Ассимиляция анаболизм: Ассимиляция и диссимиляция в процессе метаболизма (9 класс)

Анаболизм

Анаболизм, или ассимиляция (от лат. азвшй ш — уподобление), представляет собой эндотермический процесс уподобления поступающих в клетку веществ веществам самой клетки. Она является «созидательным» метаболизмом.[ …]

Анаболизм (пластический обмен, ассимиляция) — понятие, противоположное катаболизму: совокупность реакций синтеза сложных веществ из более простых (образование углеводов из углекислого газа и воды в процессе фотосинтеза, реакции матричного синтеза). Для протекания анаболических реакций требуются затраты энергии.[ …]

АНАБОЛИЗМ [от гр. anabole — подъем] — совокупность реакций обмена веществ в организме (метаболизма), соответствующих ассимиляции и направленных на образование органических веществ [70].[ …]

Ассимиляция (синоним — анаболизм) усвоение организмом поступающих из окружающей среды веществ в процессе роста и развития, их уподобление веществам организма.[ …]

Нарушения процессов биосинтеза (анаболизм) при попадании химических средств защиты растений в почву почти не имеют значения. Они заслуживают внимания только в той мере, в которой продукты обмена веществ микроорганизмов (например, фенолы как предшественники гуминовых веществ, органические кислоты как хелатирующие вещества, полисахариды как структурообразующие связующие материалы) оказывают влияние на физические и химические свойства почв. Тем не менее следует иметь в виду, что продолжительное действие фунгицидов на почвенные микроорганизмы приводит к снижению жизнеспособности клеток и задерживает накопление новой биомассы.[ …]

Основными метаболическими процессами являются анаболизм (ассимиляция) и катаболизм (диссимиляция).[ …]

КАТАБОЛИЗМ — составляющая метаболизма, противоположная анаболизму, процесс распада питательных веществ в организме, а также запасенных им веществ (например, гликогена печени), из которых образуется необходимая организму энергия.[ …]

Таким образом, клетка является изотермической системой. Между ассимиляцией (анаболизмом) и диссимиляцией (катаболизмом) существует диалектическое единство, проявляющееся в их непрерывности и взаимности.

Например, непрерывно проходящие в клетке превращения углеводов, жиров и белков являются взаимными. Потенциальная энергия поглощаемых клетками углеводов, жиров и белков превращается в кинетическую энергию и тепло по мере превращения этих соединений. Замечательной особенностью клеток является то, что они содержат ферменты. Будучи катализаторами, они ускоряют протекание реакций, синтеза и распада в миллионы раз, при этом в отличие от органических реакций осуществляемых с использованием искусственных катализаторов (в лабораторных условиях), ферментативные реакции в клетках осуществляются без образования побочных продуктов.[ …]

Важнейшим моментом ассимиляции является синтез белков и нуклеиновых кислот. Частным случаем анаболизма является фотосинтез, который представляет собой биологический процесс, при котором органическое вещество синтезируется из воды, двуокиси углерода и неорганических солей под влиянием лучистой энергии Солнца. Фотосинтез в зеленых растениях является автотрофным типом обмена.[ …]

В живой микробиальной клетке непрерывно и одновременно протекают два процесса — распад молекул (катаболизм) и их синтез (анаболизм), составляющие в целом процесс обмена веществ — метаболизм. Иными словами, процессы деструкции потребляемых микроорганизмами органических соединений неразрывно связаны с процессами биосинтеза новых микробиальных клеток, различных промежуточных или конечных продуктов, на проведение которых расходуется энергия, получаемая микробиальной клеткой в результате потребления питательных веществ. Источником питания для гетеротрофных микроорганизмов являются углеводы, жиры, белки, спирты и т.д., которые могут расщепляться ими либо в аэробных, либо в анаэробных условиях. Значительная часть продуктов микробной трансформации может выделяться клеткой в окружающую среду или накапливаться в ней. Некоторые промежуточные продукты служат питательным резервом, который клетка использует после истощения основного питания.[ …]

Метаболизм обмен веществ и энергии в организме, биологической системе; объединение биосинтеза органических веществ (ассимиляции, анаболизма) и процессов их деструкции (диссимиляции, катаболизма). [ …]

Совокупность в живом организме всех химических превращений, обеспечивающих его жизнедеятельность, называется обменом веществ, или метаболизмом. Процессы метаболизма разделяются на 2 группы: анаболизм, или ассимиляция и катаболизм, или диссимиляция. Первая группа включает процессы биосинтеза органических веществ. Анаболизм обеспечивает рост, развитие организма, обновление его структур и накопление энергии. Катаболизм — это процессы расщепления сложных молекул до простых веществ. В детском возрасте преобладают процессы ассимиляции, в пожилом превалируют процессы диссимиляции.[ …]

Метаболизм — совокупность всех химических реакций, протекающих в живом организме. Значение метаболизма состоит в создании необходимых организму веществ и обеспечении его энергией. Выделяют две составные части метаболизма — катаболизм и анаболизм.[ …]

ОБМЕН ВЕЩЕСТВ — последовательное превращение, использование, накопление и потери вещества и энергии в живых организмах в процессе жизни, позволяющее им сохраняться, развиваться и самовоспроизводиться. О. в. состоит из процессов ассимиляции и дисимиляции (см. анаболизм, катаболизм, метаболизм).[ …]

Метаболизм есть совокупность катализируемых ферментами процессов, заключающихся, в основном, в обеспечении клеток энергией, получаемой преобразованием энергии солнечного света или расщеплением пищи, поступающей в организм, переводе молекул пищи в блоки, используемые затем для образования макромолекул, сборке биологических макромолекул, а также в синтезе (анаболизме) и распаде (катаболизме) биологических макромолекул, выполняющих специфические функции тех или иных клеток.[ …]

Конструктивный и энергетический обмен. Физиология изучает процессы, протекающие в живом организме, и их закономерности. Современная материалистическая физиология основана на принципе единства организма с окружающей средой. Взаимодействие организма со средой проявляется в обмене веществ и энергии (метаболизм). Он включает в себя два процесса: конструктивный обмен (ассимиляция, или анаболизм) и энергетический (диссимиляция, или катаболизм). В основе конструктивного обмена лежат биохимические реакции, в процессе которых усваиваются вещества, поступающие из окружающей среды, и идет создание биомассы клетки. Сущность энергетического обмена заключается в разрушении веществ, содержащихся в организме, преимущественно в результате гидролитических и окислительных процессов, сопровождающихся выделением энергии, необходимой для биосинтеза. Оба процесса в клетке идут одновременно и сочетаются друг с другом. Энергия, полученная клеткой в процессе обмена веществ, аккумулируется в соединениях, содержащих химические связи, при разрыве которых выделяется большое количество энергии (макроэргические). Часто это соединения с фосфатными связями, например аденозинтрифос-фат (АТФ). По мере надобности эти вещества подвергаются гидролитическому распаду, сопровождающемуся выделением энергии.[ …]

МЕТАБОЛИЗМ (обмен веществ) — в узком смысле слова промежуточный обмен, охватывающий всю совокупность реакций, главным образом ферментативных, протекающих в клетках и обеспечивающих как расщепление сложных соединений, так и их синтез и взаимопревращение. Определенная последовательность ферментативных превращений какого-либо вещества в клетке называется метаболическим путем, а образующиеся промежуточные продукты — метаболитами (см. анаболизм, катаболизм).[ …]

КАРТЫ ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ — уменьшенные обобщенные изображения земной поверхности, содержащие определенные данные о воздействии на окружающую среду, состоянии окружающей среды и последствиях изменения её состояния. См. Картографирование экологическое. КАРЬЕР [фр. carrière от позднелат. qtiararia — каменоломня] — совокупность выемок в земной коре, образованных при добыче полезных ископаемых открытым способом. КАТАБОЛИЗМ [от гр. katabolë — сбрасывание вниз] — совокупность реакций обмена веществ в организме (метаболизма), соответствующих диссимиляции и заключающихся в распаде сложных органических веществ.[ …]

Питание как экологический фактор. Питанием называется процесс потребления энергии и вещества. Известны два способа питания: голофитный — без захвата пищи (посредством всасывания растворенных пищевых веществ через поверхностные структуры организма) и голозойный — посредством захвата частиц пищи внутрь тела. Пищевые вещества, попавшие в организм, вовлекаются в процессы метаболизма. Метаболизм представляет собой совокупность взаимосвязанных и сбалансированных процессов, включающих разнообразные химические превращения веществ в организме. Реакции синтеза сложных веществ, осуществляющиеся с потреблением энергии, составляют основу анаболизма, или ассимиляции.[ …]

Термины «соокисление», «кометаболизм» и «случайное окисление» используются для описания окисления и деградации неростовых субстратов микроорганизмами и являются по существу синонимами. Соокисление было описано Форстером [151] как механизм, с помощью которого активно растущие микроорганизмы окисляют химическое соединение, но не потребляют выделяющиеся при этом углерод и энергию. Впоследствии оба определения были подвергнуты критике на том основании, что они описывали метаболические явления, включенные в существующие понятия метаболизма, анаболизма и катаболизма. В настоящее время кометаболизм определяют как трансформацию соединения, которое неспособно поддерживать размножение клеток, обязательно в присутствии другого трансформируемого субстрата.[ …]

Другой постулат рассматриваемой гипотезы — это то, что способность к синтезу белка остается относительно неизменной во время старения листа. Удобным методом измерения скорости синтеза белка является определение скорости включения радиоактивных аминокислот, таких, как 14С-лейцин, в белок. Аналогичным образом можно определить скорость синтеза РНК по скорости включения предшественника РНК, такого, как ;14С-аденип. Данные, полученные с помощью этих методов, показали, что способность листьев табака включать 14С-лейцин и иС-адешш в процессе старения снижается, хотя довольно желтые листья сохраняют некоторую способность синтезировать определенные ферменты, такие, как пероксидазу и рибонуклеа-зу (вызывающие расщепление РНК). Однако это свидетельствует о том, что снижение способности к синтезу белка в большей •степени является результатом, чем причиной старения. Тем не менее представляется очевидным, что метаболизм белка в стареющих, связанных с растением листьях может рассматриваться как несбалансированная реакция круговорота, где процессы катаболизма преобладают над процессами анаболизма.[ …]

Пластический обмен. Репликация, ассимиляция, анаболизм

(анаболизм, ассимиляция).

Автор статьи — Л.В. Окольнова.

Проще говоря, это любые процессы и реакции образования, синтеза веществ.
Примеры:
● репликация ДНК
● синтез и-РНК
● синтез белка
● синтез липидов и углеводов
● фотосинтез
● хемосинтез

Подробно каждый из этих процессов мы будем разбирать в соответствующих темах, здесь же рассмотрим исходные вещества, продукты, получающиеся при энергетическом обмене, место синтеза и организмы, в которых происходят эти процессы.

Репликация (самоудвоение) ДНК.

Из одной молекулы получаются 2 и процесс идет с затратами энергии.

Это основной процесс абсолютно для всех живых ( и неживых систем)

● у вирусов (неживых систем) — он происходит в клетках носителя;
● у бактерий — в цитоплазме (прокариоты)
● у всех других эукариотических организмов — в ядре

Синтез и-РНК (транскрипция).

Так же основной, базовый процесс для всего живого.

Базой, матрицей для синтеза молекулы служит ДНК.
У бактерий (прокриотических организмов) — осуществляется в цитоплазме, у всех эукариотов — в ядре.

Синтез белка.

Все живое потребляет и синтезирует белки.
Процесс построения полимера (белка) из мономеров (аминокислот) происходит в рибосомах.
Рибосомы есть абсолютно во всех клетках — как у бактерий, так и у представителей всех царств эукариотического мира.

Процесс многостадийный и требует большого количества энергии:
1. синтез и-РНК на базе ДНК
2. выход и-РНК из ядра в цитоплазму и прикрепление к рибосоме
3. “считывание” рибосомой информации с и-РНК
4. транспорт соответствующих аминокислот с помощью т-РНК
5. построение белковой нити

Синтез липидов и углеводов.

мономер	полимер
глицерин и жирные кислоты	липиды
моносахариды (глюкоза, фруктоза, рибоза)	полисахариды, т.е. углеводы

Происходит в эндоплазматической сети.

Фотосинтез.

Это прямо классический пример пластического обмена — из неорганических веществ получаются органические.

