Федеральное агентство по
образованию
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО
ОБРАЗОВАНИЯ
«ФГБОУ ВПО Удмуртский Государственный
Университет»
РЕФЕРАТ
по дисциплине «Общая биология»
Анаболизм
Преподаватель: Тычинин В.А.
Выполнила: студентка 812(б)группы Чиркова
С.П.
Ижевск 2012
Содержание.
- Введение...………………………………………………………………….3
- Анаболизм, его особенности...……………………………………………4
- Биосинтез белка..……………………………………………………….4
- Биосинтез углеводов....………………………………………………....5
- Биосинтез липидов……………………………………………………...6
- Заключение…………………………………………………………………7
- Литература и электронные ресурсы………………………………………8
- Введение.
Одним из важных процессов
в организме человека и не только
является метаболизм (обмен
веществ) — набор химических реакций,
которые возникают в живом организме для
поддержания жизни. Эти процессы позволяют
организмам расти и размножаться, сохранять
свои структуры и отвечать на воздействия
окружающей среды. Благодаря обмену веществ происходит
расщепление и синтез молекул, входящих
в состав клеток, образование, разрушение
и обновление клеточных структур и межклеточного
вещества.
Обмен веществ неотделим от процессов
превращения энергии: потенциальная энергия
химических связей сложных органических
молекул в результате химических превращений
переходит в другие виды энергии, используемой
на синтез новых соединений, для поддержания
структуры и функции клеток, температуры
тела, для совершения работы и т. д. Все
реакции обмена веществ и превращения
энергии протекают при участии биологических
катализаторов — ферментов. У самых разных
организмов обмен веществ отличается
упорядоченностью и сходством последовательности
ферментативных превращений, несмотря
на большой ассортимент химических соединений,
вовлекаемых в обмен. В то же время для
каждого вида характерен особый, генетически
закреплённый тип обмена веществ, обусловленный
условиями его существования.
Процессы обмена веществ и энергии подвержены
регуляции, причем существует множество
регулирующих механизмов. Главнейшим
механизмом регуляции метаболизма является
контроль количества ферментов. К числу
регулирующих механизмов относят также
контроль скорости расщепления субстрата
ферментами, а также контроль каталитической
активности ферментов. Метаболизм подвержен
так называемому обратному аллостерическому
контролю, заключающемуся в том, что во
многих биосинтетических путях первая
реакция может быть ингибирована (подавлена)
конечным продуктом. Можно сказать, что
такое ингибирование происходит по принципу
обратной связи. В регуляции обмена веществ
и энергии имеет значение и то, что метаболические
пути синтеза и распада почти всегда разобщены,
причем у эукариотов это разобщение усиливается
компартментализацией клеток. Например,
местом окисления жирных кислот в клетках
являются митохондрии, тогда как их синтез
происходит в цитозоле. Многие реакции
метаболизма подвержены некоторой регуляции
со стороны так называемого энергетического
статуса клетки, показателем которого
является энергетический заряд, определяемый
суммой молярных фракций АТФ и АДФ. Энергетический
заряд в клетке всегда постоянен. Синтез
АТФ ингибируется высоким зарядом, тогда
как использование АТФ стимулируется
таким же зарядом.
Метаболизм обычно делят на две стадии:
в ходе катаболизма
сложные органические вещества деградируют
до более простых; в процессах анаболизма
с затратами энергии синтезируются такие
вещества, как белки, сахара, липиды и нуклеиновые
кислоты.Подробнее остановимся на процессе
анаболизма(ассимиляции).
- Анаболизм, его особенности.
Анаболизм — совокупность
метаболических процессов биосинтеза
сложных молекул с затратой энергии.
Сложные молекулы, входящие в состав
клеточных структур, синтезируются
последовательно из более простых
предшественников. Анаболизм включает
три основных этапа, каждый из которых
катализируется специализированным ферментом.
На первом этапе синтезируются молекулы-предшественники,
например, аминокислоты, моносахариды,
терпеноиды и нуклеотиды. На втором этапе
предшественники с затратой энергии АТР
преобразуются в активированные формы.
На третьем этапе активированные мономеры
объединяются в более сложные молекулы,
например, белки, полисахариды, липиды
и нуклеиновые кислоты.
