закрепление основных биологических понятий: автотрофные, гетеротрофные организмы, пластический и энергетический обмен; анаболизм, катаболизм, метаболизм, фотосинтез, ассимиляция, диссимиляция, распад.
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 фотосинтеза.
× понимать влияние обмена веществ на сохранение и укрепление здоровья.
Оборудование: компьютер, мультимедийный проектор, презентация SMART, раздаточный материал. Презентация размещена на сайте SMARTExchange Метаболизм.notebook
Тип урока: комбинированный
Технологии: технология проблемного обучения, ИКТ.
Ход урока.
1. Организационное начало урока
2. Введение в тему урока.
Вводная беседа
При работе используются термины, занесённые в глоссарий.
Мы изучали клеточный уровень организации жизни.
· Вспомните определение клетки.
Итак. Клетка структурная и функциональная единица живого, а следовательно для неё характерны все свойства живого.
· Перечислите свойства присущие живым организмам
· Попробуйте определить, о каком свойстве живого идёт речь?
Процесс поглощения жидких, твёрдых, газообразных веществ живыми организмами для поддержания нормального течения физиологических процессов жизнедеятельности. (ПИТАНИЕ)
· Способы питания живых организмов.
Работа со схемой (слайд SMART 1)
Какие способы питания живых организмов вам известны?
В чем заключается каждый из способов питания?
Уточнение, в чем заключается автотрофный и гетеротрофный способ питания, что происходит с веществами, попавшими в организм, какие вещества ускоряют процессы распада и синтеза веществ, Что собой представляют ферменты .
Живые существа используют световую и химическую энергию.
Автотрофы используют в качестве источника углерода углекислый газ.
Гетеротрофы используют органические источники углерода. Исключение составляют некоторые протисты, например эвглена зеленая, способная к автотрофному и гетеротрофному типам питания.
Автотрофы синтезируют органические соединения при фотосинтезе или хемосинтезе. Гетеротрофы получают органические вещества вместе с пищей.
(слайд SMART 2)
· А это что за процесс?
Процесс, получая из окружающей среды кислород и выведения в окружающую среду в газообразном состоянии некоторой части продуктов метаболизма организма
· Зачем необходим кислород в клетке?
Окисление - это любая реакция при которой электроны переходят от одного атома (или молекулы) к другому, это удаление электронов. Окисляясь, вещество либо соединяется с кислородом, либо теряет водород, либо теряет электроны.
· Попробуйте сформулировать, что такое выделение?
(выведение из организма продуктов жизнедеятельности)
· Как можно назвать совокупность протекающих в живых организмах химических превращений, обеспечивающих их рост, развитие процессы жизнедеятельности, воспроизведение потомства, активное взаимодействие с окружающей средой?
(Обмен веществ = метаболизм)
· Из каких двух частей (сторон) состоит обмен веществ?
(Пластический обмен и энергетический обмен)
3 А. Сегодня на уроке мы более подробно поговорим о метаболизме, его сторонах (частях), попробуем выяснить как связаны между собой эти части и почему у растений преобладает пластический обмен, а у животных энергетический.
На доске (слайд SMART 3) тема урока . МЕТАБОЛИЗМ.
Проблемные вопросы:
1. Как связаны между собой пластический и энергетический обмен?
2. Почему у растений преобладает пластический обмен, а у животных энергетический?
Какие же определения обмена веществ даны в глоссарии? Запишите одно из них.
А. Обмен веществ (метаболизм) — это совокупность взаимосвязанных процессов синтеза и расщепления, сопровождающихся превращением химических веществ клетки, а также поглощением и выделением энергии.
Б. Обмен веществ (метаболизм) - это совокупность ферментативных реакций, происходящих в клетке и обеспечивающих как расщепление сложных соединений, так и их синтез и взаимопревращение.
Термин «обмен веществ» вошёл в повседневную жизнь с тех пор, как врачи стали связывать избыточный или недостаточный вес, чрезмерную нервозность или, наоборот, вялость больного с повышенным или пониженным обменом. Для суждения об интенсивности метаболизма делают тест на основной обмен. Основной обмен - это показатель способности организма вырабатывать энергию.
Обмен веществ и энергии (метаболизм) осуществляется на всех уровнях организма: клеточном, тканевом и организменном. Он обеспечивает постоянство внутренней среды организма - гомеостаз - в непрерывно меняющихся условиях существования. В клетке протекают одновременно два процесса - это пластический обмен и энергетический обмен. Все процессы, связанные с пластическим и энергетическим обменом, катализируются ферментами.
Задание по вариантам
1 вариант.
Прочитайте текст
Пластический обмен.
Пластический обмен (ассимиляция) - это совокупность реакций анаболизма (биосинтеза), или создание сложных молекул из простых. Процессы анаболизма, происходящие в зелёных растениях с использованием солнечной энергии, имеют планетарное значение, играя решающую роль в синтезе органических веществ из неорганических (фотосинтез). Очень интенсивно анаболизм происходит в периоды роста: у животных — в молодом возрасте, у растений — в течение вегетационного периода. В клетке постоянно синтезируются белки из аминокислот, жиры из глицерина и жирных кислот, углеводы из моносахаридов, нуклеотиды из азотистых оснований и сахаров.Все реакции биосинтеза идут с поглощением энергии, которая освобождается при расщеплении молекулы АТФ, образовавшейся в ходе энергетического обмена.