● у растений — во всех клетках наземной части организма в хлоропластах
● у бактерий — в пигменте — хлорофилле

Хемосинтез.

Это процесс пластического обмена, характерный исключительно для бактерий.

Урок 24. энергетика живой клетки — Естествознание — 10 класс

Метаболизм (обмен веществ) – сложная цепь превращений веществ в организме начиная с момента их поступления из внешней среды и кончая удалением продуктов распада. Представляет собой совокупность процессов катаболизма и анаболизма.

Катаболизм (диссимиляция), совокупность ферментативных реакций в живом организме, направленных на расщепление сложных органических соединений до более простых.

Анаболизм (ассимиляция), биохимические реакции, в результате которых из более простых веществ синтезируются более сложные, что приводит к запасанию энергии, к образованию новых материалов для построения клеток и к росту.

Энергетический обмен – это совокупность химических реакций постепенного распада органических соединений, сопровождающихся высвобождением энергии, часть которой расходуется на синтез АТФ. Синтезированная АТФ становится универсальным источником энергии для жизнедеятельности организмов. Значение энергетического обмена – снабжение клетки энергией, которая необходима для жизнедеятельности.

Пластический обмен (ассимиляция, анаболизм, биосинтез) – это когда из простых веществ с затратой энергии образуются (синтезируются) более сложные. Непосредственным поставщиком энергии в клетках выступает АТФ.

Фотосинтез – процесс образования органических веществ из неорганических (углекислого газа и воды) с использованием солнечной энергии. Проходит в два этапа: световая фаза (происходит улавливание и фиксация энергии света в АТФ) и темновая (связывание углекислого газа в молекулы глюкзы с затратой энергии АТФ).

Хемосинтез – процесс образования органических веществ из неорганических (углекислого газа и воды) с использованием энергии окисления неорганических веществ. Например такой тип питания используют азотфиксирующие бактерии.

Клеточное или тканевое дыхание – совокупность биохимических реакций, протекающих в клетках живых организмов, в ходе которых происходит окисление углеводов, липидов и аминокислот до углекислого газа и воды.

Гликолиз – многоступенчатый процесс бескислородного расщепления глюкозы (С₆Н₁₂0₆) до пировиноградной кислоты (С₃Н₄0₃). Реакции гликолиза катализируются специальными ферментами и протекают в цитоплазме клеток.

Аэробное окисление – окисление пировиноградной кислоты в присутствии атмосферного кислорода, протекающее во много раз быстрее, чем неполный процесс анаэробного дыхания и с выделением большего количества энергии. Конечными продуктами выступают СО₂ и Н₂О.

Брожение – это анаэробный (происходящий без участия кислорода) метаболический распад молекул питательных веществ, например глюкозы под действием ферментов.

§24. Общая характеристика обмена веществ и преобразование энергии

 

1. Какие понятия пропущены в биологических «уравнениях» и заменены вопросительными знаками?

Обмен веществ = ? + энергетический обмен

Анаболизм + ? = метаболизм

Ассимиляция + диссимиляция = ?

В первом «уравнении» вопросительным знаком заменено понятие «пластический обмен», во втором – «катаболизм», в третьем – «обмен веществ (метаболизм)».

 

2. Какие процессы называют ассимиляцией и диссимиляцией? Приведите примеры.

Ассимиляция (анаболизм, пластический обмен) – совокупность реакций синтеза сложных органических соединений из более простых веществ. Реакции пластического обмена идут с затратами (поглощением) энергии. Процессами ассимиляции являются: фотосинтез, биосинтез ДНК (репликация), биосинтез РНК, белков, липидов, полисахаридов и т.д.

Диссимиляция (катаболизм, энергетический обмен) – процессы расщепления сложных органических соединений до более простых веществ, которые сопровождаются выделением (высвобождением) энергии химических связей расщепляемых соединений. К процессам диссимиляции относится брожение и клеточное дыхание.

 

3. Чем автотрофные организмы принципиально отличаются от гетеротрофных?

Автотрофные организмы (большинство растений и водорослей, некоторые бактерии) способны синтезировать органические вещества из неорганических. Гетеротрофные организмы (животные, грибы, многие протисты и бактерии, бесхлорофилльные растения-паразиты) нуждаются в поступлении готовых органических соединений поскольку не способны синтезировать их из неорганических веществ.

 

4. Для осуществления каких процессов организмы используют энергию АТФ?

Молекулы АТФ, синтезированные в ходе реакций энергетического обмена, служат поставщиками энергии для процессов синтеза органических веществ, активного транспорта веществ через плазмалемму, деления клеток, передачи нервных импульсов. Благодаря энергии АТФ осуществляются все виды движения (в том числе и мышечного), поддерживается постоянная температура тела у птиц и млекопитающих и т.д.

 

5. В каких случаях процессы энергетического обмена в организме преобладают над процессами пластического обмена и наоборот?

Например, в молодых организмах преобладают процессы пластического обмена, благодаря чему обеспечивается запасание веществ, интенсивный рост и развитие организма. В старом организме, как правило, преобладают процессы энергетического обмена. То же самое наблюдается при высоких физических нагрузках и недостатке питательных веществ.

Интенсивность процессов энергетического и пластического обмена регулируется нервной системой и гормонами. Например, адреналин сдвигает баланс в сторону энергетического обмена, а инсулин и соматотропин (гормон роста) – в сторону пластического обмена.

 

6. Приведите примеры преобразования энергии в живом организме.

Например, при расщеплении питательных веществ высвобождается энергия, заключённая в их химических связях. Часть этой энергии рассеивается в виде тепла (т.е. преобразуется в тепловую), другая часть запасается в виде молекул АТФ. Работа мышц сопровождается преобразованием энергии макроэргических связей АТФ в механическую и тепловую энергию. В процессе фотосинтеза происходит преобразование световой энергии в энергию химических связей органических веществ.

 

7. Докажите справедливость утверждения: «Ассимиляция и диссимиляция — две стороны единого процесса обмена веществ и преобразования энергии в живых организмах».

Вещества, образующиеся в ходе энергетического обмена, могут использоваться в пластическом обмене – для синтеза более сложных органических веществ. И наоборот, продукты ассимиляции могут подвергаться расщеплению и служить источником энергии в процессах диссимиляции. АТФ, которая образуется в ходе энергетического обмена, расщепляется до АДФ и H₃PO₄ и служит источником энергии для реакций пластического обмена.

Таким образом, ассимиляция и диссимиляция – две взаимосвязанные стороны единого процесса обмена веществ и преобразования энергии в живых организмах.

 

8. Суточная норма углеводов для взрослого человека составляет 5—8 г на 1 кг массы тела (в зависимости от энергетических затрат организма). При окислении 5 г углеводов выделяется 88 кДж энергии, что достаточно для нагревания 1 кг тела человека от температуры 36,6ºС до температуры 62ºС. Попробуйте самостоятельно произвести этот несложный расчёт на основании знаний, полученных при изучении физики в 8-м классе. Учтите, что средняя удельная теплоемкость человеческого тела 3,47 кДж/(кг • ºС). К чему могло бы привести разогревание клеток тела человека до такой температуры? Почему этого на самом деле не происходит?

На уроках физики в 8-м классе учащиеся решали задачи, связанные с применением формулы расчёта количества теплоты:

Q = cm (t₂ – t₁),

где Q – количество теплоты, с – удельная теплоёмкость, m – масса тела, t₂ и t₁ – конечная и начальная температуры соответственно.

В нашем случае Q = 88 кДж, с = 3,47 кДж/(кг • ºС), m = 1 кг, t₁ = 36,6ºС.

● Рассчитаем, на сколько градусов Цельсия могла бы повыситься температура тела человека:

t₂ – t₁ = Q / cm = 88 кДж : (3,47 кДж/(кг • ºС) × 1 кг) ≈ 25,36ºС.

● Найдём конечную температуру тела человека:

t₂ ≈ 36,6ºС + 25,36ºС ≈ 62ºС.

Разогревание клеток тела человека до такой температуры привело бы к денатурации большинства белков, прекращению ферментативных процессов, частичному плавлению ДНК и в конечном итоге, к гибели клеток. Однако на самом деле этого не происходит, т.к. процесс расщепления и окисления углеводов осуществляется постепенно, поэтапно, и лишь часть высвобождаемой энергии преобразуется в тепловую, а другая часть запасается в макроэргических связях молекул АТФ.

Дашков М.Л.

Сайт: dashkov.by

Вернуться к оглавлению

 

< Предыдущая		Следующая >

Ассимиляция винограда

Ассимиляция (от латинского assimilatio — уподобление, отождествление), анаболизм, процесс образования веществ в растениях, при котором организм воспринимает извне различные элементы среды, превращая их в ассимиляты. Реакции процесса ассимиляции тесно связаны и сопряжены с таковыми процесса диссимиляции, составляя две стороны единого процесса обмена веществ и энергии всякого живого организма. Эта связь проявляется не только в слаженности и строгой последовательности слагающих их биохимических реакций, но и в энергии, которая необходима для осуществления первичного синтеза и дальнейшего превращения органических соединений. Одной из важнейших энергетических систем, обусловливающих сопряженность обменных реакций в виноградном растении, является наличие аденозинфосфорных кислот. Различают 3 наиболее важных показателя, характеризующих процесс ассимиляции.

Ассимиляционная депрессия — уменьшение интенсивности ассимиляции под влиянием неблагоприятных факторов внешней среды и внутреннего состояния растения; понижение интенсивности фотосинтеза и повышение интенсивности дыхания, при котором уровень газообмена углекислоты растения на свету близок или ниже компенсационной точки. Частая по периодичности и длительная по продолжительности ассимиляционная депрессия  отрицательно сказывается на общей продуктивности виноградного растения. Ассимиляционная депрессия  наблюдается в условиях жаркого климата, с резким и сильным повышением и понижением температуры, при атмосферной и почвенной засухе, понижении уровня водообеспеченности растений. У листьев винограда она наблюдается при температуре 30°-35°С, зависит от степени адаптации растения к факторам внешней среды, его физиологического состояния. Ассимиляционная депрессия  у старых листьев винограда выражена сильнее, чем у молодых и ксероморфных, у которых она проявляется слабее или может отсутствовать. У виноградных насаждений, культивируемых при орошении, даже кратковременное ухудшение водного режима приводит к сильной ассимиляционной депрессии.  Ярковыраженная ассимиляционная депрессия  наблюдается при резкой смене светового и температурного режимов, при выносе привитых черенков из условий недостаточного освещения на интенсивный солнечный свет и др.

Ассимиляционная сила — совокупность конечных, устойчивых продуктов световой стадии фотосинтеза: аденозинтрифосфата (АТФ) и никотинамидадениндинуклеотидфосфата (НАДФ . Н2), которые синтезируются в мембранах хлоропластов, диффундируют в матрикс, используются в реакциях усвоения углерода. У виноградного растения на усвоение одной молекулы СО₂ затрачиваются 3 молекулы АТФ и 2 молекулы НАДФ . Н2. Количеств, их отношение существенно влияет на соотношение продуктов фотосинтеза. При экстремальных условиях в пластидах виноградного листавозникает дефицит АТФ, что приводит к снижению синтеза высокополимерных и увеличению мономерных соединений. Ассимиляционное число — отношение между интенсивностью фотосинтеза и содержанием хлорофилла в листе. Оно выражается соотношением: мг СО₂, поглощенного листом мг хлорофилла в час и используется при оценке фотобиологической активности хлорофилла, особенно если расчет выполнен в молярных показателях (моль СО₂/ моль хлорофилла в 1 ч). У виноградного растения ассимиляционное число равно 4-8, величина которого меняется в течение вегетации растений. Экологические факторы и агротехнические мероприятия оказывают влияние на уровень и направленность процессов ассимиляции и на распределение ассимилятов между вегетативными и репродуктивными органами виноградного растения, определяя величину и качество биологического и хозяйственного урожаев.

Обмен веществ. Энергетический обмен

Все организмы, обитающие на Земле, являются открытыми системами, так как между ними и окружающей средой постоянно идёт обмен энергией и веществом.

Часть веществ, которая поступает в клетку используется для получения и запасания энергии, а ещё одна часть для построения и воспроизведения клеточных структур.

Процессы поступления, переваривания, всасывания и усвоения питательных веществ называют питанием. В процессе питания организмы получают химические вещества, которые используются для всех процессов жизнедеятельности.

По способу получения органических веществ все организмы делятся на автотрофы и гетеротрофы.

