MITYBA IR MAISTO MEDŽIAGOS (Doc. Algimantas Paulauskas )

3112 0

5. MITYBA IR MAISTO MEDŽIAGOS

AUGALĖDŽIAI

MĖSĖDŽIAI

VISAĖDŽIAI

MEDŽIAGŲ IR ENERGIJOS APYKAITA LĄSTELĖJE

KAIP VEIKIA FOTOSINTEZĖ

FOTOSINTETINANČIOS BAKTERIJOS

FOTOSINTEZĖ JŪROSE

BŪTINOS MEDŽIAGŲ APYKAITOS GRANDININĖS REAKCIJOS

RŪGIMAS

Maistas – tai kuras, kurio dėka gyvūnai išlieka gyvi. Jis teikia žaliavų augimui ir aprūpina ,,degalais” raumenis bei kūno viduje vykstančius procesus. Gyvūnai ėda be galo įvairų maistą – augalus, kitus gyvūnus, negyvas liekanas. Kiekviena gyvūnų rūšis savaip gauna jai reikiamo maisto. Ieškodami maisto, medžiotojai ir augalėdžiai kartais nukeliauja labai toli, tačiau kai kurie gyvūnai laikosi vienoje vietoje ir renka prie jų priartėjusį maaistą. Suėstas maistas turi būti suvirškintas, kad gyvūnas galėtų įsiurbti maisto medžiagų. Maistas dažniausiai skaidomas padedant mikroorganizmams, kurie gyvena gyvūnų kūne.

Paskaitos temos

AUGALĖDŽIAI

Jais vadinami augalais mintantys gyvūnai. Rasti augalinio maisto paprastai nėra sunku, tačiau kartais jis turi mažai maisto medžiagų. Sėklose gausu daug energijos teikiančių maisto medžiagų, tačiau kitose augalo dalyse – ypač stiebuose ir lapuose – maisto medžiagų, kurias gali panaudoti gyvūnai, yra mažiau. Kad išgyventų, augalus rupšnojantys ir skabantys gyvūnai turi kiekvieną dieną labai daug ėsti, o kad iš maisto gaautų kuo daugiau naudingų medžiagų, jie turi turėti specializuotą virškinamąjį traktą.

Augalinio maisto virškinimas Kad galėtų išgauti maisto medžiagų iš celiuliozės (kietos medžiagos, randamos lapuose ir stiebuose), daugeliui gyvūnų padeda mikroorganizmai. Tokie mikroorganizmai gyvena atrajojančių žinduolių, pavyzdžiui, avių, antilopių ir galvijų, di

ideliame skrandžio skyriuje, kuris vadinamas didžiuoju prieskrandžiu. Mikroorganizmams suskaidžius celiuliozę, maistas patenka į kitus skrandžio skyrius ir ten suvirškinamas.

Išlikimas Pagal tai, kokių reikia maisto medžiagų, gyvi padarai gali būti suskirstyti į dvi skirtingas grupes. Autotrofams, kuriems priklauso augalai, reikia paprastų maisto medžiagų,_tokių kaip dirvožemyje esančios mineralinės medžiagos. Jiems nereikia maisto ėsti, nes energijos gauna tiesiogiai iš tokių šaltinių kaip saulės šviesa. Heterotrofai, kuriems priklauso grybai ir gyvūnai, to daryti negali. Vietoj to, jie gauna energijos iš maiste esančių maisto medžiagų. Jeigu nebūtų maistą gaminančių autotrofų, heterotrofai negalėtų egzistuoti.

Paskaitos temos

MĖSĖDŽIAI

Gyvūnai, kurie minta mėsa, vadinami mėsėdžiais. Palyginus su augalais, gyvūnų maiste yra nemažai naudingų maisto medžiagų. Tačiau, skirtingai nuo augalų, gyvūnai sugeba įvairiais būdais išvengti užpuolimo, todėl grobuonims neretai tenka įdėti daug pastangų, kaad gautų maisto. Smulkiems šiltakraujams grobuonims, tokiems kaip kirstukai, maisto reikia nuolat ir jie turi medžioti beveik visą dieną. Tuo tarpu stambus šaltakraujis medžiotojas, toks kaip pitonas arba krokodilas, naudoja palyginti mažai energijos pagal savo dydį. Dažnai tokie plėšrūnai gali daug savaičių išgyventi neėdę.

Paskaitos temos

VISAĖDŽIAI

Užuot specializavęsi ėsti augalinį maistą, visaėdžiai gyvūnai ėda beveik viską ką tik aptinka.Visaėdžiams priklauso žinduoliai (lokiai, meškėnai, lapės) ir nemažai paukščių. Palyginti su kitais gyvūnais, dauguma visaėdžių lengvai prisitaiko prie gyvenamosios aplinkos. Daugelis išmoko gyventi žm

mogaus kaimynystėje, kur gali maitintis maisto likučiais ir automobilių parmuštais gyvūnais.