Ответьте на вопросы.
- Что происходит с энергией?
- Что происходит с АТФ?
- Подготовьте общий ответ на поставленные вопросы.
2 вариант.
Прочитайте текст
Энергетический обмен.
Энергетический обмен или катаболизм - это совокупность реакций распада сложных органических соединений до более простых молекул или окисления какого-либо вещества, обычно протекающего с высвобождением энергии. Катаболические реакции лежат в основе диссимиляции: утраты сложными веществами своей специфичности для данного организма в результате распада до более простых. Расщепление органических веществ осуществляется в цитоплазме и митохондриях с участием кислорода.Ряд процессов диссимиляции ‒ дыхание , брожение и гликолиз ‒ занимает центральное место в обмене веществ. Энергия, освобождающаяся при распаде органических веществ, не сразу используется клеткой, а запасается в форме АТФ (аденозинтрифосфорной кислоты) и других высокоэнергетических соединений. АТФ — универсальный источник энергообеспечения клетки. Синтез АТФ происходит в клетках всех организмов в процессе фосфорилирования — присоединения неорганического фосфата к АДФ.
Ответьте на вопросы.
- Какие ещё термины употребляются при данном типе обмена.
- Что происходит с энергией?
- Что происходит с АТФ?
- Подготовьте общий ответ на поставленные вопросы..
|
Энергетический обмен |
|
Учащиеся каждого варианта заполняют таблицу, а затем формулируют ответ, дополняют его. Происходит обсуждение, в ходе которого формулируются и записываются ответы на проблемные вопросы.
(слайд SMART4)
4.Обобщение пройденного.
На основании всего сказанного учащиеся отвечают на проблемные вопросы.
Как связаны между собой пластический и энергетический обмен?
( Смысл ответа. Оба обмена связаны между собой через превращение веществ и энергии. Источником энергии в живых клетках, обеспечивающим все виды их деятельности, является аденозинтрифосфорная кислота (АТФ). Освобождающаяся при расщеплении АТФ энергия обеспечивает любые виды клеточных функций - движение, биосинтез, перенос веществ через мембраны и др. Так как запас АТФ в клетке невелик, то понятно, что по мере убыли АТФ содержание ее должно восстанавливаться. В действительности так и происходит. Биологический смыл остальных реакций энергетического обмена и состоит в том, что энергия, освобождающаяся в результате химических реакций окисления углеводов и других веществ, используется для синтеза АТФ, т. е. для восполнения ее запаса в клетке. )
Почему у растений преобладает пластический обмен, а у животных энергетический?
(Смысл ответа. Растения - автотрофы, они сами синтезируют органические вещества с использованием энергии света, которые используют для построения тела. Поэтому у них преобладает пластический обмен. Животные гетеротрофы, они используют вещества из пищи, которую расщепляют до простых молекул, а потом используют. У них преобладает энергетический обмен.)
Ответы записываются в тетрадь.
2. Закрепление материала.
· Установите соответствие между биологическим процессом и его свойством.
· (слайд SMART5)
3. Д.З. Рефлексия
При работе могут использоваться дополнительные слайды SMART6 и 7
ПЛАН-КОНСПЕКТ УРОКА
Тема: Ассимиляция и диссимиляция. Метаболизм.
ФИО Муратова Гульназ Раушановна
Место работы МБОУ «Нижнебишевская СОШ»
Должность учитель биологии
Предмет биология
6. Базовый учебник Биология. Введение в общую биологию и экологию. 9 класс: учеб. для общеобразовательных учреждений / А.А. Каменский,Е.А. Криксунов, В.В. Пасечник.- 11-е изд., стереотип.- М.: Дрофа, 2010
Цель урока:
Познакомить учащихся с понятием «обмен веществ в организме», ассимиляция, диссимиляция, метаболизм.
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, презентация.
Тип урока: изучение нового материала.
Формы работы учащихся: самостоятельная работа с учебником, индивидуальная работа у доски, фронтальная работа.
Ход урока
Организационный момент.
II . Повторение материала
Проверка правильности заполнения таблицы «Сравнение строения клеток эукариот и прокариот». (Ответ учащегося у доски.)
Фронтальная беседа по вопросам:
Какую роль выполняет спора у прокариот? Чем она отличается от спор эукариот?
Сравнивая строение и процессы жизнедеятельности эукариот и прокариот, выделите признаки, позволяющие предположить, какие клетки исторически более древние, а какие - более молодые.
Что такое ферменты? Какова их роль в организме?
Что такое обмен веществ? Приведите примеры обмена веществ в организме.
III. Изучение нового материала .
Задание: сравните два определения, найдите, есть ли в них отличие или они сходны. Чем вы это можете объяснить?
Обмен веществ складывается из двух взаимосвязанных процессов – анаболизма и катаболизма.
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.