Автотрофы могут сами синтезировать необходимые им органические вещества, получая из окружающей среды углерод (в виде углекислого газа), воду и минеральные вещества.

К автотрофам можно отнести большую часть высших растений (за исключением растений, которые не имеют хлорофилла или растений, которые могут поддерживать свою жизнь за счёт других организмов), а также водоросли и бактерии.

Роль в природе автотрофов очень велика: только они могут оказаться первичными продуцентами (организмами, синтезирующими органические вещества из неорганических), которые потом используются всеми живыми организмами - гетеротрофами для поддержания жизни (питания).

Гетеротрофы, в отличие от автотрофов не могут сами синтезировать весь набор необходимых им для жизнедеятельности органических веществ.

Поэтому они поглощают из окружающей среды нужные им соединения, произведённые другими организмами. Затем из полученных органических веществ они строят собственные белки, липиды и углеводы.

Все реакции биосинтеза веществ и их последующая сборка в более крупные структуры называются ассимиляцией или анаболизмом. Ещё одно название этого набора реакций — пластический обмен. Для этих процессов требуется затрата энергии.

Особенно интенсивный биосинтез веществ происходит в период развития и роста организмов. Вся жизнедеятельность требует огромного количества энергетических затрат.

Например, в нервных клетках энергия идёт на биоэлектрические процессы. Разряд электрического ската — яркое проявление их.

Энергию для всех процессов жизнедеятельности поставляют процессы диссимиляции — это совокупность реакций распада, которые сопровождаются выделением и запасанием энергии. Процессы диссимиляции, также называют катаболизмом или энергетическим обменом.

В организме животного при диссимиляции богатые энергией органические вещества превращаются в углекислый газ, воду и другие энергетически бедные соединения.

Ассимиляция и диссимиляция — это противоположные процессы. В первом случае происходит образование веществ, на что тратиться энергия. А во втором ― распад веществ с выделением и запасанием энергии. Эти процессы невозможны друг без друга. Таким образом, реакции ассимиляция и диссимиляция — это две стороны единого процесса обмена веществ и энергии в клетке, который называется ― метаболизмом.

Реакции метаболизма в живых организмах проходят очень быстро благодаря действию ферментов и АТФ.

Все ферменты ― вещества белковой природы.

Одни ферментные системы направляют процессы биосинтеза. Этот процесс требует затрат энергии.

Другие ферментные системы регулируют распад и окисление веществ. При этих реакциях энергия выделяется.

Как переходит энергия от одной группы реакций к другой? Роль поставщика этой энергии выполняет аденозинтрифосфорная кислота — АТФ.

Молекула АТФ, как вы помните, содержит 3 остатка фосфорной кислоты. Химические связи между остатками богаты энергией.

Под действием очередного фермента от молекулы АТФ отщепляется 1 или 2 остатка фосфорной кислоты. Такие реакции сопровождаются высвобождением большого количества энергии.

После отрыва одного остатка фосфорной кислоты АТФ превращается в АДФ ― аденозин дифосфорную кислоту. АДФ может соединится с фосфорной кислотой и перейти в АТФ.

На эту реакцию затрачивается энергия, которая была выделена в процессе диссимиляции, то есть в реакциях расщепления органических веществ в клетке.

У растений в хлоропластах АТФ образуется при фотосинтезе за счёт энергии света.

В митохондриях животных клеток АТФ синтезируется за счёт энергии окислительных процессов.

Итак, ферментные системы катализируют цепи процессов обмена веществ.

АТФ связывает реакции ассимиляции и диссимиляции.

Как мы уже говорили, реакции диссимиляции называются энергетическим обменом. Энергетический обмен, или диссимиляция, может проходить в два или три этапа.

Количество этапов зависит от того относиться организм к аэробам или ― анаэробам. Вы помните, что аэробы используют в процессе обмена веществ кислород из окружающей среды. А анаэробы обитают в бескислородной среде и не нуждаются в кислороде.

У аэробов ― энергетический обмен происходит в три этапа: подготовительный, бескислородный и кислородный.

У анаэробов ― в два этапа: подготовительный и бескислородный.

В двухэтапном варианте энергетического обмена энергии запасается гораздо меньше, чем в трёхэтапном.

Рассмотрим этапы энергетического обмена. Подготовительный этап.

У многоклеточных животных процессы подготовительного этапа диссимиляции совершаются в органах пищеварения.

Происходит расщепление крупных органических молекул до более простых ― питательных веществ. Полимерные углеводы превращаются в глюкозу. Белки ― в аминокислоты. Жиры ― в глицерин и жирные кислоты. Продукты расщепления пищевых веществ всасываются в кровь и приносятся ко всем клеткам организма.

Все эти процессы составляют подготовительную стадию энергетического обмена. На этом этапе выделяется небольшое количество энергии, которая не запасается в молекулах АТФ и рассеивается в виде тепла.

Наступает второй этап энергетического обмена — бескислородный. Он заключается в ферментативном расщеплении органических веществ, которые были получены в ходе подготовительного этапа. 

Как же освобождается в клетки энергия, заключённая в питательных веществах?

Основным источником энергии для процессов жизнедеятельности является глюкоза. Однако глюкоза не поддаётся ферментативному окислению. Поэтому в системе ферментов мембран эндоплазматической сети происходит сначала активирование глюкозы за счёт энергии АТФ.

Затем в цитоплазме клеток наступает многоступенчатый процесс бескислородного расщепления глюкозы, до двух молекул трехуглеродной пировиноградной кислоты.

Это неполное бескислородное окисление глюкозы называется гликолизом.

Итак, каждая молекула глюкозы под действием ферментов расщепляется на 2 меньшие молекулы пировиноградной кислоты, которые становятся доступными для окисления.

На данном этапе на каждую молекулу глюкозы выделяется уже 200 кДж энергии.

Из них 80 кДж сберегается (по 40 кДж на 1 АТФ).

Вы помните, что для того, чтобы превратить АДФ в АТФ необходимо затратить 40 кДж.

Поэтому 80 кДж достаточно для превращения двух молекул АДФ в 2 молекулы АТФ. А 120 кДж образовавшейся при расщеплении глюкозы ―  рассеивается в виде тепла.

Итак, в процессе гликолиза образуется 2 АТФ. Благодаря многостадийности гликолиза выделяющиеся небольшие порции тепла не успевают нагреть клетку до опасного уровня.

Далее пировиноградная кислота превращается в молочную кислоту ― это основной продукт второго этапа энергетического обмена.

В большинстве растительных клеток, а также в клетках некоторых грибов (например, дрожжей) вместо гликолиза происходит спиртовое брожение, где молекула глюкозы в анаэробных условиях превращается в этиловый спирт и углекислый газ.

Существуют и такие микроорганизмы, в клетках которых в бескислородных условиях образуется не молочная кислота и не этиловый спирт, а, например, уксусная кислота. Однако во всех случаях распад одной молекулы глюкозы приводит к запасанию двух молекул АТФ.

У аэробных организмов после гликолиза следует третий этап энергетического обмена — кислородный. Это полное кислородное расщепление, или клеточное дыхание.

Этот процесс происходит на кристах митохондрий клетки, где образовавшиеся в процессе второго этапа вещества (молочная кислота, этиловый спирт, например) окисляются до конечных продуктов углекислого газа и воды.

Рассмотрим кислородный этап более подробно.

Вы помните, что главной функцией митохондрий является захват высокомолекулярных веществ из цитоплазмы и их окислительное расщепление с образованием углекислого газа и воды, связанное с синтезом АТФ.

Здесь на кристах митохондрий пировиноградная кислота превращается в ацетил-кофермент А. Сокращённо ацетил-КоА ─ это важное соединение в обмене веществ, которое используется во многих биохимических реакциях.

Ацетил-КоА является основным субстратом, который необходим для реакций цикла трикарбоновых кислот — цикла Кребса.

Ацетил-КоА доставляет атомы углерода с ацетил-группой в цикл трикарбоновых кислот (или цикл Кребса), чтобы те были окислены с выделением энергии.

Цикл Кребса проходит так же внутри митохондрий. Это очень сложный ряд последующих реакций ключевой этап дыхания всех клеток, использующих кислород, центр пересечения множества метаболических путей в организме. Цикл трикарбоновых кислот является промежуточным этапом между гликолизом и электронтранспортной (дыхательной) цепью.

В ходе цикла Кребса ацетильные остатки (остатки ацетил-КоА) окисляются до углекислого газа. При этом за один цикл образуется 2 молекулы углекислого газа, 3 НАДН (читается НАДаш), 1 ФАДН2 (ФАД аш 2) (не читать) и 1 АТФ.

Итак, в процессе гликолиза и цикла кребса образуются необходимые молекулы НАДН, которые переносят водороды из одной реакции в другую. Водороды, находящиеся на НАДН и ФАДН2 (над аш и фад аш два), в дальнейшем переносятся на дыхательную цепь, где образуется АТФ.

Итак, на мембране митохондрии атомы водорода, полученные от НАДН и ФАДН2, разделяются на протоны (аш с плюсом) и электроны. Электроны начинают проходить через комплексы 1,2,3,4 это белки, которые встроены в мембрану.

А протоны водорода переносятся через комплексы и накапливаются в межмембранном пространстве. В результате чего и образуется градиент концентрации протонов, необходимый для синтеза молекулы АТФ.

Вы помните, что протоны при прохождении через АТФ-синтазу, помогают образованию самой АТФ.

Итак, на третьем этапе в митохондриях при клеточном дыхании (кислородном процессе) 2 молекулы пировиноградной кислоты окисляются до углекислого газа, воды и 36 молекул АТФ. То есть при полном расщеплении 1 молекулы глюкозы в итоге образуется 38 молекул АТФ.

Невидимые нашему глазу биохимические превращения в клетках составляют основу существования всех живых организмов.

В результате биохимических реакций в клетке происходит синтез универсального для всего органического мира вещества ― АТФ, которая обеспечивает энергией любое проявление жизни.

Конспект урока по биологии в 9 классе «Метаболизм.Ассимиляция.Диссимиляция»

МКОУ ВЫКОПАНСКАЯ СОШ

КОНСПЕКТ

ОТКРЫТОГО УРОКА В 9 КЛАССЕ

ПО БИОЛОГИИ

/с применением ИКТ/

ТЕМА «МЕТАБОЛИЗМ.

АССИМИЛЯЦИЯ.

ДИССИМИЛЯЦИЯ»

Выполнила

учитель биологии и химии

МКОУ Выкопанская СОШ

Лакеева О.В.

2012 год

Тема урока: Метаболизм .Ассимиляция и диссимиляция

Слайд № 1

Цели урока:

1. Формирование общих представлений о клеточном метаболизме и его биологическом значении.

2. Закрепить знания учащихся о строении прокариотической и эукариотической клеток

Задачи урока:

1. Изучить, что такое метаболизм и выяснить является ли он жизненно важным процессом.

2. Сравнить анаболизм и катаболизм.

3. Определить биологическое значение метаболизма.

Оборудование: компьютеры с подключением к Интернет, проектор, экран или интерактивная доска, презентация; дополнительная литература, электронные информационно-справочные ресурс .

Основные термины и понятия:

• Обмен веществ, метаболизм;

• анаболизм, ассимиляция;

• биосинтез;

• катаболизм, диссимиляция.

