Podstawowe zasady metabolizmu, Publikacje z Biologia

Pobierz Podstawowe zasady metabolizmu i więcej Publikacje w PDF z Biologia tylko na Docsity! Podstawowe zasady metabolizmu Wprowadzenie Przeczytaj Film samouczek Sprawdź się Dla nauczyciela W każdej komórce naszego ciała zachodzą jednocześnie tysiące powiązanych reakcji chemicznych i towarzyszących im przemian energetycznych. Ogół tych reakcji nazywamy metabolizmem (przemianą materii). W zależności od kierunku przemian metabolizm dzieli się na anabolizm i katabolizm, które obejmują przeciwstawne rodzaje reakcji chemicznych – w przemianach anabolicznych następuje synteza złożonych cząsteczek, a w katabolicznych ich rozkład. Twoje cele Scharakteryzujesz pojęcie „metabolizm”. Wykażesz różnice między anabolizmem a katabolizmem. Omówisz rolę ATP w reakcjach metabolicznych. Tempo naszego metabolizmu jest uwarunkowane przez czynniki genetyczne, lecz istnieją sposoby, dzięki którym możemy na nie wpłynąć. Chcąc przyspieszyć swój metabolizm, powinniśmy zadbać o zróżnicowaną i zbilansowaną dietę oraz właściwą ilość aktywności fizycznej. Źródło: Pixabay, licencja: CC 0. Podstawowe zasady metabolizmu Katabolizm to wszystkie reakcje, w wyniku których złożone cząsteczki (takie jak cukry, białka czy kwasy tłuszczowe) są rozkładane do prostszych związków. Wiąże się to z uwalnianiem energii, czyli mamy w tym przypadku do czynienia z reakcjami egzoergicznymi. Znaczy to, że produkty reakcji katabolicznych zawierają mniej energii niż ich substraty. Energia uzyskana w przemianach katabolicznych jest wykorzystywana do syntezy związków organicznych w reakcjach anabolicznych, a także do wykonywania różnych rodzajów pracy, np. ruchu. Przykładem przemiany katabolicznej jest rozkład substancji organicznych w procesie oddychania komórkowego. Reakcją kataboliczną jest również hydroliza ATP. Intensywność przemian anabolicznych i katabolicznych jest ściśle kontrolowana i dostosowywana do warunków środowiskowych, co stanowi warunek utrzymania równowagi wewnątrzustrojowej (homeostazy). Natężenie przemian metabolicznych zmienia się również wraz z wiekiem – u młodych organizmów przeważają reakcje anaboliczne, w okresie dojrzewania intensywność obu typów reakcji wyrównuje się, natomiast w okresie starzenia przeważają reakcje kataboliczne. Przemiany energii w reakcjach anabolicznych i katabolicznych. Źródło: Englishsquare.pl Sp. z o. o., licencja: CC BY-SA 3.0. Anabolizm A + B + energia → C reakcje syntezy związków złożonych ze związków prostych; reakcje endoergiczne (z wykorzystaniem energii); np. biosynteza białka oraz synteza cukrów w fotosyntezie i chemosyntezie. Katabolizm C → A + B + energia reakcje rozkładu związków złożonych na związki proste; reakcje egzoergiczne (z wydzieleniem energii); np. rozkład związków organicznych w czasie oddychania komórkowego. Porównanie anabolizmu i katabolizmu. ATP – uniwersalny nośnik energii Energia swobodna to część energii całkowitej układu fizycznego, która może zostać przekształcona w pracę. Energia swobodna uwolniona w procesach katabolicznych może zostać wykorzystana w procesach anabolicznych. Ponieważ jednak procesy te zachodzą w różnych częściach komórki, energia musi zostać przeniesiona. Funkcję najważniejszego nośnika energii w komórce pełni ATP. ATP, czyli adenozynotrifosforan, to nukleotyd zbudowany z zasady azotowej adeniny, pięciowęglowego cukru rybozy oraz trzech reszt fosforanowych. Między resztami fosforanowymi znajdują się wysokoenergetyczne wiązania. Energia chemiczna w nich zawarta, uwalniana w procesie hydrolizy, jest wykorzystywana w większości przemian wymagających dostarczenia energii w komórce. Budowa ATP. Źródło: Englishsquare Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0. W wyniku hydrolizy ATP powstaje adenozynodifosforan (ADP), a w przypadku hydrolizy kolejnego wiązania – adenozynomonofosforan (AMP). Na skutek przyłączenia brakujących reszt fosforanowych w procesie fosforylacji następuje odtworzenie cząsteczki ATP, która może zostać wykorzystana ponownie. Rola ATP w przemianach anabolicznych i katabolicznych. „Pi” oznacza resztę fosforanową. Źródło: Englishsquare.pl Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0. Ciekawostka ATP nie jest jedynym nośnikiem energii w komórce. W niektórych reakcjach metabolicznych biorą udział podobne cząsteczki, różniące się jednak od ATP zawartą w nich zasadą azotową. Są to guanozynotrifosforan (GTP), urydynotrifosforan (UTP) i cytydynotrifosforan (CTP). Analogiczne do ADP i AMP formy tych nukleotydów oznaczane są odpowiednio skrótami GDP, UDP i CTP oraz GMP, UMP i CMP. Reakcje redoks Wiele reakcji metabolicznych wiąże się z przeniesieniem elektronów z jednej cząsteczki na drugą. Reakcje, w których elektrony są przyjmowane, nazywamy reakcjami redukcji, a takie, w których są one oddawane – reakcjami utleniania. Utlenienie jednej cząsteczki zawsze wiąże się z redukcją innej. Reakcje, w których do tego dochodzi (czyli następuje przepływ elektronów między cząsteczkami), nazywamy reakcjami Film samouczek Polecenie 1 Zapoznaj się z treścią zadania. Swoją odpowiedź na pytanie zapisz w formularzu. Następnie obejrzyj film i sprawdź, czy twoje wyjaśnienie jest prawidłowe. Metabolizm to całokształt przemian chemicznych zachodzących w komórkach wraz z towarzyszącymi im przemianami energetycznymi. Na metabolizm składają się dwie grupy procesów, przedstawione na schemacie. Na podstawie: A. Jaskólski, A. Jaskólska, Podstawy fizjologii wysiłku fizycznego z zarysem fizjologii człowieka, Wrocław 2006. Źródło: Englishsquare.pl Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0. Podaj nazwy (anabolizm/katabolizm) przedstawionych na schemacie typów reakcji metabolicznych A i B. Odpowiedź uzasadnij, uwzględniając cechę charakteryzującą każdą z tych grup. Film dostępny na portalu epodreczniki.pl Źródło: Inga Wójtowicz, reż. Englishsquare.pl Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0. Film nawiązujący do treści materiału Polecenie 2 Na podstawie filmu omów różnice pomiędzy cyklem a szlakiem metabolicznym. Sprawdź się Ćwiczenie 1 Wskaż twierdzenia fałszywe. Reakcje kataboliczne są reakcjami egzoergicznymi. Reakcje anaboliczne są reakcjami endoergicznymi. W procesach anabolicznych energia uwalniana jest do środowiska w postaci ciepła. Produkty reakcji katabolicznych zawierają więcej energii niż substraty. Ćwiczenie 2 Uzupełnij tekst, wybierając właściwe określenia. W przemianach anabolicznych następuje syntezarozkład złożonych cząsteczek organicznych. Są to reakcje egzoergiczneendoergiczne, czyli wymagają dostarczeniawiążą się z uwolnieniem energii. Substraty reakcji anabolicznych zawierają mniejwięcej energii niż ich produkty. Przykładem przemiany anabolicznej jest oddychaniefotosynteza. Ćwiczenie 3 Źródło: Englishsquare.pl Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0. Ćwiczenie 4 Zaznacz odpowiednią rubrykę tabeli. Proces Anabolizm Katabolizm Synteza białek □ □ Glikoliza □ □ Hydroliza ATP □ □ Synteza celulozy □ □ Synteza kwasów tłuszczowych □ □ 輸 輸 輸 醙 Ćwiczenie 7 Przeanalizuj schemat i odpowiedz na pytanie. Źródło: Wikimedia Commons, domena publiczna. Wyjaśnij, jak wydzielanie insuliny wpływa na stężenie glukozy we krwi i syntezę glikogenu. 難 Ćwiczenie 8 Zaburzenia funkcjonowania tarczycy negatywnie wpływają na metabolizm. Przeanalizuj poniższy schemat, a następnie rozwiąż polecenie. Źródło: Englishsquare.pl Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0. Wyjaśnij, jak niedoczynność i nadczynność tarczycy wpływają na równowagę pomiędzy procesami anabolicznymi i katabolicznymi. Dla nauczyciela Scenariusz lekcji Autor: Wiktor Janowski Przedmiot: biologia Temat: Podstawowe zasady metabolizmu Grupa docelowa: uczniowie III etapu edukacyjnego – kształcenie w zakresie podstawowym i rozszerzonym Podstawa programowa: Zakres podstawowy Treści nauczania – wymagania szczegółowe III. Energia i metabolizm. 1. Podstawowe zasady metabolizmu. Uczeń: 1) wyjaśnia na przykładach pojęcia szlaku i cyklu metabolicznego; 2) porównuje istotę procesów anabolicznych i katabolicznych oraz wykazuje, że są ze sobą powiązane; 3) wykazuje związek budowy ATP z jego rolą biologiczną. Zakres rozszerzony Treści nauczania – wymagania szczegółowe III. Energia i metabolizm. 1. Podstawowe zasady metabolizmu. Uczeń: 1) wyjaśnia, na przykładach, pojęcia: szlaku i cyklu metabolicznego; 2) porównuje istotę procesów anabolicznych i katabolicznych oraz wykazuje, że są ze sobą powiązane. Kształtowane kompetencje kluczowe: kompetencje cyfrowe; kompetencje osobiste, społeczne i w zakresie umiejętności uczenia się; kompetencje matematyczne oraz kompetencje w zakresie nauk przyrodniczych, technologii i inżynierii. Cele operacyjne ( językiem ucznia): Scharakteryzujesz pojęcie „metabolizm”. Wykażesz różnice między anabolizmem a katabolizmem. Omówisz rolę ATP w reakcjach metabolicznych. Strategie nauczania: