Ассимиляция процесс у растений

Ассимиляция в биологии – это что такое? Примеры ассимиляции и диссимиляции в природе

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.

Источник

Вопрос 80. Ассимиляция и фотосинтез. Преобразование энергии при фотосинтезе

• автотрофная — синтез органических веществ из неорганиче­ских. Характерна для зеленых растений, сине-зеленых водо­рослей, некоторых бактерий и имеет огромное значение для всех живых существ. Это так называемая первичная продукция;

• гетеротрофная остальных организмов — сравнительно более простой процесс превращения одних органических веществ в другие.

Поскольку органические вещества представляют собой соеди­нения углерода, то решающее значение имеет ассимиляция уг­лерода — процесс восстановления, который ведет от макси­мально окисленного исходного вещества СО2 к менее окис­ленным продуктам, таким, как углеводы.

У зеленых растений и сине-зеленых водорослей источником необходимых для восстановления электронов служит вода, ко­торая при отнятии электронов окисляется^ Автотрофные бак­терии неспособны к окислению воды, им нужны другие доно­ры электронов. Большую потребность в энергии удовлетворяет фотосинтез или окисление поглощаемых веществ — хемосинтез.

2. Фотосинтез — это преобразование энергии света в химическую энергию, которое происходит в пластидах. Химическая энергия накапливается прежде всего в форме АТР [Н₂] (водород, свя­занный с коферментом). Для облигатных автотрофов (зеленых

бактерий, пурпурных серобактерий, многих сине-зеленых во­дорослей) фотосинтез — единственный источник энергии, так как у них нет процессов диссимиляции, поставляющих АТР.

В зеленых клетках высших растений большие количества АТР [Н₂] тоже переходят в цитоплазму. Значительная часть АТР [Н₂] в (форме NAD Ч Н + Н + ) попадает в митохондрии и там окисляется в цепи дыхания для дополнительного синтеза АТР.

У высших растений большая часть АТР [Н₂] используется для синтеза углеводов из СО₂. Таким образом, фотосинтез включает:

• преобразование энергии — световая фаза — в тилакоидах хло-ропластов;

• превращение веществ (ассимиляция углерода) — темновая фа­за—в строме хлоропластов.

Восстановитель [Н₂] образуется при расщеплении воды за счет энергии света (фотосинтез), при котором выделяется О₂. АТР синтезируется при прохождении электронов по цепи транс­порта электронов. Переносчиком водорода служит NADP (ни-котинамидаденин-динуклеотидфосфат), который по сравнению с NAD содержит на один фосфатный остаток больше. NAD Ч Н + Н + и АТР направляются в темновой процесс, где водород и энергия используются для синтеза углеводов из СО₂, а затем NADP + и АДР снова используются в световом процессе.

Другие органические вещества (не углеводы), например жир­ные кислоты или аминокислоты, могут быть побочными про­дуктами фотосинтеза или же вторично образуются из углеводов.

На каждые 6 молей поглощенного СО₂ выделяется 6 молей О₂. Коэффициент ассимиляции AQ — отношение О₂/СО₂ — при биосинтезе углеводов равен 1. Для восстановления одной мо­лекулы СО₂ необходимо около 9 квантов света, так что на 1 моль СО₂ должно приходиться 9 молей квантов. Поскольку

1 моль квантов красного света содержит 172 кДж, затрата энер­гии равна около 9172 кДж на 1 моль СО₂, т. е. 6 х 9172 кДж = 9288 кДж на 1 моль С₆Н₁₂О_б.

3. Световую фазу в расчете на 1 молекулу О₂ (или 1 молекулу СО₂) можно представить так: 2Н₂О + световая энергия -» О₂ +

2 [Н₂] + энергия АТР.

Для переноса светового потока электронов против градиента окислительно-восстановительного потенциала (ОВП) использу­ется цепь транспорта электронов. На большинстве этапов электроны перемещаются «вниз» по градиенту ОВП без затра­ты энергии и без света. И только два этапа осуществляются против градиента ОВП за счет световой энергии:

Будучи фотохимическими реакциями, эти этапы не зависят от температуры и протекают даже при минимальных температу­рах. Фотохимическое действие могут оказывать только те кван­ты света, которые поглощаются пигментами. Тилакоиды содер­жат следующие пигменты, связанные с белками:

• каротиноиды (каротины и ксантофиллы);

• фикобилипротеиды (у красных и сине-зеленых водорослей). Свет поглощают все пигменты, но только фотосинтетически активные пигменты (хлорофилл А у растений и сине-зеленых водорослей и бактериохлорофилл у бактерий) выполняют при этом фотохимическую работу — транспорт электронов. Доба­вочные пигменты (хлорофилл В, каротиноиды, фикобилипро­теиды) передают поглощенную энергию активным пигментам без существенных потерь.

Хлорофиллы поглощают свет в синей и красной областях спектра, каротиноиды — в синей и сине-зеленой областях. В зеленой и желтой областях свет не поглощается (исключение составляют красные и сине-зеленые водоросли) и фотосинтеза не происходит.

При поглощении светового кванта молекулы пигмента возбуж­даются, т. е. на короткое время переходят в высокоэнергетиче­ское, возбужденное состояние. При их возвращении в исходное состояние выделяется энергия, за счет которой может совер­шаться различная работа. Хлорофилл может иметь различные возбужденные состояния. При возвращении в исходное состояние энергия может:

• выделяться в виде флуоресценции или тепла;

• передаваться в качестве возбуждающей энергии другим моле­кулам;

• использоваться для фотохимической работы.

Источник