I Проверка домашнего задания

Сравним строение прокариотической и эукариотической клеток

1.Какие живые организмы относят к прокариотам? (бактерии и сине-зелёные водоросли)

2. Приведите примеры эукариотических организмов? (простейшие,растения,животные и грибы)

Демонстрация презентации «Метаболизм»

Перед учащимися демонстрируются схемы прокариотической и эукариотической клеток

Учитель: Вспомним строение прокариотической клетки

Слайд №3

Ученик по слайду рассказывает строение прокариотической клетки

Учитель: Вспомним строение эукариотической клетки

Слайд № 4

Ученик по слайду рассказывает строение эукариотической клетки

Остальные учащиеся заполняют таблицу

Таблица 1

признаки

прокариоты

эукариоты

Ядро

Рибосомы Митохондрии

Комплекс Гольдж

ЭПС Центриоль Лизосомы Клеточная оболочка

Вакуоли

Мезосомы Органоиды движения

Учитель собирает листочки с ответами

Ассистент демонстрирует Слайд№_5_где дан ответ к табл №1

Учитель Теперь более подробно сравним строение прокариотической и эукариотической клеток

Я задаю вопрос а вы отвечаете(ответ подтверждается презентацией)

Слайд №__7___

1)Каков размер А)прокариотической клетки (0,5-10 мкм)

Б)эукариотической клетки (40-100 мкм)

Слайд №__8___

2)Имеет ядро А) прокариотическая клетка (нет)

Б) вэукариотическая клетка (да)

Слайд №___9__

3)Способ хранения генетического материала

А)в прокариотической клетке (в виде кольцевой молекулы Д НК)

Б) в эукариотической клетке (в виде линейных молекул ДНК, организованных в хромосомы)

Слайд №__10___

4) Какой набор хромосом и способы деления

А)в прокариотической клетке(одинарный,конъюгация)

Б) в эукариотической клетке(одинарный,двойной и т.д.,Мейоз,Митоз,Амитоз)

Слайд №___11__

5.Где происходит синтез белка

А)в прокариотической клетке(в рибосомах 70S-типа)

Б)в эукариотической клетке(в рибосомах 80S-типа)

Слайд №__12___

6. В какой клетке имеются мембранные органоиды и цитоскелет

Б)в эукариотической клетке (да да)

Слайд №_13____

7.Где находиться цитоплазматическая ДНК

А)в прокариотической клетке( в цитоплазме в мезосомах)

Б)в эукариотической клетке(митохондриях и хлоропластах)

Слайд №__14___

8. Есть ли клеточная стенка и каков её состав

А)в прокариотической клетке(есть,толстая муреиновая или пектиновая оболочка)

Б)в эукариотической клетке(у растений- из целлюлозы, у грибов -из хитина ,у животных-НЕТ)

Слайд №__15___

9.Имеются ли жгутики и реснички

А)в прокариотической клетке(да,простые из 1 или нескольких фибрилл)

Б)в эукариотической клетке(да,сложные из 20 и более фибрилл)

Слайд №___16__

10. Где происходит процесс дыхания какие клетки способны к азотфиксации

А)в прокариотической клетке( в мезосомах или цитоплазматических мембранах,способны к азотфиксации

Б)в эукариотической клетке(аэробное дыхание в митохондриях, не способны к азотфиксации

Слайд №_17____

Тип питания

А)в прокариотической клетке(фото,гетеро и хемотрофный)

Б)в эукариотической клетке(фото,гетеротрофный)

II Изучение нового материала

Что такое метаболизм?

«Обмен веществ или метаболизм — совокупность всех химических изменений и всех видов превращений веществ и энергии в организмах, обеспечивающих развитие, жизнедеятельность и самовоспроизведение организмов, их связь с окружающей средой и адаптацию к изменениям внешних условий».

«Большая энциклопедия Кирилла и Мефодия».

Сущность метаболизма:

Сущность метаболизма заключается в преобразовании веществ и энергии.

Демонстрация слайда 18 «Энергия необходима для того, чтобы:

• осуществлялся синтез веществ, необходимых для роста организма;

• сокращались мышцы и передавались нервные импульсы;

• вещества могли транспортироваться из клетки в клетку;

— температура тела поддерживалась постоянной.»

Демонстрация видеоурока с 00:00:38

Основу метаболизма составляют взаимосвязанные процессы анаболизма и катаболизма, направленные на непрерывное обновление живого материала и обеспечение его необходимой энергией.

Слайд №_19____

Метаболизм

Анаболизм катаболизм

Пластический энергетический обмен

Обмен

Ассимиляция диссимиляция

Слайд №_20____

Метаболизм

(от греч. «превращение, изменение»), обмен веществ — полный процесс превращения химических веществ в организме, обеспечивающих его рост, развитие, деятельность и жизнь в целом.

Обмен веществ представляет собой комплекс биохимических и энергетических процессов, обеспечивающих использование пищевых веществ для нужд организма и удовлетворения его потребностей в пластических и энергетических веществах

Слайд №_22

Что такое анаболизм?

Анаболизм (от греч. anabole — подъем) или ассимиляция – совокупность химических процессов в живом организме, направленных на образование и обновление структурных частей клеток и тканей, заключается в синтезе сложных молекул из более простых с накоплением энергии.

Задача анаболизма: Обеспечение клетки стройматериалами и энергоносителями

Наиболее важный процесс анаболизма, имеющий планетарное значение, — фотосинтез.

Биосинтез – реакции образования органических веществ в живой клетке.

Совокупность реакций биосинтеза называется пластическим обменом.

«Пластикос» по-гречески означает скульптурный. Так же как скульптор из глины создает изваяние, так и клетка строит свое тело из веществ, полученных в процессе биосинтеза.

Слайд №_23____

Что такое катаболизм?

Катаболизм (от греч. katabole — разрушение) или диссимиляция – совокупность протекающих в живом организме ферментативных реакций расщепления сложных органических веществ (в т. ч. пищевых).

Задача: В процессе катаболизма происходит освобождение энергии, заключенной в химических связях крупных органических молекул, и запасание ее в форме богатых энергией фосфатных связей аденозинтрифосфата (АТФ).

Катаболические процессы — дыхание, гликолиз или брожение. Основные конечные продукты катаболизма — вода, углекислый газ, аммиак, мочевина, молочная кислота.

Совокупность реакций расщепления называется энергетическим обменом клетки.

Слайд № 24

П Р Е В Р А Щ Е Н И Я В Е Щ Е С Т В

белки←аминокислоты→CO_{2 ,} H₂O , NH₃

липиды←глицерин+жирные кислоты→ CO₂ , H₂O

углеводы←глюкоза→ CO₂ , H₂O

Учитель задаёт вопрос

Назовите процесс превращения аминокислот в белки,

глицерина и жирных кислот в липиды,

глюкозы до углеводов (АНАБОЛИЗМ)

Учащиеся отвечают АНАБОЛИЗМ

Прокрутить колёсико на мышке

Назовите процесс превращения белков в аминокислоты ,

липидов до глицерина и жирных кислот в,

углеводов до глюкозы (КАТАБОЛИЗМ)

Учащиеся отвечают КАТАБОЛИЗМ

Слайд № 25 Взаимосвязь процессов анаболизма и катаболизма

1. Анаболические и катаболические процессы осуществляются путем последовательных химических реакций с участием ферментов.

2. Анаболизм и катаболизм – противоположные процессы.

3. Анаболизм и катаболизм – взаимосвязанные процессы. Связь эта состоит в том, что с одной стороны, реакции биосинтеза нуждаются в затрате энергии, которая черпается из реакций расщепления. С другой стороны, для осуществления реакций энергетического обмена необходим постоянный биосинтез ферментов и веществ-энергоносителей.

4. Совокупность пластического и энергетического обменов, взаимосвязанных между собой и окружающей средой, называют обменом веществ.

5. Обмен веществ или метаболизм – важнейшее условие и необходимый признак жизни. С прекращением обмена веществ прекращается и сама жизнь!

Функции обмена веществ:

1. Наиважнейшей функцией процесса обмена веществ является поддержание постоянства внутренней среды клеток и организма (гомеостаз) в непрерывно меняющихся условиях существования.

2. Обеспечение развития, жизнедеятельности и самовоспроизведения организмов, их связь с окружающей средой и адаптации к изменениям внешних условий.

Слайд№26 Демонстрация таблицы «Сравнение катаболизма и анаболизма»

Учитель предлагает ученикам заполнить таблицу «Сравнение катаболизма и анаболизма»

Учащиеся заполняют таблицу «Сравнение катаболизма и анаболизма»

Слайд № 27 Демонстрация таблицы с ответами

ПРИЗНАКИ ДЛЯ СРАВНЕНИЯ

АНАБОЛИЗМ

КАТАБОЛИЗМ

ЗАДАЧА

ПРОЦЕССА

Обеспечение клетки строительным материалом и энергоносителями

Обеспечение клетки энергией

ХИМИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ

Из простых синтезируются более сложные

Сложные распадаются до простых

ЭНЕРГИЯ

затрачивается

Освобождается

АТФ

Расходуется

Образуется, накапливается

Так как анаболизм и катаболизм являются противоположными и одновременно взаимосвязанными процессами, то их совокупность, то есть метаболизм можно считать примером всеобщего закона единства и борьбы противоположностей.

Слайд № 28

Укажите пункт, в котором правильно записан процесс расщепления органических веществ в организме животного: Ответ б

III Закрепление знаний

Опрос учащихся в кабинете информатики. Учащиеся ответ выбирают с помощью пульта.

1. Метаболизм складывается из 2 процессов:

А) жизни и смерти

Б) синтеза и распада

В)возбуждения и торможения

2. Что является конечными продуктами окисления органических веществ?

А) АТФ

Б) кислород и углекислый газ

В)вода и углекислый газ

3. Назовите начальные продукты метаболизма

А) простые вещества

Б) сложные вещества

В)верно А и В

4.Аккумуляторы энергии

А) АТФ

Б)ДНК

В)РНК

5. В ходе какого процесса образуется много АТФ

А) биосинтез

Б) анаболизм

В) дыхание

3) Кроссворд Обмен вешеств

4)Фронтальная беседа по вопросам:

А)Что такое ассимиляция и диссимиляция? (приведите примеры реакций синтеза в клетке).

Б) Докажите, что ассимиляция и диссимиляция – две стороны единого процесса обмена веществ и энергии – метаболизма.

IV Выводы урока

Слайд № 28

1. Метаболизм — совокупность всех химических изменений и всех видов превращений веществ и энергии в организмах, обеспечивающих развитие, жизнедеятельность и самовоспроизведение организмов, их связь с окружающей средой и адаптацию к изменениям внешних условий.

2. Метаболизм складывается из двух противоположных и взаимосвязанных процессов – анаболизма и катаболизма.

3. Так как анаболизм и катаболизм являются противоположными и одновременно взаимосвязанными процессами, то их совокупность, то есть метаболизм можно считать примером всеобщего закона единства и борьбы противоположностей.

4. Метаболизм – важнейший биологический процесс и необходимый признак жизни.

МЕТАБОЛИЗМ — это обмен веществ, химические превращения, протекающие от момента поступления питательных веществ в живой организм до момента, когда конечные продукты этих превращений выделяются во внешнюю среду. К метаболизму относятся все реакции, в результате которых строятся структурные элементы клеток и тканей, и процессы, в которых из содержащихся в клетках веществ извлекается энергия. Иногда для удобства рассматривают по отдельности

две стороны метаболизма – анаболизм и катаболизм,

т.е. процессы созидания органических веществ и процессы их разрушения.

Анаболические процессы обычно связаны с затратой энергии и приводят к образованию сложных молекул из более простых,

катаболические же сопровождаются высвобождением энергии и заканчиваются образованием таких конечных продуктов (отходов) метаболизма, как мочевина, диоксид углерода, аммиак и вода.

V Домашнее задание &2.8,повт &1,7

Ассимиляция против анаболизма — в чем разница?

Английский ( ассимиляция ) Существительное ( ru имя существительное ) Акт ассимиляции]] или состояние бытия [[ассимилировать, ассимилировать. * {{цитата, год = 1797, автор = англичанка, title = резиденция во Франции в 1792, 1793, 1794 и 1795 годы ,, chapter =, edition = цитата , проход = — Франция кишит Гракхом и Публиколасом, которые посредством воображаемых ассимиляций действий, которые изменение манеры сделало другими, воображают себя более чем равными своим прототипам.}} * {{quote-news, год = 1996, дата = 26 января, автор = Bertha Husband, title = Double Identity, work = Chicago Reader citation , пассаж = Его работа обычно полна ассимиляций и цитат из произведений искусства не мексиканского происхождения, и он сказал: «Национализм не имеет ничего общего с моей работой.}} Метаболическое преобразование питательных веществ в ткани. * {{цитата, год = 1908, автор = Вашингтон Глэдден, название = Церковь и современная жизнь, глава =, издание = цитата , пассаж = Нам очень нужно быть осторожными с этими ассимиляциями ; некоторые виды пищи богаты, но плохо перевариваются.}} (в расширении) Поглощение новых идей существующей когнитивной структурой. (фонология) Процесс изменения звука, при котором фонетика речевого сегмента становится больше похожа на фонетику другого сегмента в слове (или на границе слова), так что происходит изменение фонемы. (социология, культурология) Принятие группой меньшинства обычаев и взглядов доминирующей культуры. Связанные термины * ассимилировать Анаграммы *

Существительное ( существительное ) Конструктивный обмен веществ в организме в отличие от катаболизма. * 2008 , Карлон М. Колкер, Extreme Muscle Enhancement , 3-е издание, стр. 13-14. Раньше мы думали, что бодибилдинг — это всего лишь анаболизм путем включения секреции тестостерона и гормона роста. Связанные термины * анаболический

Анаболизм — обзор | Темы ScienceDirect

Ремоделирование матрикса

В отличие от анаболизма и фенотипической модуляции, аналогии между катаболизмом хряща при ОА и ремоделированием матрикса во время эндохондральной оссификации выявить труднее.Провоспалительные цитокины интерлейкин-1β (ИЛ-1β) и фактор некроза опухоли-α (TNF-α), по-видимому, не являются «игроками» во время хондрогенеза в эмбриональной или постнатальной пластинке роста и являются механизмом исчезновения аггрекана в пластинке. гипертрофическая зона не выяснена. ⁹⁵ MMPs действительно играют важную роль в ремоделировании матрикса в обоих процессах. Локализация экспрессии MMP-13 в глубокой зоне хряща OA привела к предположению, что гипертрофия хондроцитов и связанное с этим продвижение отметок и утолщение субхондральной кости являются основными признаками прогрессирования заболевания.