Не все живые организмы могут синтезировать
все биологически активные молекулы. Автотрофы
(например, растения) могут синтезировать
сложные органические молекулы из таких
простых неорганических низкомолекулярных
веществ, как углекислый газ и вода. Гетеротрофам
необходим источник более сложных веществ,
таких как моносахариды и аминокислоты,
для создания более сложных молекул. Организмы
классифицируют по их основным источникам
энергии: фотоавтотрофы и фотогетеротрофы
получают энергию из солнечного света,
в то время как хемоавтотрофы и хемогетеротрофы
получают энергию из неорганических реакций
окисления.
- Биосинтез белка.
Биосинтез белка — сложный
многостадийный процесс синтеза
полипептидной цепи из аминокислот,
происходящий на рибосомах с участием
молекул мРНК и тРНК. Процесс биосинтеза
белка требует значительных затрат энергии.
Биосинтез белка происходит в два этапа.
В первый этап входит транскрипция и процессинг
РНК, второй этап включает трансляцию.
Во время транскрипции
фермент РНК-полимераза синтезирует молекулу
РНК, комплементарную последовательности
соответствующего гена (участка ДНК). Терминатор
в последовательности нуклеотидов ДНК
определяет, в какой момент транскрипция
прекратится. В ходе ряда последовательных
стадий процессинга из мРНК удаляются
некоторые фрагменты, и редко происходит
редактирование нуклеотидных последовательностей.
После синтеза РНК на матрице ДНК происходит
транспортировка молекул РНК в цитоплазму.
В процессе трансляции информация, записанная
в последовательности нуклеотидов переводится
в последовательность остатков аминокислот. Процессинг РНК:
между транскрипцией и трансляцией молекула
мРНК претерпевает ряд последовательных
изменений, которые обеспечивают созревание
функционирующей матрицы для синтеза
полипептидной цепочки. К 5΄-концу присоединяется
кэп, а к 3΄-концу поли-А хвост, который
увеличивает длительность жизни иРНК.
С появлением процессинга в эукариотической
клетке стало возможно комбинирование
экзонов гена для получения большего разнообразия
белков, кодируемым единой последовательностью
нуклеотидов ДНК, — альтернативный сплайсинг. Трансляция заключается
в синтезе полипептидной цепи в соответствии
с информацией, закодированной в матричной
РНК. Аминокислотная последовательность
выстраивается при помощи транспортных
РНК, которые образуют с аминокислотами
комплексы — аминоацил-тРНК. Каждой аминокислоте
соответствует своя тРНК, имеющая соответствующий
антикодон, «подходящий» к кодону мРНК.
Во время трансляции рибосома движется
вдоль мРНК, по мере этого наращивается
полипептидная цепь. Энергией биосинтез
белка обеспечивается за счёт АТФ.Готовая
белковая молекула затем отщепляется
от рибосомы и транспортируется в нужное
место клетки. Для достижения своего активного
состояния некоторые белки требуют дополнительной
посттрансляционной модификации.
- Биосинтез углеводов.
Биосинтез углеводов рассмотрим
на примере образования глюкозы. Глюконеогенез — процесс
образования в печени и отчасти в корковом
веществе почек (около 10 %) молекул глюкозы
из молекул других органических соединений
— источников энергии, например свободных
аминокислот, молочной кислоты, глицерина.
Свободные жирные кислоты у млекопитающих
для глюконеогенеза не используются.
Стадии глюконеогенеза повторяют стадии
гликолиза в обратном направлении и катализируются
теми же ферментами за исключением 4 реакций:
- Превращение пирувата в оксалоацетат (фермент пируваткарбоксилаза)
- Превращение оксалоацетата в фосфоенолпируват (фермент фосфоенолпируваткарбоксикиназа)
- Превращение фруктозо-1,6-дифосфата в фруктозо-6-фосфат (фермент фруктозо-1,6-дифосфатаза)
- Превращение глюкозо-6-фосфата в глюкозу (фермент глюкозо-6-фосфатаза)
Суммарное уравнение глюконеогенеза:
2 CH3COCOOH + 4ATP + 2GTP + 2NADH.H+ + 6 H2O = C6H12O6 + 2NAD + 4ADP
+ 2GDP + 6Pn.
Роль в организме:при голодании
в организме человека активно используются
запасы питательных веществ (гликоген,
жирные кислоты). Они расщепляются до аминокислот,
кетокислот и других неуглеводных соединений.
Большая часть этих соединений не выводится
из организма, а подвергаются реутилизации.
Вещества транспортируются кровью в печень
из других тканей, и используются в глюконеогенезе
для синтеза глюкозы — основного источника
энергии в организме. Таким образом при
истощении запасов организма, глюконеогенез
является основным поставщиком энергетических
субстратов.
