Обмен веществ в живой природе это

Обмен веществ в живой природе это

Обмен веществ – это процессы поступления нужных организму веществ, их сложных превращений внутри и выведения ненужных веществ в окружающую среду. Эти процессы позволяют организмам расти и размножаться, сохранять свои структуры и отвечать на воздействия окружающей среды.

Гетеротрофы – (др.-греч. heteros – «различный» и trophos – «питание») – организмы, которые питаются готовыми органическими веществами и не способны синтезировать органические вещества из неорганических путём фотосинтеза или хемосинтеза.

Автотрофы — (др.-греч. αὐτός — сам + τροφή — пища) — организмы, синтезирующие органические вещества из неорганических.

*Ассимиляция (Образование веществ) — совокупность процессов синтеза веществ в живом организме.

*Диссимиляция (Разрушение веществ) — это комплекс химических реакций, в которых происходит постепенный распад сложных органических веществ до более простых.

Основная и дополнительная литература по теме урока

  1. Биология. Линия жизни. 5–6 класс / В. В. Пасечник, С. В. Суматохин, Г. С. Калинова, Г. Г. Швецов, З. Г. Гапонюк – М.: Просвещение, 2018.
  2. Биология в схемах и таблицах / А.Ю. Ионцева, А.В. Торгалов.
  3. Введение в биологию: Неживые тела. Организмы : учеб. Для уч – ся 5–6 кл. общеобразоват. учеб. заведений / А.И. Никишов. – М.: Гуманитар. изд. центр ВЛАДОС, 2012.
  4. Биология. Живой организм. 5 – 6 классы: учебник для общеобразовательных учреждений с приложением на электронном носителе / Л. Н. Сухорукова, В. С. Кучменко, И. Я. Колесникова. – М.: Просвещение, 2013.
  5. Биология. Обо всем живом. 5 класс: учебник / С. Н. Ловягин, А. А. Вахрушев, А. С. Раутиан. – М.: Баласс, 2014.

Теоретический материал для самостоятельного изучения

С момента рождения и до смерти в организме происходит обмен веществ и энергии. Для этого из окружающей среды в любой живой организм какие – то вещества должны поступать, а какие – то должны выделяться. Но за счёт каких процессов это возможно? Сегодня на уроке мы будем искать ответ на этот вопрос.

Мы восхищаемся великим разнообразием живых существ. Все они отличаются друг от друга цветом, формой, величиной, строением. Но объединяет всех их одно – жизнь.

Проникнуть в тайны жизни человек пытался давно. Было доказано, что различие между живой и неживой природой заключается в особом строении живого существа и в специфических химических процессах, постоянно происходящих между организмом и внешней средой. Совокупность этих процессов и представляет собой основу жизни.

Источник



Обмен веществ в живой и неживой природе

Мы еще не выразили тепловой эффект химической реакции Q через участников реакции при полном описании. Нетрудно видеть, что тепловой эффект химической реакции легко выражается через фотоны. Алгебраическая сумма поглощенных и излученных фотонов дает выражение для теплового эффекта реакции.

В нашем описании отсутствует понятие ЭНЕРГИИ АКТИВАЦИИ; роль этой величины играет энергия первого фотона, обладающего «ЧАСТОТОЙ ФОТОЭФФЕКТА». В экзотермических реакциях энергия этого фотона МЕНЬШЕ, чем энергия выделившихся фотонов. В эндотермических реакциях энергия первого фотона БОЛЬШЕ, чем энергия выделившихся фотонов. Из этого следует, что эндотермические реакции предполагают использование дальнего ультрафиолета, которого сейчас на поверхности планеты практически нет. По утверждению В.И.Вернадского вся атмосфера Земли биогенного происхождения. Это означает, что в отсутствии Жизни этот ультрафиолет доходил до поверхности планеты и мог обеспечить протекание реакций синтеза %

