Метаболизм как основа жизнедеятельности клетки

Под метаболизмом понимают постоянно происходящий в клетках живых организмов обмен веществ и энергии. Одни соединения, выполнив свою функцию, становятся ненужными, в других возникает насущная потребность. В различных процессах метаболизма из простых веществ при участии ферментов синтезируются высокомолекулярные соединения, в свою очередь сложные молекулы расщепляются на более простые.

Реакции биологического синтеза называются анаболическими (греч. anabole подъем), а их совокупность в клетке — анаболизмом, или пластическим обменом (греч. plastos вылепленный, созданный).

В клетке протекает огромное количество процессов синтеза: липидов в эндоплазматической сети, белков на рибосомах, полисахаридов в комплексе Гольджи эукариот и в цитоплазме прокариот, углеводов в пластидах растений. Структура синтезируемых макромолекул обладает видовой и индивидуальной специфичностью. Набор характерных для клетки веществ соответствует последовательности нуклеотидов ДНК, составляющих генотип. Для обеспечения реакций синтеза клетке требуются существенные затраты энергии, получаемой при расщеплении веществ.

Совокупность реакций расщепления сложных молекул на более простые носит название катаболизма (греч. katabole разрушение), или энергетического обмена. Примерами таких реакций является расщепление липидов, полисахаридов, белков и нуклеиновых кислот в лизосомах, а также простых углеводов и жирных кислот в митохондриях.

В результате процессов катаболизма высвобождается энергия. Существенная ее часть запасается в виде высокоэнергетичных химических связей АТФ. Запасы АТФ позволяют организму быстро и эффективно обеспечивать различные процессы жизнедеятельности.

Молекулы белков функционируют в организме от нескольких часов до нескольких дней. За этот период в них накапливаются нарушения, и белки становятся непригодными для выполнения своих функций. Они расщепляются и заменяются на вновь синтезируемые. Требуют постоянного обновления и сами клеточные структуры.

Пластический и энергетический обмены неразрывно взаимосвязаны. Процессы расщепления осуществляют энергетическое обеспечение процессов синтеза, а также поставляют необходимые для синтеза строительные вещества. Правильный обмен веществ поддерживает постоянство химического состава биологических систем, их внутренней среды. Способность организмов сохранять внутренние параметры неизменными носит название гомеостаза. Процессы метаболизма происходят в соответствии с генетической программой клетки, реализуя ее наследственную информацию.

Клеточная стенка микробов вполне проницаема для большинства соединений, присутствующих в сточных водах. Основным барьером между химическими соединениями стоков и метаболическим аппаратом микробной клетки является цитоплазматическая мембрана. Прохождение через мембрану большинства молекул химических веществ осуществляется благодаря участию молекул-переносчиков — специальных коферментов или пермеаз.

Попав внутрь клетки, химические соединения подвергаются ряду химических превращений и изменений, которые поставляют материал для образования клеточных компонентов и энергию биосинтеза. Превращения соединений осуществляются анаболическими и катаболическими путями. Анаболические пути приводят к синтезу новых клеточных компонентов, а катаболические — к разложению на низкомолекулярные продукты, которые служат продуктами обмена или предшественниками для биосинтеза и таким образом включаются в метаболические пути.

Катаболические превращения являются источником необходимой для клетки энергии, которая накапливается за счет синтеза адено-зинтрифосфата (АТФ) и других богатых энергией соединений. АТФ является универсальным переносчиком энергии в клетке [

Метаболический аппарат клетки - совокупность ее структур, участвующих в метаболизме.
Органоиды, участвующие в ассимиляции: (по каждому органоиду коротко - строение и функции)
1) ЭПС
2) аппарат Гольджи
3) рибосомы
4) хлоропласты (у растений)

Диссимиляция существляется в: (по каждой структуре - коротко стороение и функции)
1) лизосомах (подготовительный этап)
2) в цитоплазме (гликолиз)
3) в митохондриях (аэробный этап)

4.ЖИЗНЕННЫЙ ЦИКЛ КЛЕТКИ. МИТОЗ.

Клеточный цикл — это период существования клетки от момента её образования путем деления материнской клетки до собственного деления или гибели.

Длительность клеточного цикла у разных клеток варьируется. Быстро размножающиеся клетки взрослых организмов, такие как кроветворные или базальные клетки эпидермиса и тонкой кишки, могут входить в клеточный цикл каждые 12—36 ч. Короткие клеточные циклы (около 30 мин) наблюдаются при быстром дроблении яиц иглокожих, земноводных и других животных. В экспериментальных условиях короткий клеточный цикл (около 20 ч) имеют многие линии клеточных культур. У большинства активно делящихся клеток длительность периода между митозами составляет примерно 10—24 ч.

Клеточный цикл эукариот состоит из двух периодов:

• Период клеточного роста, называемый «интерфаза», во время которого идет синтез ДНК и белков и осуществляется подготовка к делению клетки.
• Периода клеточного деления, называемый «фаза М» (от слова mitosis — митоз).