Недавние исследования, идентифицирующие ассоциированные с ОА полиморфизмы в гене, кодирующем аспорин (который ингибирует анаболизм хряща путем связывания с TGF-β) и в FRZB (который кодирует секретированный белок 3 [sFRP3], связанный с завитками) ^{159, 160} поддержать эту концепцию. Члены семейства sFRP, включая sFRP3, представляют собой гликопротеины, которые противодействуют передаче сигналов лигандов Wnt через завитые мембраносвязанные рецепторы. ¹⁶¹ Растворимые ингибиторы передачи сигналов Wnt, такие как sFRP1 и LRP5, участвуют в поддержании плотности костей взрослого человека. ^162–164 Эктопическая передача сигналов Wnt / β-catenin ведет к усиленной оссификации и подавлению образования хондроцитов во время развития скелета, ⁷⁸ и нарушение передачи сигналов Wnt в хрящах и костях взрослых может иметь патологические последствия. Например, sFRP1 ингибирует образование остеокластов путем связывания с RANKL, ¹⁶⁵ , а sFRP3 ингибирует пролиферацию остеобластов и увеличивает дифференцировку остеобластов независимо от канонической передачи сигналов Wnt / β-катенина. ¹⁶⁶

В хряще ОА sFRP может играть роль в апоптозе хондроцитов. ¹⁶⁷ Поскольку активация β-катенина в зрелых хрящевых клетках стимулирует гипертрофию; матричная минерализация; и экспрессия VEGF, ADAMTS5, MMP-13 и некоторых других MMP, ⁸³ дефектное ингибирование передачи сигналов Wnt из-за полиморфизма FRZB может нарушить нормальный гомеостаз (приводя к аномальному метаболизму хрящей и костей).

6.6: Анаболизм — Биология LibreTexts

Анаболические пути

(следующий материал адаптирован из Kaiser Microbiology)

Анаболизм, часто называемый биосинтезом, представляет собой метаболическое производство молекул, используемых в структуре и функционировании клетки, из более простых органических молекул.Часто исходными субстратами для анаболических путей являются промежуточные продукты центрального метаболизма, называемые метаболитами-предшественниками. Подобно тому, как строительство здания требует ввода энергии и гвоздей в дополнение к строительным материалам, анаболизм также требует ввода АТФ и электронов (обычно в форме НАДФН, а не НАДН) в дополнение к метаболитам-предшественникам. Некоторые анаболические пути также требуют дополнительных строительных материалов, таких как азот, фосфат или сера.

Катаболические пути обеспечивают энергию, питающую анаболические пути.Еще один фактор, связывающий катаболические и анаболические пути, — это образование метаболитов-предшественников. Метаболиты-предшественники представляют собой промежуточные молекулы в центральном метаболизме, которые могут быть либо окислены с образованием АТФ, либо могут использоваться для синтеза макромолекулярных субъединиц, таких как аминокислоты, липиды и нуклеотиды, как показано на рисунке \ (\ PageIndex {1} \)

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): Интеграция метаболизма — метаболиты-предшественники. Углеводы, белки и липиды могут использоваться в качестве источников энергии; метаболиты, участвующие в производстве энергии, могут использоваться для синтеза углеводов, белков, липидов, нуклеиновых кислот и клеточных структур. (Kaiser Microbiology)

Биосинтез аминокислот

(Этот раздел адаптирован из General Microbiology at Boundless)

Аминокислоты — это структурные единицы, из которых состоят белки. Они соединяются вместе, образуя короткие полимерные цепи, называемые пептидами, или более длинные цепи, называемые полипептидами или белками. Эти полимеры являются линейными и неразветвленными, каждая аминокислота в цепи присоединена к двум соседним аминокислотам. Процесс создания белков называется трансляцией и включает в себя поэтапное добавление аминокислот к растущей белковой цепи рибозимом, который называется рибосомой.Порядок, в котором добавляются аминокислоты, считывается генетическим кодом из матрицы мРНК, которая является копией РНК одного из генов организма.

Организмы различаются по способности синтезировать 20 распространенных аминокислот. Большинство бактерий и растений могут синтезировать все 20. Некоторые простые паразиты, такие как бактерии Mycoplasma pneumoniae , не могут полностью синтезировать аминокислоты и берут свои аминокислоты непосредственно у хозяев. Все аминокислоты синтезируются из промежуточных продуктов в гликолизе, цикле лимонной кислоты или пентозофосфатном пути.В большинстве аминокислотных анаболических путей азот обеспечивается трансаминированием с использованием аминокислот глутамата или глутамина (рисунок \ (\ PageIndex {2} \)). Синтез аминокислот зависит от образования соответствующей альфа-кетокислоты, которая затем трансаминируется с использованием глутамата или глутамина с образованием аминокислоты.

Рисунок \ (\ PageIndex {2} \): Трансаминирование. При трансаминировании аминогруппа передается от глутамата к органической кислоте с образованием аминокислоты (2021 Jeanne Kagle)

Глутамат и глутамин, с другой стороны, могут быть образованы прямым добавлением аммония к альфа-кетоглутарату или глутамату с образованием глутамат или глутамин соответственно.Этот процесс называется аминированием (Рисунок \ (\ PageIndex {3} \). Аминирование альфа-кетоглутарата с образованием глутамата — это то, как бактерии превращают неорганический азот в органический азот, ассимилируя его в клетке.

Рисунок \ (\ PageIndex {3} \): Аминация. Азот ассимилируется клеткой в ​​результате аминирования альфа-кетоглутарата с образованием глутамата и глутамина. (2021 Жанна Кагл)

Ассимиляция азота

(Этот раздел адаптирован из материалов, предоставленных Линдой Бруслинд)

Ассимиляция

Ассимиляция — это восстановительный процесс, при котором неорганическая форма азота восстанавливается до органических соединений азота, таких как аминокислоты и нуклеотиды, обеспечивая рост и размножение клеток.Уменьшается только количество, необходимое ячейке. Ассимиляция аммиака происходит, когда аммиак (Nh4) / ион аммония (Nh5 +), образующийся при азотфиксации, используется для аминирования альфа-кетоглутарата с образованием глутамата. Ассимиляционное восстановление нитратов — это восстановление нитратов до клеточного азота в многоступенчатом процессе, при котором нитрат восстанавливается до нитрита, затем аммиака и, наконец, до органического азота.

Азотная фиксация

Фиксация азота описывает преобразование относительно инертного газообразного диазота (N2) в аммиак (Nh4), гораздо более используемую форму азота для большинства форм жизни.Процесс выполняется диазотрофами , ограниченным числом бактерий и архей, которые могут расти без внешнего источника фиксированного азота из-за своих способностей. Фиксация азота является важным процессом для организмов Земли, поскольку азот является необходимым компонентом различных органических молекул, таких как аминокислоты и нуклеотиды. Растения, животные и другие организмы полагаются на бактерии и археи, чтобы обеспечить азот в фиксированной форме, поскольку не известно ни одного эукариота, который мог бы фиксировать азот.

Фиксация азота — это чрезвычайно энергоемкий и электронно-интенсивный процесс, позволяющий разорвать тройную связь в N2 и восстановить ее до Nh4. Для этого требуется особый фермент, известный как нитрогеназа , который инактивируется O2. Таким образом, азотфиксация должна происходить в анаэробной среде. Аэробные азотфиксирующие организмы должны разработать особые условия или меры для защиты своего фермента. Организмы, связывающие азот, могут существовать независимо или в паре с растением-хозяином:

1. Симбиотические азотфиксирующие организмы : эти бактерии вступают в партнерские отношения с растением, чтобы обеспечить им среду, подходящую для функционирования их фермента нитрогеназы.Бактерии живут в тканях растения, часто в корневых клубеньках, фиксируя азот и разделяя результаты. Растение обеспечивает как место для фиксации азота, так и дополнительные питательные вещества для поддержки энергоемкого процесса фиксации азота. Было показано, что бактерии и хозяин обмениваются сигналами химического распознавания, которые облегчают взаимоотношения. Одной из самых известных бактерий в этой категории является Rhizobium , которая является партнером растений семейства бобовых, (клевер, соя, люцерна и т. Д.).Бобовые хорошо известны своим высоким содержанием белка, а их партнерство с азотфиксирующим ризобием Rhizobium способствует их способности производить большие количества этих богатых азотом соединений.
2. Свободноживущие азотфиксирующие организмы : эти организмы, как бактерии, так и археи, фиксируют азот для собственного использования, который в конечном итоге становится общим, когда организмы умирают или попадают в организм. Свободноживущие азотфиксирующие организмы, которые растут анаэробно, не должны беспокоиться о специальных адаптациях их фермента нитрогеназы.Аэробные организмы должны адаптироваться. Цианобактерии , многоклеточные бактерии, производят специализированные клетки, известные как гетероцисты , в которых происходит фиксация азота. Поскольку цианобактерии производят кислород в процессе фотосинтеза, в гетероцисте возникает аноксигенная версия, позволяющая нитрогеназе оставаться активной. Гетероцисты делят фиксированный азот с окружающими клетками, в то время как окружающие клетки обеспечивают гетероцисты дополнительными питательными веществами.

Ключевые точки

• Анаболические пути зависят от энергии и метаболитов-предшественников, образующихся в результате катаболизма.
• Все аминокислоты синтезируются из промежуточных продуктов гликолиза, цикла лимонной кислоты или пентозофосфатного пути.
• Синтез аминокислот зависит от образования соответствующей альфа-кетокислоты, которая затем трансаминируется с образованием аминокислоты.
• Большинство бактерий усваивают азот в виде аммония, который используется для аминирования альфа-кетоглутарата (из цикла TCA) для производства глутамата.Некоторые могут превращать нитрат в аммоний, который затем усваивается.
• Лишь некоторые прокариоты обладают способностью усваивать атмосферный азот в процессе, называемом азотфиксацией. Двумя яркими примерами являются бобовые симбионты , Rhizobium и цианобактерии.

Регулирование ассимиляции нитратов низшими растениями: критика (Конференция)

Фальковски, П. Г. Регулирование ассимиляции нитратов у низших растений: критика .США: Н. П., 1977. Интернет.

Фальковски, П. Г. Регулирование ассимиляции нитратов у низших растений: критика . Соединенные Штаты.

Фальковски, П. Г. Сб. «Регулирование ассимиляции нитратов у низших растений: критика».Соединенные Штаты. https://www.osti.gov/servlets/purl/7254659.