Глава 5

Отклонение такого основного явления, каким является живое вещество в его воздействии на биосферу, от принципа Карно указывает, что жизнь не укладывается в посылки, в которых энтропия установлена.
В.И.Вернадский

Обмен веществ в живой и неживой природе. Принципиальные различия. Вынужденные процессы. Доминирующие процессы. Биосфера как отличительный признак живого. Альтернатива: «Порядок — хаос» или «свободная и связная мощность». Постулаты Бауэра и автоколебания. О принципе Лешателье. Сохранение биологического вида. Сохранение и усиление мощности. Направления изменения мощности. Переход от классической термодинамики к электродинамике Г.Крона. О неримановой динамике. О материально-энергетическом балансе всего живого.

Кажущиеся трудности в понимании ПРОЦЕССА органической жизни проистекают из того, что органическая жизнь есть не ПРЕДМЕТ, не ВЕЩЬ, которую можно подержать в руках, а ПРОЦЕСС ОБМЕНА ВЕЩЕСТВ.

Известно, что сам по себе обмен веществ имеет место повсеместно как в явлениях ЖИВОЙ, так и в НЕЖИВОЙ ПРИРОДЕ. Он может быть специфическим признаком живой природы, если указана ПРОТИВОПОЛОЖНОСТЬ направления этого процесса в явлениях неживой и живой природы.

Термин «ПРОТИВОПОЛОЖНОСТЬ» здесь не случаен, так как нам необходимо найти такой признак обмена веществ, который охватывает ВСЕ ЯВЛЕНИЯ ОРГАНИЧЕСКОЙ ЖИЗНИ НА ПРОТЯЖЕНИИ ВСЕЙ ЕЕ ЭВОЛЮЦИИ И НЕ ОХВАТЫВАЕТ ЭВОЛЮЦИИ НЕЖИВОЙ ПРИРОДЫ.

Хотя обмен веществ и считается одним из признаков жизни — это правда, но не вся правда. Результат обмена веществ имеет два противоположных результата:

· · либо следствием обмена веществ является УВЕЛИЧЕНИЕ СВОБОДНОЙ ЭНЕРГИИ,

· · либо следствием обмена веществ является УМЕНЬШЕНИЕ СВОБОДНОЙ ЭНЕРГИИ.

Источник

Обмен веществ в живой и неживой природе

Кажущиеся трудности в понимании ПРОЦЕССА органической жизни проистекают из того, что органическая жизнь есть не ПРЕДМЕТ, не ВЕЩЬ, которую можно подержать в руках, а ПРОЦЕСС ОБМЕНА ВЕЩЕСТВ.

Читайте также:  Озон в природе образуется в результате

Известно, что сам по себе обмен веществ имеет место повсеместно как в явлениях ЖИВОЙ, так и в НЕЖИВОЙ ПРИРОДЕ. Он может быть специфическим признаком живой природы, если указана ПРОТИВОПОЛОЖНОСТЬ направления этого процесса в явлениях неживой и живой природы.

Термин "ПРОТИВОПОЛОЖНОСТЬ" здесь не случаен, так как нам необходимо найти такой признак обмена веществ, который охватывает ВСЕ ЯВЛЕНИЯ ОРГАНИЧЕСКОЙ ЖИЗНИ НА ПРОТЯЖЕНИИ ВСЕЙ ЕЕ ЭВОЛЮЦИИ И НЕ ОХВАТЫВАЕТ ЭВОЛЮЦИИ НЕЖИВОЙ ПРИРОДЫ.

Хотя обмен веществ и считается одним из признаков жизни — это правда, но не вся правда. Результат обмена веществ имеет два противоположных результата:

§ либо следствием обмена веществ является УВЕЛИЧЕНИЕ СВОБОДНОЙ ЭНЕРГИИ,

§ либо следствием обмена веществ является УМЕНЬШЕНИЕ СВОБОДНОЙ ЭНЕРГИИ.

