Ассимиляция в биологии – это что такое? Примеры ассимиляции и диссимиляции в природе. В чем суть метаболизма, ассимиляции и диссимиляции

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.

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.

Ассимиляция в биологии - это процесс, который играет важную роль в пищеварительной системе живого организма. Что же это такое? Допустим, вы сегодня съели еду, чтобы получить определенную энергию. Но вы когда-нибудь задумывались о том, как пища попадает из тарелки в клетки? После того как вы что-то съели, ваш организм начинает расщеплять пищу во время пищеварения, поглощает питательные вещества и распределяет их по клеткам во время ассимиляции, где они используются для роста и восстановления.

Что происходит после еды?

Чтобы понять, что такое усвоение пищи и ассимиляция в биологии, давайте сначала посмотрим, как мы перевариваем обычную еду. Возьмем такой пример, как чизбургер. Во время жевания происходит вымачивание, измельчение и превращение еды в болюс, который затем перемещается через пищевод в желудок, где уже сильные кислоты и ферменты разбивают его на части.

Углеводы и белки (булочка и мясо) начинают перевариваться раньше всех. Далее в тонком кишечнике жиры (сыр) начинают разрушаться до их отдельных компонентов, называемых жирными кислотами. На данный момент переваривание чизбургера завершено. Теперь пришло время, чтобы усвоить питательные вещества, поступившие в ваш организм.

Усвоение питательных веществ

Усвоение питательных веществ осуществляется в тонком кишечнике, который снабжен мелкими выступами, которые называются микроворсинками. Эти важные клетки принимают питательные вещества из кишечника и перекачивают его в кровь, которая доставляет их к телу. Чтобы понять этот процесс, давайте посмотрим на то, как конкретно усваиваются углеводы.

К тому времени, как углеводы, содержащиеся в булочке гамбургера, достигают тонкого кишечника, они разбиваются на сахар, известный как глюкоза. Микроворсинки содержат небольшие насосы, которые высасывают ее из просвета кишечника, и перемещают в его эпителиальные клетки. Однако, чтобы сахар поступил к остальной части тела, он должен войти в поток крови. Другая сторона кишечных эпителиальных клеток имеет еще один насос, который направляет глюкозу в кровеносные сосуды, которые окружают кишечник.

Слишком много глюкозы в крови может вызвать серьезные проблемы, поэтому часть ее доставляется в печень для хранения. Клетки этого жизненно важного органа хранят избыток сахара в виде гликогена. Оттуда глюкоза доставляется ко всем клеткам в организме, которые используют ее для создания клеточной энергии, или АТФ, необходимой для удовлетворения всех потребностей клеток и организма в целом. Питательные вещества - это не единственное, что необходимо для того, чтобы тело продолжало оставаться здоровым. Очень важным является достаточное употребление воды.

Ассимиляция в биологии - это что?

Биологическое усвоение представляет собой сочетание двух процессов, во время которых в клетки поставляются питательные вещества. Первый включает в себя поглощение витаминов, минералов и других химических веществ из пищи. В организме человека это делается с помощью физического (пероральное жевание и желудочное вспенивание) и химического распада (ферментов и кислот). Второй процесс, который называется биоассимиляцией, является химическим изменением веществ в крови, печени или клеточных выделениях.

Ассимиляция и диссимиляция в биологии

Диссимиляцией в биологии называют процесс распада органических соединений (белков, жиров, углеводов и т. д.) на простые вещества. Единство ассимиляции и диссимиляции обеспечивает обмен вещества и энергии, которая является краеугольным камнем жизнедеятельности и обеспечивает непрерывность обновления органического вещества в течение всего жизненного цикла организма.

Диссимиляция в растительных и животных организмах

Диссимиляция в растениях занимает центральное место в метаболизме целого ряда процессов, в том числе дыхания и гликолиза. Высвобождение энергии и используемый результат этих процессов необходим для существования жизненно важных признаков. Среди конечных продуктов диссимиляции лидирующие позиции занимают вода, газообразный диоксид углерода и аммиак.

Если у животных эти продукты в процессе накопления выделяются снаружи, то у растений углекислый газ (не в полной мере) и аммиак применяются для биосинтеза органики и являются исходным материалом для усвоения. Интенсивность процессов диссимиляции у растений изменяется в зависимости от стадии онтогенеза организма и зависит от некоторых других факторов.

Примеры биологической ассимиляции

Основным источником энергии для всего живого на планете является солнечное излучение. Все организмы, обитающие на Земле, могут быть разделены на автотрофные и гетеротрофные. Первая группа - это преимущественно зеленые растения, способные преобразовывать лучистую энергию от солнца и путем фотосинтеза получать органические соединения из неорганических веществ.

Остальные живые организмы, не считая некоторых микроорганизмов, способных получать энергию с помощью средств от химических реакций, усваивают уже сформированное органическое вещество и используют его в качестве источника энергии или в качестве структурного материала для создания органов. Время, когда происходит самая активная и интенсивная ассимиляция в биологии, - это молодой возраст у животных и вегетационный период у растений.