Paskaitos temos

MEDŽIAGŲ IR ENERGIJOS APYKAITA LĄSTELĖJE

Ląstelė yra atvira sistema, t.y. ji keičiasi medžiagomis ir energija su aplinka. Apykaita skirstoma į išorinę— medžiagų pasisavinimas ir išskyrimas, ir vidinę— tų medžiagų cheminiai virsmai ląstelėje. Medžiagų apykaita (metabolizmas) apima gyvojo organizmo komponentų nenutrūkstančią sintezę (anabolizmą) ir dalinį skilimą (katabolizmą).

Tokios sudėtingos materijos būsenos, kaip “gyvybė”, egzistavimui yra reikalingos energijos sąnaudos (palaikymo energija). Ląstelei dirbant, pavyzdžiui pasisavinant medžiagas (“osmosinis” darbas), judant, reprodukuojant gyvąja materiją, reikalinga papildoma energija (funkcinė energija). Visą šią energiją tiekia makroerginiai (didžiaenergiai) junginiai, pirmiausia ATP.

Makroerginiai junginiai (kaip ATP) gauna energijos vykstant disimiliacijai, t.y. skylant organinėms medžiagoms (angliavandeniams, riebalams, baltymams). Organinės medžiagos, būtinos disimiliacijai ir naujos gyvosios materijos sukūrimui (augimui) susidaro asimiliacijos metu.

Asimiliacija — tai savųjų medžiagų sintezė iš neorganinių pradinių medžiagų (CO2, H2O, NH3 — autotrofinė žaliųjų augalų asimiliacija) arba iš organinių junginių (maisto angliavandenių, riebalų ir baltymu — heterotrofinė gyvūnų asimiliacija). Asimiliacija, ypač autotrofinė, yra endergoninis procesas. Heterotrofinei asimiliacijai energiją tiekia maisto medžiagos (cheminė energija), autotrofinei žaliųjų augalų asimiliacijai — šviesa (spinduliavimo energija, panaudojama fotosintezei).

Asimiliacijos metu susidarančios organinės medžiagos iš dalies skaidomos energijos gavybai arba panaudojamos naujos gyvosios materijos sintezei. Šios dvi apykaitos kryptys — anabolizmas ir katabolizmas — neatskiriamos, nes turi bendrą pradinių medžiagų šaltinį.

Žaliosios autotrofinės lą

ąstelės energijos gavybai, vykstant disimiliacijai, gali vietoj gatavų asimiliatų panaudoti tarpinius produktus (pvz., vandenilį, susijungusį su kofermentu). Kai kurioms bakterijoms ir melsvadumbliams nebūdingi disimiliacijos procesai, teikiantys ATP; jie gauna energiją tiesiogiai iš fotosintezės.

Paskaitos temos

KAIP VEIKIA FOTOSINTEZĖ

Fotosintezės metu lapai sugeria Saulės šviesą. Be to, jie siurbia šaknimis vandenį ir ima iš oro anglies dioksidą. Saulės energiją lapai naudoja vandeniui ir anglies dioksidui paversti gliukoze. Kaip šalutinis produktas išsiskiria deguonis, o gliukozė išnešiojama po visą augalą. Tuo tarpu deguonis išskiriamas į orą

Chloroplastai Fotosintezė vyksta mažytėse struktūrose, kurios vadinamos chloroplastais. Juose yra krūvelės membranų, kurios veikia tarsi Saulės kolektoriai. Šių membranų paviršiuje telkiasi chlorofilas. Saulei šviečiant pro lapą, chlorofilas sugauna jos energiją.

Clorofilas Augaluose yra žaliojo pigmento (spalvotos cheminės medžiagos), vadinamo chlorofilu. Sis pigmentas būtinas fotosintezei. Jis sugeria saulės šviesos energiją ir paverčia ją chemine energija. Tačiau sugeriama ne visa šviesos energija. Nors saulės šviesa susideda iš įvairių spalvų mišinio, chlorofilas sugeria daugiausia raudoną ir mėlyną spalvą. Žalia šviesa atspindima, štai kodėl mūsų akis mato augalus žalius.

Paskaitos temos

FOTOSINTETINANČIOS BAKTERIJOS

Augalai – ne vieninteliai gyvi organizmai vykdantys fotosintezę. Nemažai bakterijų irgi gaminasi maistą tokiu būdu. Svarbiausios iš šių paprastų gyvybės formų vadinamos ciano bakterijomis. Iš į bakterijas panašių organizmų prieš milijonus metų išsivystė augalų chloroplastai.