2. Принципиальные различия

В эволюции неживой природы, предшествовавшей возникновению жизни, доминировали процессы УМЕНЬШЕНИЯ СВОБОДНОЙ ЭНЕРГИИ, что приняло форму ВТОРОГО ЗАКОНА ТЕРМОДИНАМИКИ. В эволюции живой природы доминируют процессы, которые приводят к УВЕЛИЧЕНИЮ СВОБОДНОЙ ЭНЕРГИИ, что справедливо для всех форм жизни, включая явления ОБЩЕСТВЕННОЙ ЖИЗНИ. В обыденной жизни этот принцип приводит к росту энерговооруженности труда, которая и наблюдается как РОСТ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ТРУДА (в первом приближении). Само собою разумеется, что это термодинамически ВЫНУЖДЕННЫЙ процесс, который не может протекать самопроизвольно, но поток лучистой энергии Солнца мощностью 10 14 квт и обеспечивает подходящие условия для подобного "принуждения".

Источник

Обмен веществ в живых организмах

Что такое жизнь

Обмен веществ в живых организмах

На потемневших от времени кусках пергамента, на глиняных табличках и листах папируса находят записанные древними мудрецами мысли о том, что такое жизнь и как она возникла. Листы папируса и пергамента. Изображению и объяснению жизни немало строк посвятили писатели и поэты. В тайны ее на протяжении многих столетий упорно и последовательно проникают ученые. Из одних лишь определений, что такое жизнь, можно было бы составить толстую книгу. Во многих высказываниях древних содержались верные наблюдения, отражающие многообразие проявлений жизни, но не было главного — общего признака, характерного для любой ее формы. Этим признаком, присущим всем живым организмам — от простейших микробов до самых высокоорганизованных существ и является обмен веществ в живых организмах, постоянное самообновление составных частей тела организма. Современные достижения биохимии, физиологии и других наук полностью подтвердили правильность этого утверждения. Все другие свойства жизни, например, раздражимость, то-есть способность отвечать на воздействия среды, рост, развитие, размножение и другие, — лишь различные проявления жизни, вытекающие из основного ее свойства — самообновления.

Самообновление живых организмов

Диссимиляция и ассимиляция

Изменение обмена веществ живых организмов

Зародыш зерна

Ростки пшеницы

Вот по полю прошли сеялки, рядками зарывая в землю зерна пшеницы. Зерна пропитались влагой, согрелись в теплой земле, и скрытая в их зародышах жизнь пришла в активное движение. Питательные вещества зерна пошли на питание зародыша. Крахмал, например, превратился в сахар и стал пищей для «проснувшихся» клеток. Быстро начали делиться клетки зародыша. Раздвигая комочки земли, потянулся вверх, ближе к свету, упругий росток; упорно пробивается вниз корешок. Пока росток не пробился к свету, молодое растеньице, подобно человеку и животным, подобно бесхлорофилловым не зеленым растениям, питается органическими веществами, заготовленными материнским растением. Ростки пшеницы. Но вот росток пшеничного зернышка поднялся к поверхности, навстречу солнечному свету, пробил острой вершинкой последний комочек земли, и вместе с другими такими же росточками выбрался на поверхность. И тотчас же он принял сначала чуть буроватую окраску, а затем в его клеточках мельчайшими изумрудами зазеленели хлорофилловые зерна. Зазеленело и пшеничное поле. Отныне пища зеленого растения — не готовый крахмал, белок и жиры, отложенные в пшеничном зерне, а углекислый газ, добываемый из воздуха листьями и другими содержащими хлорофилл зелеными частями растений, и вода с минеральными солями, извлекаемая из почвы корнями. Растение «встало на свои собственные ноги». Оно теперь не только изготовляет вещества, необходимые для жизнедеятельности клеток своего тела, но и накапливает большие запасы белков, углеводов, жиров и других органических веществ за счет использования энергии солнца.