@article {osti_7254659,
title = {Регулирование ассимиляции нитратов низшими растениями: критика},
author = {Falkowski, P G},
abstractNote = {Ассимиляция нитратов требует функционирования и регулирования трех процессов, а именно поглощения и перемещения нитратов из окружающей среды в клетку, восстановления аниона до аммония посредством нитрат- и нитритредуктаз, а также включения восстановленного азота в аминогруппу. кислотные предшественники.Все три процесса являются анаболическими и эндотермическими и, следовательно, должны быть термодинамически связаны с катаболическими и экзотермическими реакциями. В то время как большинство недавних исследований ассимиляции нитратов было сосредоточено на том или ином из этих процессов по отдельности, меньше внимания уделялось описанию источников энергии, необходимых для их функционирования, и регулированию процессов посредством термодинамического взаимодействия.},
doi = {},
url = {https: //www.osti.gov / biblio / 7254659}, журнал = {},
номер =,
объем =,
place = {United States},
год = {1977},
месяц = ​​{1}
}

Определение катаболизма по Merriam-Webster

ca · tab · o · lism | \ kə-ˈta-bə-ˌli-zəm \ : деградационный метаболизм, включающий высвобождение энергии и приводящий к расщеплению сложных материалов (таких как белки или липиды) в организме — сравните анаболизм

Различия в эффективности производства пойкилотермов и гомеотермов мало связаны со скоростью метаболизма

Проф.Яап ван дер Меер
Университет Вагенингена и исследования Морские исследования Вагенингена IJmuiden
IJmuiden
Северная Голландия
Нидерланды
1976 CP

Лейпциг, 2 июля 2020 г.

Уважаемый доктор ван дер Меер,

---

ОБНОВЛЕНИЕ КОРОНАВИРУСА:
оказывает влияние на экологов по всему миру, затрагивая полевые, офисные и лабораторные работы, поскольку люди работают из дома и самоизолируются. Кроме того, в некоторых странах школы закрыты, а это значит, что многие из нас будут присматривать за детьми дома.Мы понимаем, что это нарушение может повлиять на все аспекты работы и семейной жизни. По этой причине мы рады предоставить расширения для редакций рукописей. Если вы пропустите крайний срок для повторной подачи рукописи, не беспокойтесь — мы повторно откроем конвейер подачи, когда вы будете готовы повторно подать рукопись. Оставайся в форме. С наилучшими пожеланиями, от всех нас в Ecology Letters

---

Номер рукописи: ELE-00548-2020 Название: Различия в эффективности производства пойкилотермов и гомеотерм не имеют большого отношения к скорости метаболизма Автор (ы): van der Meer, Jaap

Мы получили заключения рецензентов на вашу рукопись.Вы найдете их ниже. Как вы увидите, рецензенты делают ряд комментариев с целью улучшения рукописи.

Я приглашаю вас пересмотреть и повторно подать свой вклад (см. Инструкции ниже), и последующее решение о публикации будет частично основываться на ваших точных ответах на комментарии рецензентов. Возможно, что при принятии этого решения мы обратимся к исходным рецензентам или попросим дополнительных рецензентов изучить статью.

Ваша редакция должна включать в себя пошаговый список ответов на все комментарии.Мы настоятельно рекомендуем вам тщательно составлять свои ответы по пунктам (каждый из которых ссылается на номера страниц и строк в исправленной рукописи), поскольку они будут дословно предоставлены рецензентам в вашей заявке.

Важно отметить, что это письмо не предопределяет вопрос о том, будет ли ваша статья окончательно принята: если ваша редакция будет опубликована в нашем журнале, необходимо достичь консенсуса относительно новизны и общности после повторной оценки.

Политика Ecology Letters предусматривает повторную отправку исправленных рукописей в течение 6 недель с даты получения этого письма.Пожалуйста, свяжитесь с редакцией, если вы не можете отправить свою редакцию до истечения срока действия опции.

Мы ожидаем, что при внесении изменений в рукопись не будет превышать разрешенное максимальное количество слов: Буквы и методы должны быть не более 5000 слов и содержать не более 6 рисунков или таблиц. Идеи и перспективы, а также обзоры и обобщения должны состоять не более чем из 7500 слов и содержать не более 10 рисунков или таблиц.

Авторам следует использовать сжатый текст, избегать повторения нескольких повторяющихся цитат для подтверждения одного и того же утверждения и рассмотреть возможность перехода к материалам с дополнительной информацией, которые выходят за рамки интересов большинства читателей, желающих понять, что было сделано в общих чертах.

Благодарим вас за внимание к изданию Ecology Letters за публикацию вашей самой прекрасной и самой захватывающей работы.

Если вам нужна помощь в редактировании на английском языке или другая поддержка в подготовке статьи, Wiley Editing Services предлагает экспертную помощь по редактированию на английском языке, а также перевод, форматирование рукописей и форматирование рисунков на сайте www.wileyauthors.com/eeo/preparation. . Вы также можете ознакомиться с нашими ресурсами по подготовке статьи для получения общих рекомендаций по написанию и подготовке рукописи на сайте www.wileyauthors.com/eeo/prepresources.

С уважением,

Д-р Джонатан Чейз
Старший редактор
Ecology Letters

---

Отзывы авторов:

Рефери: 1

Комментарии для авторов
Общие комментарии:

Автор утверждает что различия в эффективности производства между популяциями экзотермических и эндотермических животных мало связаны с различиями в скорости метаболизма. Он использует теорию DEB, чтобы поддержать этот аргумент.Оспаривание традиционных идей может иметь важное значение для развития науки, но в данном случае я считаю, что задача неуместна. У меня есть семь основных опасений по поводу данной рукописи.

1) На мой взгляд, автор неадекватно объясняет общепринятый взгляд на то, почему эффективность производства популяций у эктотермов выше, чем у эндотермов. Это не просто потому, что эндотермы имеют более высокие скорости метаболизма, потому что более высокие скорости метаболизма могут поддерживать пропорционально более высокие скорости производства (как можно заключить из параллельного масштабирования этих скоростей по массе тела, о котором сообщалось во многих энергетических исследованиях популяций), что не приводит к изменениям. в эффективности производства, т.е.е. продукция / (продукция + дыхание) (см., например, Humphreys 1979; Lavigne 1982; Peters 1983). Важно то, что большая часть энергетического бюджета эндотерм расходуется на затраты на терморегулирующее отопление, чем у эктотерм (см. Golley 1968; Calow 1977; Wieser 1985, 1994; Sible & Calow 1986; Reichle 2019 и т. Д.). Учитывая сохранение энергии, относительное количество ассимилированной энергии, которое может быть использовано для производства (роста и воспроизводства), должно быть меньше у эндотермов, чем у эктотерм.Следовательно, эффективность производства (производство / ассимиляция) должна быть меньше у эндотермов по сравнению с эктотермиями.

2) Автор показывает, что эффективность индивидуальной продукции (соматического роста) в раннем онтогенезе у эндотермов столь же высока, как и у эктотерм (см. Также Calow 1977). Однако он забывает указать, что это наблюдение фактически поддерживает аргумент о терморегуляции, потому что новорожденные или вылупившиеся эндотермические птицы и млекопитающие часто являются эктотермными, потому что у них плохая выработка тепла и регуляция, и, таким образом, они зависят от своих родителей в тепле (см.г., Sible & Calow 1986; Olson 1992; Price & Dzialowski 2018; Вернер и др. 2018). Как правило, эндотермия новорожденных еще не достигла взрослого уровня эндотермии (за исключением некоторых высокоразвитых видов). Следовательно, относительное количество энергии, ассимилированное «эктотермными» новорожденными, которое может быть использовано для производства (роста), часто сравнимо у эндотермических и эктотермных видов. Наблюдение автора о том, что эндотермы взрослых особей (в частности, птицы) с высокими затратами на отопление, как правило, имеют относительно низкую эффективность производства, также согласуется с традиционными представлениями о терморегуляции.

3) Автор должен более тщательно объяснить (устно и математически), как его результаты относятся к эффективности производства на уровне населения. Производство на уровне популяции включает увеличение биомассы как за счет индивидуального роста, так и за счет воспроизводства новых особей. Чтобы рассчитать эффективность производства на уровне популяции, рост и воспроизводство необходимо сравнить с усвоением энергии всем населением, включая как молодых, так и взрослых особей. Какая часть этой ассимиляции может быть использована для производства, будет уменьшена из-за высоких затрат на отопление в эндотермах взрослых.Для меня это неизбежный вывод, который приводит к более низкой эффективности производства эндотермических видов по сравнению с экзотермическими видами.

4) Хотя теория DEB дала некоторые полезные идеи, я считаю это проблематичным, потому что некоторые из его переменных состояния не четко определены или легко измеримы, а некоторые из его предположений кажутся ненужными и / или неправильными (см. Также мои конкретные комментарии ниже) . Кроме того, модель DEB, представленная в этой рукописи, является неполной, поскольку она явно не включает энергию, используемую для терморегуляции (производство тепла).Этот раздел распределения ресурсов имеет важное значение (см., Например, Werner et al. 2018) для понимания различий в эффективности производства между экзотермическими и эндотермическими видами животных. Это отделение может быть представлено параметром {ṗT}, как описано ван дер Меером (2019) в его недавнем обзоре теории DEB.

5) Автор представляет вводящую в заблуждение точку зрения на модель роста фон Берталанфи (см. Мои конкретные комментарии ниже).

6) Введение не дает никаких намеков на то, как скорость метаболизма может не быть вовлечена в различную продуктивность экзотермических и эндотермических животных, что является основным выводом этой рукописи.Необходима лучшая ориентация (объяснение), чтобы читатель не потерялся в подробном описании нескольких математических уравнений, не имея представления, почему их следует понимать в контексте основного вопроса этого исследования. На мой взгляд, очевидное теряется в математических деталях, которые, кажется, затемняют, а не улучшают наше понимание различного распределения ресурсов и эффективности использования ресурсов в эктотермных и эндотермальных условиях.

7) Эта рукопись неправильно отформатирована для Ecology Letters.

Особые комментарии:

P 5, L 34: Возможно изменение «только несколькими авторами» на «только несколькими авторами».

P 5, L 56: заменить «более тысячи различных видов» на «более тысячи различных видов».

P 6, L 21-41: Авторская интерпретация модели роста фон Берталанфи требует пояснения. Во-первых, два основных процесса в модели фон Берталанфи — это не ассимиляция и поддержание, а анаболизм и катаболизм [как автор признает в другой публикации (van der Meer 2019), но не в настоящей рукописи].Во-вторых, фон Берталанфи масштабировал анаболизм и катаболизм по массе тела, а не по объему. В-третьих, фон Берталанфи признал, что масштабирование анаболизма по массе тела (которое, как он предполагал, происходит параллельно с масштабированием респираторного метаболизма в покое) может варьироваться, включая три основных типа, где показатель масштабирования может составлять 2/3,> 2/3 и < 1 или 1 (фон Берталанфи, 1957). Более того, хотя фон Берталанфи (1957) предположил, что масштабный показатель метаболизма в покое позвоночных составляет приблизительно 2/3, Renner-Martin et al.(2018) показали, что этот показатель на самом деле широко варьируется (от 0 до 1), основываясь на подборе данных для 60 видов животных (в основном рыб) к модели роста фон Берталанфи.

P 6, L 46-51: Этот показатель эффективности производства не имеет смысла с точки зрения реальной модели роста фон Берталанфи, которая основана на анаболизме минус катаболизм, а не на ассимиляции минус поддержание. Термин aV2 / 3 (фактически aM2 / 3, где M — масса тела) проблематичен, потому что он представляет анаболизм, а не ассимиляцию, и показатель степени не обязательно должен быть 2/3.Следуя реальной модели роста фон Берталанфи, выражение (qtdV / dt) / (aV2 / 3) пропорционально (скорость производства) / (скорость анаболизма), что не кажется полезным, потому что анаболизм лежит в основе производства. Поэтому остальная часть дискуссии автора об эффективности производства на индивидуальном и популяционном уровне также не кажется мне полезной.

P 8, L 27-35: На самом деле часто бывает наоборот: для данного размера экзотермические животные (например, черепаха) часто живут дольше, чем эндотермические животные (например,г., крыса).

P 9, L 8-12: Эти переменные состояния требуют пояснения (дальнейшего объяснения) для обычного читателя. Включает ли «структурный объем тела» только соматические опорные структуры, все соматические органы и ткани, соматические и репродуктивные органы и ткани или что? Включает ли «резервная плотность» только хранилища (например, жировая ткань), как предполагает большинство читателей, или все материалы, которые могут метаболизироваться для поддержания различных жизненных функций? По определению автора («совокупная энергия, направляемая на развитие»), чем «зрелость» отличается от роста? Как он измеряется эмпирически (и отличается от роста)? Являются ли вторая и третья переменные состояния теоретическими концепциями, которые нельзя оценить эмпирически (по крайней мере, точно)?

P 9, L 14-16: Заменить «дать» на «дает» и «уравнение» на «уравнения».