У растений же образование глюкозы происходит
при фотосинтезе. Фотосинтез — это сложный процесс
преобразования энергии солнечного света
в энергию химической связи в виде АТФ
и последующий синтез молекул глюкозы
из СО2 и Н20. Его суммарное уравнение можно
записать следующим образом: 6СО2
+ 6Н20 =С6Н1206 + 602.
- Биосинтез липидов.
Для синтеза нейтрального
жира необходим глицерин в активной
форме - глицерол-3-фосфат (фосфоглицерин).
Глицерол-3-фосфат может быть получен двумя
способами:
- Путем активации глицерина с помощью глицеринкиназы.
- Путем восстановления фосфодиоксиацетона, полученного при распаде глюкозы.
Кроме глицерина, для синтеза
нейтрального жира необходимы жирные
кислоты в активной форме. Активная
форма любой жирной кислоты - Ацил-КоА.
Образуется при участии фермента
ацил-КоА-синтазы.
Здесь наблюдается глубокий распад АТФ
до АМФ. АМФ не может вступить в окислительное
фосфорилирование. Поэтому существует
реакция: АТФ + АМФ ( 2АДФ). Поэтому затраты
на активацию молекулы жирной кислоты
эквивалентны затрате двух АТФ. Следующим
этапом на пути синтеза жира является
реакция образования фосфатидной кислоты.
Реакция катализируется ключевым ферментом
липогенеза - глицерол-3-фосфатацилтрансферазой.
Для этого фермента нет аллостерических
эффекторов, но обнаружен адипсин (ацилстимулирующий
белок), который облегчает взаимодействие
Ацил-КоА с ферментом. Адипсин является
продуктом протеолиза одного из компонентов
системы комплемента. Относится к гормонам
местного действия, так как вырабатывается
в жировой ткани и действует там же.
Две последующие реакции являются завершающими
в синтезе триацилглицерина. Реакции синтеза
не зависят от того, каково происхождение
веществ - участников реакций.
Жир может синтезироваться как из продуктов
распада жира, так и из углеводов. Синтез
эндогенного жира из углеводов протекает
в печени и в жировой ткани. Ацил-КоА синтезируется
из Ацетил-КоА. ГБФ-путь распада углеводов
обеспечивает синтез энергией. Образование
Ацетил-КоА происходит в матриксе митохондрий.
Синтез жирных кислот идет в цитоплазме
на мембранах эндоплазматического ретикулума
путем постепенного удлинения ацетил-КоА
на 2 углеродных атома за каждый цикл. Удлинение
высших жирных кислот, содержащих более
16 углеродных атомов, идет путем реакций,
обратных -окислению. Однако реакции синтеза
жирных кислот до 16 углеродных атомов
принципиально отличаются от реакций,
обратных -окислению. Они протекают обходным
обратным путем.
- Заключение.
Анаболи́зм или пластический
обмен — совокупность химических
процессов, составляющих одну из сторон
обмена веществ в организме, направленных
на образование составных частей клеток
и тканей.Анаболизм взаимосвязан с катаболизмом,
так как продукты распада различных соединений
могут вновь использоваться при анаболизме,
образуя в иных сочетаниях новые вещества.
Процессы анаболизма, происходящие в зелёных
растениях(Фотосинтез), имеют планетарное
значение, играя решающую роль в синтезе
органических веществ из неорганических.
Анаболизм включает в себя процессы синтеза
аминокислот, моносахаридов, жирных кислот,
нуклеотидов, полисахаридов, макромолекул
белков, нуклеиновых кислот, АТФ.
В результате пластического обмена из
питательных веществ, поступающих в клетку,
строятся свойственные организму белки,
жиры, углеводы, которые, в свою очередь,
идут уже на создание новых клеток, их
органов, межклеточного вещества.
- Литература и электронные ресурсы.
- http://bioenc.ru/7obmen-veschestv/289-anabolizm-i-katabolizm
- http://ru.wikipedia.org/wiki/%CC%E5%F2%E0%E1%EE%EB%E8%E7%EC#.D0.90.D0.BD.D0.B0.D0.B1.D0.BE.D0.BB.D0.B8.D0.B7.D0.BC
- http://ru.wikipedia.org/wiki/Биосинтез_белка
- http://bioword.narod.ru/O/O006_2.htm
- http://bril2002.narod.ru/tr3.html
- http://ru.wikipedia.org/wiki/Глюконеогенез
- http://www.medkurs.ru/lecture2k/biochemistry/lb8/4181.html