Химический состав живых тел

Морские водоросли

Коротко познакомимся с химическим составом живых тел. Большинство химических элементов таблицы Менделеева обнаружено в телах живых организмов. Все они, вероятно, участвуют в процессах жизни, однако роль их далеко не одинакова. Одни из этих элементов имеют преимущественное значение в построении тела организма, другие играют определенную роль в его дыхании, питании, выделении и других жизненных процессах. Некоторые элементы придают особые свойства тканям. Фосфор, например, входит в состав мозга и костного скелета, в костях имеется также кальций, в хлорофилле зеленых растений содержится магний, но хлорофилл не может образоваться без участия железа. Иногда для исследователя обнаружение в тканях организма того или иного химического элемента является полной неожиданностью. Например, некоторые водоросли моря накапливают в своем теле заметное количество йода хотя в морской воде обнаруживаются лишь следы этого элемента? Морские водоросли — промышленное сырье для получения йода. Морские водоросли — промышленное сырье для получения йода. Почему в тканях обыкновенного подсолнечника, или в зерне кукурузы концентрация золота значительно большая, чем в почве, на которой они растут? Ученые академики В. И. Вернадский и А. П. Виноградов — установили, что более 60 процентов химических элементов тесно связано с жизнью организмов. Иногда ничтожное прибавление к пище соединений, содержащих тысячные и даже миллионные доли процента таких элементов, как бор, марганец, медь, цинк, бром, мышьяк, кобальт, стронций и другие, повышает жизнедеятельность организма, усиливает обмен веществ. На этом основан применяемый для повышения урожайности полей, садов и огородов метод так называемого микроудобрения почвы. В почву вносят ничтожно малое количество веществ, содержащих те или иные элементы, и этим улучшают условия питания растений. Можно с уверенностью сказать, что все существующие на земле химические элементы участвуют в процессах жизни. Однако основу живого организма составляют не все химические элементы. Из них можно выделить десять — двенадцать, играющих более заметную роль в процессах жизни; первое же место по значению принадлежит всего-навсего четырем: углероду, водороду, кислороду и азоту. Эти элементы получили даже особое название — элементов-органогенов. Все многообразие органических веществ, имеющихся в составе живых тел, образуют прежде всего эти четыре элемента, входящие в три главные группы органических соединений — белков, жиров и углеводов. Говоря о химическом составе основных органических ве­ществ, следует сказать несколько слов и об особенностях эле­ментов, составляющих эти вещества.