P 9, L 26-28: именно здесь очень необходимо точное определение «резервов», потому что ассимилированная энергия может не сразу поступать в резервы хранения (например, жировая ткань), но может быть непосредственно использована для создания структурных тканей. или поддерживать различную биологическую активность. Основное предположение теории DEB о том, что ассимилированная энергия всегда поступает в отсек для хранения, прежде чем будет использоваться для других функций, требует эмпирического подтверждения (оно было мало проверено) и противоречит некоторым свидетельствам (например.г., Брэдли и др. 1991; Nogueira et al. 2004 г.). Другие модели, которые предполагают, что ассимилированная энергия может непосредственно использоваться для роста, воспроизводства и / или других биологических процессов, также являются жизнеспособными альтернативами (см., Например, Gurney et al. 1990; McCauley et al. 1990; Bradley et al. 1991; Nogueira et al. 2004 г.).

Обратите внимание, что если «запасы» определяются как любой материал в организме, который может метаболизироваться для поддержания различных жизненных функций, то он теряет свое отличие от усваиваемых питательных веществ. Следуя этой терминологии, все ассимилируются = резервы.Этот ассимилят не обязательно проходит через отсек для хранения в общепринятом смысле, но доставляется непосредственно к метаболизирующим клеткам. Он переходит на этап временной транспортировки, а не на этап хранения: его перемещают, но не обязательно хранят (аналогично тому, как товар перемещается грузовиком, а не хранится на складе). Более того, во многих случаях естественный отбор должен способствовать быстрой транспортировке ассимилированных питательных веществ к «голодным» клеткам, а не отложенному хранению в хранилищах запасов.

P 9, L 30-36: Предположение о «фиксированной» функции распределения (каппа) для роста и поддержания опровергается большими онтогенетическими изменениями в том, как энергия и питательные вещества распределяются для роста, поддержания и размножения, и как возраст — распределение конкретных ресурсов зависит от наличия продуктов питания. В качестве эмпирического примера см. Glazier & Calow (1992), а обсуждение теоретических моделей, которые признают заметные изменения распределения ресурсов на рост и поддержание в процессе развития, см. Nogueira et al.(2004).

P 9, L 36-42: Это предположение утверждает, что созревание пропорционально распределению ресурсов для роста. Однако хорошо известно, что темпы роста и развития могут быть разделены (например, из-за изменений температуры).

P 12, L 46-50: На самом деле ожидается, что затраты на поддержание тканей для эктотерм и эндотермов будут одинаковыми. Отличие заключается в том, что эндотермы имеют более высокие затраты на нагрев (связанные с регулированием высоких температур тела), которые явно не включены в модель DEB, представленную автором.

П 13, Л 51-55; P 14, L 8-16: Ожидается снижение эффективности производства по мере взросления животных из-за снижения скорости роста у большинства животных (см. Calow 1977) и увеличения затрат на отопление в эндотермах. Теория DEB не нужна для предсказания этих онтогенетических изменений эффективности производства.

P 14, L 42-54: Уточните, пожалуйста, о какой производственной эффективности идет речь. Это эффективность соматического роста, воспроизводства или того и другого?

P 15, L 25-48: Это обсуждение вводит в заблуждение по двум основным причинам.Во-первых, он игнорирует тот факт, что эндотермы тратят пропорционально больше своего энергетического бюджета на терморегулирующие расходы на отопление, чем эктотермы. Учитывая сохранение энергии, количество ассимилированной энергии, которая используется для производства (роста и воспроизводства), и, следовательно, эффективность производства должны быть меньше у эндотермов, чем у эктотерм. Во-вторых, он игнорирует тот факт, что при рождении или вылуплении многие эндотермические виды на самом деле являются экзотермическими. Вот почему эффективность производства у экзотермических и эндотермических видов одинакова на ранних этапах жизни (новорожденные).Таким образом, вопреки утверждениям автора, это наблюдение поддерживает терморегулирующее объяснение различий в эффективности производства между эктотермами и эндотермами.

P 15, L 40: Обратите внимание, что Визер (1984) фокусируется на соотношении продуктивность / дыхание, которое не является производственной эффективностью как таковой. Эффективность производства = производство / усвоение. Кроме того, он утверждает, что эффективность производства у эндотермов такая же высокая, как и у эктотерм, цитируя данные о «молодых гомеотермах», которые не являются полностью эндотермическими (см. Также мой комментарий выше).Далее он утверждает, что низкая продуктивность эндотерм связана с их низкими темпами прироста популяции (внутренняя скорость роста, r) и связанными с ними низкими темпами созревания, но данные Fenchel (1974) показывают, что при заданном размере тела эндотермы имеют более высокие показатели. (не ниже) темпов прироста популяции и созревания, чем эктотерм. Таким образом, Визер (1984) не опровергает традиционный аргумент о терморегуляции.

П 15, Л 48-56; P 16, L 8-16: На мой взгляд, обычное терморегулирующее объяснение низкой продуктивности взрослых птиц более правильное и простое для понимания.Большая часть их энергетического бюджета тратится на расходы на отопление (не говоря уже о расходах на перелет; см., Например, Sible & Calow 1986). Кроме того, эндотермические птицы и млекопитающие, как правило, демонстрируют определенный рост, так что у взрослых особей рост прекращается. Это контрастирует со многими экзотермическими животными (например, рыбами и рептилиями), которые демонстрируют неопределенный (постзрелый) рост. Эти разные модели роста имеют большое влияние на модели распределения ресурсов эктотерм и эндотерм (см. Werner et al.2018). Эта закономерность частично противоречит утверждению автора, что взрослые птицы имеют высокие затраты на рост и содержание. У них действительно высокие затраты на техническое обслуживание, связанные с высокими затратами на отопление, но незначительные затраты на рост, потому что они не показывают постзрелого роста.

П 16, Л 52-56; П 17, Л 8-14. Разница в эффективности производства между содержащимся в неволе и диким Gallus gallus может быть не результатом искусственного отбора, а скорее результатом различных условий питания и окружающей среды.Более высокое питание увеличивает продуктивность и, таким образом, эффективность производства содержащихся в неволе G. gallus, потому что больше энергии выделяется на производство яиц по сравнению с материнским содержанием (аналогичный аргумент и эмпирические подтверждения у мышей см. Glazier 1990). Кроме того, термонейтральные условия в неволе могут снизить затраты на терморегулирующее отопление, тем самым увеличивая относительное количество ассимилированной энергии, которая может быть потрачена на производство яиц, что приводит к более высокой эффективности производства. Второе объяснение согласуется с общепринятой точкой зрения, согласно которой увеличение затрат на отопление (наблюдаемое в эндотермах) может снизить эффективность производства.

Цитированная литература:

Bradley, M.C., Perrin, N., & Calow, P. (1991). Распределение энергии у кладоцеровых Daphnia magna Straus при голодании и повторном кормлении. Oecologia, 86 (3), 414-418.

Calow, P. (1977). Эффективность преобразования в гетеротрофных организмах. Биологические обзоры 52 (3), 385-409.

Фенчел Т. (1974). Внутренняя скорость естественного прироста: взаимосвязь с размером тела. Oecologia 14 (4), 317-326.

Стекольщик, Д. С. (1990).Ограничения на эффективность производства потомства Peromyscus и других грызунов. Функциональная экология, 223-231.

Glazier, D. S., & Calow, P. (1992). Правила распределения энергии у Daphnia magna: клональные и возрастные различия в эффектах ограничения пищи. Oecologia, 90 (4), 540-549.

Герни, У. С. С., МакКоли, Э., Нисбет, Р. М., и Мердок, У. У. (1990). Физиологическая экология дафний: динамическая модель роста и размножения. Экология, 71 (2), 716-732.

Лавин, Д.М. (1982). Сходство энергетических бюджетов популяций животных. Журнал экологии животных 51, 195-206.

МакКоли, Э., Мердок, У. В., Нисбет, Р. М., и Герни, У. С. (1990). Физиологическая экология дафний: разработка модели роста и размножения. Экология, 71 (2), 703-715.

Ногейра, А. Дж. А., Бэрд, Д. Дж., И Соарес, А. М. В. М. (2004). Проверка физиологических правил распределения ресурсов в лабораторных экспериментах с Daphnia magna Straus. Annales de Limnologie 40, 257-267.

Олсон, Дж. М. (1992). Рост, развитие эндотермии и выделение энергии у краснокрылых дроздов (Agelaius phoeniceus) в период гнездования. Физиологическая зоология, 65 (1), 124-152.

Петерс, Р. Х. (1983). Экологические последствия размера тела. Издательство Кембриджского университета.

Прайс, Э. Р., Дзяловски Э. М. (2018). Развитие эндотермии у птиц: закономерности и механизмы. Журнал сравнительной физиологии B, 188 (3), 373-391.

Райхле, Д. Э. (2019). Глобальный углеродный цикл и изменение климата: масштабирование экологической энергии от организма до биосферы. Эльзевир.

Реннер-Мартин, К., Бруннер, Н., Кюляйтнер, М., Новак, В. Г., и Шайхер, К. (2018). Об экспоненте в модели роста фон Берталанфи. PeerJ, 6, e4205.

Сибли, Р. М., и Калоу, П. (1986). Физиологическая экология животных. Научные публикации Блэквелла.

ван дер Меер, Дж. (2019). Метаболические теории в экологии: Теория динамического энергетического бюджета и метаболическая теория экологии.В: Fath, B. (Ed.) Encyclopedia of Ecology: Second edition, Elsevier, pp. 463-471

von Bertalanffy, L. (1957). Количественные законы обмена веществ и роста. Ежеквартальный обзор биологии 32 (3), 217-231.

Вернер, Дж., Сфакианакис, Н., Рендалл, А. Д., и Грибелер, Э. М. (2018). Функции потребления энергии и энергетические бюджеты эктотермных и эндотермных животных определяются их онтогенетическим ростом массы тела и сроками полового созревания. Журнал теоретической биологии 444, 83-92.

Wieser, W. (1984). Низкая производственная «эффективность» гомеотермных популяций: недоразумение. Oecologia 61 (1), 53-54.

Wieser, W. (1985). Новый взгляд на преобразование энергии у экзотермических и эндотермических животных. Oecologia 66 (4), 506-510.

Wieser, W. (1994). Стоимость роста клеток и организмов: общие правила и сравнительные аспекты. Биологические обзоры 69 (1), 1-33.

Рефери: 2

Комментарии для авторов
Я прочитал эту рукопись с большим интересом.Основываясь на нескольких установленных онтогенетических моделях роста, доктор ван дер Меер рассчитал продуктивную эффективность и правильно пришел к выводу, что изменение этой эффективности в основном зависит от стратегий распределения энергии животными, но имеет мало общего со скоростью их метаболизма. Я не смог найти никаких изъянов в выводе. Я сам проделал аналогичный расчет, основанный на «моделях метаболической теории» (West et al 2001 и Hou et al 2008), и получил аналогичные результаты, которые доктор ван дер Меер получил из расчета, основанного на модели Берталанфи.Это очень увлекательная работа. Красивый и относительно простой вывод, несомненно, исправляет давнее неправильное представление, глубоко укоренившееся в этой области, что разница в эффективности производства между гомеотермами и пойкилотермами проистекает из разницы в их скорости метаболизма. В любом случае это должно быть опубликовано.

Сказав это, у меня есть ряд мелких вопросов, проблем и предложений.

1. Что такое «репродуктивный материал» в юношеском возрасте? Я думал, что понял правило каппа в DEB.Но разве «репродуктивный материал» во время молоди не является мясом, и не следует ли его включать в массу тела при расчете эффективности производства? Предполагает ли ДЭБ, что в период молоди синтез «репродуктивного материала» требует незначительного количества энергии, а часть (1-k) резерва в основном расходуется на поддержание репродуктивного материала?

2. Модель Берталанфи и модели «Метаболическая теория экологии» не имеют концепции правила каппа.Основываясь на выводах доктора ван дер Меера и моих собственных выводов, эти модели показывают, что, если максимальные массы тела видов одинаковы, разница в эффективности их производства в основном происходит из разницы в «q», соотношении накладных расходов. роста (q_t) и энергии, необходимой для создания единицы ткани (q_r, которая примерно равна сумме накладных расходов и энергосодержания ткани). Для меня это очень важное открытие (я предполагаю, что, возможно, сам доктор ван дер Меер не в полной мере оценил это, потому что в рукописи это открытие очень мало обсуждается).