1. При разрыве химических связей в молекулах органических соединений энергия высвобождается и запасается в виде 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.
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.
IV. Закрепление изученного материала.
Что такое ассимиляция? Приведите примеры реакций синтеза в клетке.
Что такое диссимиляция? Приведите примеры реакций распада в клетке.
Докажите, что ассимиляция и диссимиляция - две стороны единого процесса обмена веществ и энергии - метаболизма.
Задание. Установите соответствие между процессами, протекающими в клетках организмов, и их принадлежностью к ассимиляции или диссимиляции:
| Процессы, протекающие в клетках | Обмен веществ |
|
| 1. Испарение воды 2. Дыхание 3. Расщепление жиров 4. Биосинтез белков 5. Фотосинтез 6. Расщепление белков | 7.Расщепление 8. Биосинтез жиров 9.Синтез 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.
Домашнее задание: Изучить § 2.8 «Ассимиляция и диссимиляция. Метаболизм», ответить на вопросы в конце параграфа, повторить § 1.7.
"Введение в общую биологию и экологию. 9 класс". А.А. Каменский (гдз)
Ассимиляция и диссимиляция - противоположные процессы метаболизма
Вопрос 1. Почему Солнце - главнейший источник энергии на Земле?
Любая живая клетка, осуществляя многообразные процессы синтеза и распада веществ, подобна сложнейшему химическому комбинату. Для нормального протекания этих химических процессов необходим постоянный обмен веществ между клеткой и окружающей средой, а также постоянное превращение энергии в клетке. Получаемые извне белки, жиры, углеводы, витамины, микроэлементы расходуются клетками на синтез необходимых им соединений, построение клеточных структур. Однако для синтеза веществ необходима энергия. Главный источник энергии для живых организмов - Солнце.
Вопрос 2. Почему ассимиляция невозможна без диссимиляции, и наоборот?
Из поступающих в клетку компонентов пищи под действием биологических катализаторов, ферментов, синтезируются новые молекулы для замены израсходованных веществ, для построения органоидов. Весь набор реакций биологического синтеза веществ в клетке (биосинтеза) получил название ассимиляции, или пластического обмена.
Очевидно, что синтез каких-либо веществ невозможен без затрат энергии. Особенно интенсивно реакции ассимиляции происходят в растущей, развивающейся клетке. Важнейшими из таких реакций являются синтез белка и фотосинтез. Как же клетка получает энергию для реакций биосинтеза? Наряду с процессами синтеза новых веществ в клетках происходит постоянный распад запасенных при ассимиляции сложных органических веществ. При участии ферментов эти молекулы распадаются до более простых соединений; при этом высвобождается энергия. Чаще всего эта энергия запасается в виде аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ). Далее энергия АТФ используется для различных нужд клетки, в том числе и для реакций биосинтеза. Совокупность реакций распада веществ клетки, сопровождающихся выделением энергии, получила название диссимиляции.
Ассимиляция и диссимиляция - противоположные процессы: в первом случае вещества образуются, во втором - разрушаются. Но они тесно взаимосвязаны и друг без друга невозможны. Ведь если в клетке не будут синтезироваться и запасаться сложные вещества, то нечему будет распадаться, когда потребуется энергия. А если вещества не будут распадаться, то где взять энергию для синтеза необходимых веществ?
Таким образом, ассимиляция и диссимиляция - это две стороны единого процесса обмена веществ и энергии, получившего название метаболизма (гр. metabole - превращение).
Вопрос 3. Могли бы какие-либо живые существа выжить на Земле, если бы Солнце погасло?
Солнце является источником энергии для растений, которые благодаря хлорофиллу синтезируют органические вещества. Животные, грибы и бактерии используют эту органику для получения энергии АТФ, затрачиваемой ими для синтеза необходимых соединений, построения клеток. Без солнечной энергии они не смогли бы существовать. Многие виды бактерий, способные синтезировать необходимые им органические соединения из неорганических за счет энергии химических реакций окисления, происходящих в клетке, относятся к хемотрофам. Захватываемые бактерией вещества окисляются, а образующаяся энергия используется на синтез сложных органических молекул из СО 2 и Н 2 O. Этот процесс носит название хемосинтеза.
Важнейшую группу хемосинтезирующих организмов представляют собой нитрифицирующие бактерии. Исследуя их, С.Н. Виноградский в 1887 г. открыл процесс хемосинтеза
. Нитрифицирующие бактерии, обитая в почве, окисляют аммиак, образующийся при гниении органических остатков, до азотистой кислоты. Другие виды бактерий способны использовать энергию многих других реакций окисления-восстановления (серобактерии, железобактерии и др.). Микроорганизмы, обмен веществ которых не зависит от солнечной энергии, вполне могли бы выжить, если бы Солнце погасло.
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.
Гетеротрофы - организмы, использующие для получения энергии и поддержания жизнедеятельности готовые органические соединения. К гетеротрофам относятся все животные, грибы, большинство бактерий и растения-паразиты. Органические вещества с пищей поступают в организм, где начинаются процессы анаболизма и катаболизма для высвобождения энергии и получения необходимых веществ.