Читайте также:  У природы есть своя единая жизнь тайная неуловимая гдз

Белки

Птица пеликан

Белки, углеводы, жиры и другие органические, а также минеральные вещества участвуют в процессе жизнедеятельности организмов, но основой жизни являются белки. Протоплазма клеток — это прежде всего разнообразные белки, не представляющие, однако, какого-то случайного скопления, а являющиеся сложными системами белков и других веществ. Эти системы возникли в результате очень длительного процесса развития живого вещества. И из этих трех групп органических веществ важнейшую роль в жизни играют белки. С ними и их свойствами связаны все проявления жизни. Деятельная часть зеленых растений представляет собой живые клетки; состоящие из протоплазмы, которая также является сочетанием различных белков. Конечно, углеводы, жиры и другие вещества тоже участвуют в жизненных процессах, но ведущая роль принадлежит белкам. Белки исключительно разнообразны. Из различных белков состоят протоплазма клеток, мышцы, сухожилия, связки, стен­ки сосудов, внутренние органы, рога, копыта, когти, кожа и во­лосы животных. Из различных белков состоят все живые организмы. Много белка в молоке, в семенах и плодах не­которых растений и т. д. Однако, несмотря на то что по своему внешнему виду и свойствам все эти белки мало похожи друг на друга, они имеют единый элементарный химический состав (состоят из углерода, водорода, кислорода и азота) и определенное, свойственное только белкам, строение молекул. Кроме перечис­ленных четырех элементов, в белки нередко входят и некоторые другие, например фосфор, железо, магний и т. д. Понять многообразие и сложность жизни можно, лишь проследив законы развития белкового вещества. Наука биохимия, изучает химизм веществ живых организмов. Белки — самые сложные из встречающихся в природе веществ. Сложность вещества определяется количеством и разнообразием атомов, входящих в состав частицы этого вещества — молекулы. Чем больше атомов в молекуле, тем больше ее молекулярный вес. О сложности строения белковых молекул можно судить по их молекулярному весу. Так, например, молекулярный вес воды равен 18, обыкновенной поваренной соли — 58,5, сахара из свеклы — 342, а белка куриного яйца — 43 000. Есть белки, молекулярный вес которых достигает сотен тысяч и даже миллионов! Поэтому белковую молекулу по сравнению с молекулами других веществ называют молекулой-гигантом. Это обстоятельство наряду с особенностями углеродной цепочки, составляющей основу белковой молекулы, в значительной степени определяет подвижность белка, способность изменяться в зависимости от условий среды. В белковой молекуле всегда имеются такие группы атомов, которые легко присоединяют к себе из окружающей среды новые группы атомов, и такие; которые молекула отдает в окружающую среду. Подвижность белков и является одной из основных причин их безграничного разнообразия в природе. Белковая молекула в процессе ассимиляции непрерывно воспроизводит — точнее говоря, восстанавливает себя: атомы этой молекулы постоянно располагаются в ней определенным образом. Белок, распадаясь, вновь создает белок, подобный себе. Распад вещества живого организма неуклонно ведет к возникновению подобного же вещества. В этом проявляется основное свойство самообновления белковых тел. Академик А. И. Опарин пишет:

Углеводы

Углерод

Зеленые растения содержат соединения углерода

Действительно, всякая жизнь неизбежно связана с углеро­дом. Используем ли мы древесину для построек или других на­добностей, изготовляем ли одежду, обувь, пищу, вдыхаем ли аромат цветов, — везде мы имеем дело с соединениями углеро­да. Зеленые леса, луга, поля — это прежде всего углерод. Зеленые растения содержат соединения углерода. В сухом веществе растения по весу около половины составляет углерод (в среднем 45 процентов). Известно, что при нагревании древесины без доступа возду­ха в конечном счете остается только углерод с небольшой при­месью золы, то-есть минеральных веществ. Но если сжечь древесный уголь на воздухе, останется лишь зола. Углерод же дре­весного угля, соединившись при сгорании с кислородом возду­ха, образовал бесцветный углекислый газ, который улетучился. В воздухе всегда находится ничтожная примесь углекислого газа — всего около 0,03 процента по объему. Однако эта не­большая примесь и является для растений источником углеро­да, идущего на построение белков, жиров, углеводов и других органических веществ. Бесконечное множество самых разнообразных углеродных соединений, которые встречаются в природе, объясняется преж­де всего свойствами углерода. Дело в том, что атомы углерода легко вступают в соедине­ния друг с другом, образуя при этом «углеродные цепочки». Установлено, что уже на ранней ступени остывания звезд воз­никает так называемый бикарбон — вещество, молекула кото­рого состоит из двух атомов углерода. По мере дальнейшего остывания звезд образуются все более сложные углеродные со­единения. Углерод, составляющий как бы основу, «скелет», органических молекул, присоединяет к себе атомы и группы атомов, содержащих водород, кислород и азот. Если «углеродные цепочки» присоединяют к себе атомы во­дорода и кислорода, то возникают молекулы углеводов, жиров и других безазотистых углеродных соединений. Но самые заме­чательные соединения образуются, когда «углеродная цепоч­ка», кроме групп атомов, содержащих водород и кислород, при­соединяет атомные группы, содержащие азот. Создаются азо­тистые вещества типа белков, которые в результате дальнейше­го развития и усложнения могут превратиться в белковые тела, обладающие таким свойством жизни, как обмен веществ.