Большинство исследователей согласны с тем, что содержание энергии в тканях примерно одинаково для разных видов. Во всех статьях DEB, которые я читал, предполагается, что накладные расходы на биосинтез (q_t) также постоянны для разных видов. Таким образом, соотношение q_t и q_r также является константой. Если это так, то разницы в эффективности производства при одинаковом максимальном размере корпуса не будет. (Уравнение внизу страницы 6 ясно показывает этот момент, как и мои собственные вычисления.Модель DEB говорит то же самое, за исключением того, что у нее есть другой источник вариации — каппа.)

Однако новое исследование (Ferral et al., 2020, Journal of Insect Physiology: 120: 103988) показывает, что накладные расходы (q_t) варьируются значительно у разных видов; разница может достигать 20 раз. Эти авторы предположили, что значение q_t в значительной степени определяется уровнем внешней смертности и стратегиями жизненного цикла вида, что согласуется с идеей, предложенной в этой рукописи. Итак, я думаю, что Dr.Ван дер Меер должен сказать об этом несколько слов.

1. Очень незначительный момент: в строках 41-42 на странице 8 говорится, что модели роста метаболической теории экологии предполагают ¾ масштабирующую способность скорости ассимиляции. Это распространенное заблуждение. Уэст и др., 2001 предположили, что масштабирует скорость метаболизма, а не скорость ассимиляции. Фактически, коэффициент ассимиляции даже не был включен в модель Веста и др. Hou et al 2008, основываясь на данных West 2001, пришли к выводу, что скорость ассимиляции НЕ зависит от массы тела.В модели Берталанфи 2/3 — это масштабирующая способность скорости ассимиляции, и эта модель НЕ предполагала никакого закона масштабирования скорости метаболизма (термин b * V связан со скоростью метаболизма, но не эквивалентен ей). Тем не менее, это недоразумение НЕ влияет на вывод и заключение в этой рукописи. Таким образом, я предлагаю просто удалить это предложение.

2. Некоторые параметры в уравнении 5 не были определены до или после уравнения, такие как v-точка и E_G, хотя они были перечислены в таблице.Увидев их в формуле. 5, читатели запутаются. Почему бы вам не рассказать о них вкратце, когда вы вводите шесть предположений? Кроме того, член k {P_AM} / v в уравнении. 5 не интуитивно понятен. Никто не узнает, что это означает и как входит в уравнение, если он / она не знаком с DEB. Я твердо уверен, что доктор ван дер Меер должен сказать об этом одно или два предложения.

3. Вывод эффективности производства населения (уравнения 3 и 4) очень интересен и важен.Однако мне кажется, что это отвлекает внимание от всей статьи. Эффективность производства населения не обсуждалась и даже не упоминалась в остальной части статьи. Это не имеет ничего общего с основной мыслью статьи. Итак, почему он там хранится? Кроме того, на мой взгляд, само начало введения было немного не в фокусе. Я сразу перейду к делу — эффективность производства и, возможно, расскажу о других показателях эффективности в ходе обсуждения. Но это только мое мнение.

Рефери: 3

Комментарии для авторов

Ван дер Меер представляет статью, в которой исследуется интуитивно привлекательное представление о том, что эндотермы имеют более низкую эффективность производства из-за их более высокой удельной скорости дыхания.

Эта тема имеет долгую историю дискуссий, и некоторые из пионеров метаболизма всего организма, такие как Клейбер и Рубнер, измеряли эффективность производства отдельных эндотерм в конце 1800-х и начале 1900-х годов. Были спорадические обзоры на эту тему, включая влиятельный обзор соотношений продукции / дыхания Хамфриса, который вызвал комментарий May in Nature. В конце этого комментария Мэй посетовал на потерю ранее существовавшего понятия 10% -ного правила для передачи энергии между трофическими уровнями и сказал: «Я думаю, что настало время вернуться к этим вопросам, пытаясь понять закономерности, задокументированные Хамфрисом. и другие, как снизу (с точки зрения
термодинамических ограничений на эффективность производства у различных видов животных), так и сверху (с точки зрения, например, возможных ограничений, которые поток энергии может наложить на структуру пищевой сети) .Работа ван дер Меера представляет собой подход снизу.

Как подчеркивает ван дер Меер, представление о том, что гомеотерм по своей природе имеет низкую эффективность производства из-за их высокой скорости метаболизма в состоянии покоя, широко распространено в литературе, в том числе в учебниках. Визер утверждал, что это неверно еще в 1984 году, цитируя старую работу по эффективности производства на индивидуальном уровне и обосновывая на эмпирической основе аргументы в пользу того, что эндотермы не являются по своей сути неэффективными и что низкая эффективность производства на уровне популяции не может быть объяснена более высокие затраты на обогрев эндотерм в природе.Однако в то время не существовало общей теории, связывающей производство с точки зрения роста и воспроизводства с общим метаболизмом, и поэтому следовало бы предположению Мэя.

Вклад ван дер Меера состоит в применении концепций современной метаболической теории, в частности теории динамического энергетического бюджета (DEB), для интерпретации эмпирической взаимосвязи между производством и дыханием. Он представляет упрощенные формулировки как теории DEB, так и моделей «только роста» фон Берталанфи и моделей, связанных с «метаболической теорией экологии».Он представляет простые аргументы на основе теории, переведенной на популяционный процесс через эффекты смертности, и анализирует теперь обширную базу данных по значениям параметров DEB. В заключение он вместе с Вейзером (но с более сильными аргументами « снизу » на термодинамической основе) приходит к выводу, что нам нужно искать объяснения, относящиеся к жизненному циклу, а не к высокой норме поддержания покоя, чтобы объяснить эмпирическую модель низкой производительности / эффективности дыхания эндотермы в природе.

Считаю, что это важный вклад.Математические аргументы основаны на ранее установленных понятиях, и их ценность — это новый контекст, в котором они представлены. Первоначальный ответ многих на концепцию DEB правила каппа и разделения биомассы на структуру и запасы состоит в том, что это не согласуется с их интуитивными представлениями об энергетических бюджетах, которые обычно предполагают, что кто-то платит за обслуживание и может делать это бесплатно. что угодно с остатком. Тем не менее, мне еще предстоит увидеть какие-либо другие конструкции энергетических бюджетов, которые были бы полностью разработаны, которые в целом согласуются с фактами индивидуального метаболизма, фиксируют онтогенетические переходы от яйца к молодым и взрослым особям и не являются сильно параметризованными или видовыми. конкретный.Вышеупомянутые конструкции DEB — это то, что позволяет ему в общем улавливать метаболизм. Я не уверен, как побудить читателей не отключаться немедленно, столкнувшись с противоречащими интуиции предположениями DEB, но, возможно, стоит добавить несколько сжатых утверждений или указать читателю совершенно конкретно, где приводятся аргументы, чтобы оправдать эти предположения. доступным способом. Я понял, что автор указывает на пару его собственных статей, объясняющих теорию, которые действительно очень доступны, но я думаю, что стоит попытаться быть немного более ясным, сказав по сути: «Да, это может показаться странным, но посмотрите эти аргументы, чтобы понять, почему это работает… ‘. Мне действительно нравятся тематические исследования, чтобы сделать выводы немного более реалистичными.

Мои основные проблемы с MS эстетические:

название: поменять «немного» на «мало»
p. 3, строка 28 — заменить «выбранный» на «развитый»
п. 5, строка 56 — поменять «больше тысячи» на «больше двух тысяч»
р. 7, строка 26 — изменить высоту на величину
р. 7, ур. 3 — определите y в тексте
p. 8, строка 32 — исключить запятую после «популяции»
р. 8, строка 31 — это предложение неясно, подумайте, что имеется в виду: «На самом деле происходит обратное, с высокой продолжительностью жизни и, следовательно, производственной эффективностью населения у большинства гомеотермов»
с.14, строка 10 — изменить «и для птиц еще ниже» на «специально для птиц»
с. 15, строка 44 — заменить «A result that is» на «This is»
p. 15, строка 54 — снова заменить «выбранный» на «развитый»
п. 17, строка 32 — заменить «Мы» на «И»
п. 21, строка 10 — заменить «всплывает» на «достигает» или «результаты»

Рисунок 1 — цветовая схема и выбор символов оставляют желать лучшего — я думаю, что можно было бы провести дополнительную работу, чтобы улучшить внешний вид этого рисунка , начиная с вопроса о красном / зеленом для дальтоников.Но можете ли вы использовать цветные формы (возможно, даже с силуэтами того или иного типа организмов), чтобы показать области, где находятся точки, и представить символы различной формы, но, возможно, светло-серого цвета, чтобы они не отвлекали от основных узоров?

Рисунок 2 — возможно, поместите «специальное обслуживание» и т. Д. В метки осей, чтобы помочь читателю

---

Комментарии редактора автору (ам):

Редактор
Комментарий редактора для авторов:
В этой рукописи Автор решает проблему большого экологического значения (эффективность производства биомассы).Рукопись оценивалась тремя экспертами. Все трое согласились, что это общий интерес. В то время как двое из трех экспертов были очень восторжены рукописью в том виде, в каком она была написана (хотя и с несколькими важными рекомендациями по пересмотру), один эксперт не был впечатлен. Важно отметить, что эксперт ставит под сомнение основную мотивацию исследования, а также поднимает множество других ключевых вопросов. Я чувствовал, что все отзывы были четкими, справедливыми и конструктивными. С огромной признательностью к экспертам предлагаю автору ответить на эти комментарии.Я считаю, что некоторые проблемы могут быть решены путем исправления и должны значительно улучшить рукопись.

---

Как отправить отредактированную рукопись:

• Войдите в Ecology Letters ScholarOne Manuscripts по адресу: https://mc.manuscriptcentral.com/ele

• Войдите в Центр авторов

• С момента обработки Редактор рекомендовал вашу рукопись для доработки, нажмите «Рукописи с решениями»

• Отображается письмо с решением и ссылка для подачи редакции

Если у вас возникнут какие-либо проблемы при отправке измененной рукописи, обратитесь в нашу службу поддержки по адресу : [email protected]

Процитируйте это письмо с решением

Синонимы и антонимы для ассимиляции

antonym.com

• synonym.com

• Слово дня: сварливый

• Популярные запросы 🔥

  угнетатель творческий испытание негативное влияние умолял глубокое понимание помощь белый человек эстетический гуджарати определять все знают сплоченность нестандартное мышление душевное здоровье помощь в первый раз потенциал обнаруживать фокус правдивость невидимый мантра противостоять важный хорошо счастливый центр почтить память упреждающий мозговой штурм тупик более вероятно вмешательство Маленький комфорт отрицательный решение технология путешествовать отчаяние

1.ассимиляция

существительное. (əˌsɪməˈleɪʃən) В процесс из ассимилирующий новый идеи в ан существующий познавательный состав.

Антонимы

разработка овуляция ановуляция

Синонимы

аккультурация

Избранные игры

2.ассимиляция

существительное. (əˌsɪməˈleɪʃən) В то теории из Жан Пиаже: то заявление из а Общее схема к а специфический пример.

Антонимы

анаболизм неразвитие

Синонимы

развивающее обучение

3.ассимиляция

существительное. (əˌsɪməˈleɪʃən) А лингвистический процесс от который а звук становится похожий к ан соседний звук.

Антонимы

бездействие непросвещение

Синонимы

языковой процесс

4.ассимиляция

существительное. (əˌsɪməˈleɪʃən) В процесс из поглощающий питательные вещества в то тело после пищеварение.

Антонимы

катаболизм неопытность близость кровное родство метаболизм катаболизм диссимиляция

Синонимы

поглощение анаболизм нарушение всасывания органический процесс биологический процесс

5.ассимиляция

существительное. (əˌsɪməˈleɪʃən) В Социальное процесс из поглощающий один культурный группа в гармония с Другая.

Антонимы

органический процесс деструктивный метаболизм биологический процесс метаболический процесс

Синонимы

поглощение Американизация

Популярные запросы 🔥

угнетатель творческий испытание негативное влияние умолял глубокое понимание помощь белый человек эстетический гуджарати определять все знают сплоченность нестандартное мышление душевное здоровье помощь в первый раз потенциал обнаруживать фокус правдивость невидимый мантра противостоять важный хорошо счастливый центр почтить память упреждающий мозговой штурм тупик более вероятно вмешательство Маленький комфорт отрицательный решение технология путешествовать отчаяние

×

• Условия эксплуатации
• Политика конфиденциальности
• Политика авторских прав
• Отказ от ответственности
• CA не продавать мою личную информацию

.