Метаболизм: единство двух процессов

Метаболизм представляет собой единство двух процессов: ассимиляции и диссимиляции. Усвоение является суммой всех процессов создания живой материи: поглощение клеткой веществ, поступающих в организм из окружающей среды, формирование более сложных химических соединений из более простых и так далее. Ассимиляция в биологии - это процесс, в котором клетки, использующие различные материалы, превращаются в живую материю. Диссимиляция - это разрушение живой материи, распад, расщепление веществ в клеточных структурах, в частности в белковых соединениях. Ассимиляция (примеры в природе - это фотосинтез, фиксация азота из почвы, поглощение питательных веществ при пищеварении) и диссимиляция неразрывно связаны между собой. Усвоение сопровождается увеличением процессов разрушения, которые, в свою очередь, подготавливают почву для ассимиляции.

"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.

оступившие в организм питательные вещества подвергаются сложным изменениям и превращаются в вещества самого организма, его тканей. Процессы образования из простых соединений (поступивших в организм из пищеварительного аппарата) в сложные , а также процессы роста и создания новых клеток и тканей называются пластическими процессами, а усвоение организмом питательных веществ называетсяассимиляцией . Ассимилируя питательные вещества, организм получает вместе с ними запас скрытой энергии.

Эта энергия может служить источником жизнедеятельности тканей. Например,сокращение мышцы происходит за счет скрытой энергии, полученной мышечной тканью вместе с ассимилированными веществами, и зависит от превращения скрытой энергии в механическую; повышение температуры мышцы происходит от превращения скрытой энергии в тепловую.

Одновременно в организме в связи с его работой происходит расщепление веществ, их частичное разрушение, в результате чего сложные вещества распадаются и окисляются до более простых. Процесс распада, разрушения веществ организма носит название диссимиляции . В процессе диссимиляции скрытая энергия превращается в действенную, главным образом механическую и тепловую. При этом в мышцах распадается гликоген и другие вещества и образуются продукты обмена (молочная, фосфорная кислоты и др.). Подвергаясь окончательному окислению, эти продукты обмена превращаются в углекислоту и воду и выделяются организмом.

Некоторая часть продуктов обмена может быть вновь использована организмом. Процессы ассимиляции ведут к накоплению веществ , увеличению их в организме; процессы диссимиляции ведут к уменьшению и трате запасов веществ и энергии .

В процессах ассимиляции и диссимиляции участвуют различные ферменты . Почти все происходящие в организме биологические процессы так или иначе связаны с их деятельностью. Каждый фермент активирует только определенные химические реакции. Сами ферменты образуются также в результате жизнедеятельности клеток и, следовательно, обмена веществ.

Нарушение деятельности ферментов влечет за собой тяжелые последствия для организма, вплоть до его гибели вследствие расстройства обмена веществ.

Ассимиляция и диссимиляция - два противоположных процесса, но оба они неразрывно связаны друг с другом. Если бы в организме прекратились процессы ассимиляции, то через некоторое время диссимиляция привела бы к полному истощению и разрушению тканей.

Вся совокупность процессов превращения веществ, протекающих в организме, включая процессы ассимиляции и диссимиляции, называется обменом веществ.

Подобна сложнейшему комбинату. Для протекания химических процессов в ней необходим постоянный обмен веществами и энергией между клеткой и окружающей средой.

Через плазматическую мембрану внутрь клетки непрерывно поступают белки, жиры, углеводы, и микроэлементы. Получаемые извне питательные вещества расходуются на синтез соединений, нужных , и построение клеточных структур. Но для любого синтеза необходима энергия.

Весь набор реакций биосинтеза веществ в клетке получил пластического обмена (ассимиляции, ). Особенно интенсивно он в развивающихся, растущих клетках.

Фотосинтез и биосинтез белка – важнейшие примеры реакций ассимиляции.

Наряду с процессами синтеза в клетках постоянно происходит распад запасенных органических веществ. При участии ферментов молекулы этих веществ расщепляются до более простых соединений, и при этом высвобождается энергия. Наиболее часто она запасается в виде АТФ – аденозинтрифосфорной кислоты, используемой далее для нужд клетки, и в том числе реакций биосинтеза.

Ассимиляция и диссимиляция – две стороны метаболизма

Процессы анаболизма и катаболизма тесно связаны между собой и не могут протекать друг без друга, ведь в первом случае происходит образование веществ с затратами энергии, а во втором – распад веществ с выделением и запасанием энергии. Если не синтезировать новые органические вещества, то и распадаться будет нечему, а в случае прекращения реакций распада и синтез станет невозможным из-за нехватки энергии. Поэтому реакции ассимиляции и диссимиляции – две единого процесса – метаболизма.

Реакции пластического и энергетического обмена всегда строго сбалансированы и скоординированы. Нарушение такого баланса приводит к заболеваниям как отдельных клеток, так и всего организма в целом.

При каких условиях протекают реакции метаболизма в клетке

Реакции метаболизма протекают при умеренных температурах, малых колебаниях . Вне живых организмов такие реакции были бы или вообще невозможны, или протекали бы очень медленно. Высокая скорость реакций в живых организмах обусловливается участием в них ферментов-катализаторов.

Благодаря высокой активности ферментов их требуется очень мало для обеспечения достаточной скорости метаболических процессов. Но поскольку они действуют избирательно, клетке требуется очень много различных видов ферментов.