Читайте также:  Как сберечь живую природу

Водород и кислород

Красивый водопад

Растения не испытывают недостатка также в водороде и кислороде. Вода и кислород входят в состав всех растений. Но роль этих элементов не ограничивается тем, что они входят вместе с углеродом и азотом в состав белков, углеводов и других органических веществ. Водород и кислород образуют воду, а вода в процессе жизнедеятельности организмов имеет очень важное значение. Она входит в состав протоплазмы клеток, при ее посредстве совершается взаимодействие различных белков и других веществ в организме. Вода также обеспечивает обмен веществ в живых организмах и их взаимодействие с окружающей средой.

Источник

Обмен веществ в организмах живых существ.

Метаболизм или обмен веществ – это полный комплекс химических реакций и процессов, которые протекают в живой клетке, обеспечивающих ее жизнедеятельность, рост, деление и взаимодействие с внешней средой.

Именно правильный обмен веществ обеспечивает расщепление и усвоение молекул веществ, из которых состоят клетки или необходимых для функционирования, разрушения, обновления клеток и межклеточного вещества. Благодаря правильному метаболизму за 80 суток обновляется тканевой покров организма, белки мышечных волокон обновляются за 180 дней, клетки печени и сыворотка крови обновляется за 10 дней, а некоторые печеночные ферменты – всего за 2-4 часа.

Метаболизм неразрывно связан с процессом превращения энергии. В результате химических реакций потенциальная энергия из сложных органических молекул превращается в другие виды энергии, которая используется для всех процессов жизнедеятельности клеток. Все эти процессы протекают при участии катализаторов – ферментов. У каждого вида живых организмов метаболизм является уникальным, свойственным только этому виду. Обмен веществ каждого вида обусловлен прежде всего условиями его обитания и существования в целом.

Обмен веществ состоит из двух основных процессов, которые неразрывно связаны друг с другом и протекают одновременно:

  • Анаболизм (ассимиляция);
  • Катаболизм (диссимиляция).

Анаболизм (пластический обмен) – это процессы синтеза (построения) сложных органических молекул из более простых, получаемых в результате катаболизма.

Катаболические процессы – это комплекс химических реакций по расщеплению крупных молекул до более мелких, которые могли бы пройти в клетку. При этом одновременно выделяется энергия, которую организмы запасают обычно в молекулах АТФ (аденозинтрифосфорной кислоты). Катаболизм обычно протекает во время окислительных или гидролитических реакций. При этом, такие процессы протекают как при участии кислорода (дыхание, аэробный путь), так и без его участия (брожение, гликолиз – анаэробный путь).

В зависимости от типа обмена веществ существует два типа живых организмов:

1) Гетеротрофы – это организмы, которые синтезируют органические соединения за счет продуктов, которые образуются в результате катаболизма и энергии, выделяющейся в процессе этого. Начальным сырьем для образования тканей таких организмов являются простые органические вещества. Из этих соединений каждая клетка в отдельности синтезирует нужные для нее соединения. Таким образом, синтез белка может происходить на месте (гликоген синтезируется напрямую в мышцах, а не поставляется с кровью из печени).

2) Автотрофы – это организмы, которые могут совершать синтез органических соединений из углекислого газа с помощью реакций окислений (хемосинтез) и солнечного света (фотосинтез). Такими организмами являются некоторые виды бактерий и зеленые растения.

С развитием живых организмов в течение эволюции системы регуляции стали более сложными и упорядоченными. Сегодня у высокоразвитых организмов имеются дополнительные регуляторные гормональные механизмы и нервные механизмы, которые либо напрямую действуют на синтез ферментов или на сами ферменты, а также могут влиять на чувствительность клеток к тому или иному ферменту.

Источник