Paskaitos temos

FOTOSINTEZĖ JŪ

ŪROSE

Jūrose ciano bakterijos ir mikroskopiniai dumbliai sudaro daugybę srovės nešiojamų gyvų organizmų, vadinamų fitoplanktonu, kuris aprūpina maistu beveik visus jūrų gyvūnus. Šioje dirbtinio Žemės palydovo fotografijoje matyti gausybė fitoplanktono Atlanto vandenyne. Tos sritys, kur fitoplanktono daugiausia, yra raudonos arba geltonos spalvos, o kur jo mažiausia – rožinės spalvos. Geriausiai fitoplanktonas auga maistinguose vandenyse prie pakrančių ir ašigalių.

Transkripcija Anglies dioksidas į augalo lapus patenka pro mikroskopines angeles, vadinamas žiotelėmis. Žiotelės taip pat reguliuoja prarandamo vandens kiekį. Dienos šviesoje žiotelės pilnai atsiveria ir leidžia vandeniui greitai garuoti. Šis vandens netekimas sukuria siurbiamąją jėgą, kuri padeda pritraukti aukštyn daugiau vandens iš šaknų. Vanduo keliauja stiebu ir lapų gyslomis oro nepraleidžiančiais vamzdeliais, kurie vadinami medienos indais. Šis procesas, vadinamas transpiracija, leidžia augalui paimti iš dirvožemio gyvybiškai svarbias maisto medžiagas.

Translokacija Fotosintezės metu pagaminta gliukozė turi būti išnešiota po visą augalą. Bet prieš tai gliukozė paprastai paverčiama cukrumi, kuris vadinamas sacharoze. Tada sacharozė išnešiojama po visą augalą ląstelėmis, kurios išsidėsčiusios karnienos induose. Šis procesas vadinamas translokacija. Skirtingai nuo transpiracijos.jis gali vykti daugiau nei viena kryptimi.

Gliukozės vartojimas Augalai vartoja gliukozę kaip energijos šaltinį, tačiau jie taip pat geba paversti ją kitomis medžiagomis. Viena iš svarbiausių šių medžiagų yra celiuliozė, iš kurios statomos augalinių ląstelių sienelės. Kita medžiaga yra krakmolas; tai sėklų maisto atsargos. Skirtingai nuo gliukozės, šių medžiagų ląstelės labai didelės, dėl to jos sunkiai tirpsta.

Ląstelinis kvėpavimas – tai visuma medžiagų apykaitos reakcijų, kurių metu angliavandeniai ar kiti apykaitos produktai skaidomi, tuo pat metu susidarant ATE Aerobinis kvėpavimas (gr. aer – oras) – procesas, kuriam reikia deguonies ir kurio metu gliukozė suskaidoma į anglies dioksidą (CO2) ir vandenį (H2O).

Gliukozės molekulės turi daug energijos, o jos skilimo produktuose CO2 ir H2O – energijos kur kas mažiau. Tad galima numanyti, kad skaidymo procesas yra egzoergoninis ir jo metu išsiskiria energija. Molekulei suskilus, dalis jos elektronų yra paimama ir galiausiai juos prisijungia deguonies atomai, kuriems reaguojant su H+susidaro H2O.

C6H12O6 + 6CO2 —? 6CO2 + 6H2O + energija

Lygtyje parodyta, kaip pakinta vandenilio (H) atomų pasiskirstymas. Prisiminkite, kad vandenilio atomą sudaro vienas vandenilio jonas bei vienas elektronas (H+ + e~). Paimant iš gliukozės vandenilio atomus, kartu paimami ir elektronai. Kadangi elektronų netekimas yra oksidacija, o elektronų prisijungimas – redukcija, tai gliukozės skaidymas yra oksidacijos-redukcijos reakcija. Jos metu gliukozė yra oksiduojama, o deguonis – redukuojamas.

Kita vertus, ATP susidarymas – tai endoergoninė reakcija, kuriai reikalinga energija.

Vykstant aerobinio kvėpavimo reakcijoms, gliukozės molekulėje sukaupta energija atpalaiduojama lėtai, tad ATP molekulės gali būti gaminamos pamažu. Jeigu gliukozė skiltų labai greitai, ląstelės turėtų milžiniškų energijos nuostolių, -labai daug energijos taptų nebepanaudojama šiluma. Gliukozei skylant pakopomis iki anglies dioksido ir vandens, paprastai susidaro daugiausia 36 ATP molekulės. Visose 36 ATP molekulėse yra apytikriai 40% tos energijos, kuri buvo sukaupta gliukozės molekulėje.

Ląstelinis kvėpavimas – tai daugybė įvairiausių medžiagų apykaitos reakcijų, kurių kiekvieną katalizuoja savas fermentas. Ypatingai svarbūs fermentai yra dehidrogenazės, kurios ir naudoja kofermentą NAD+. Oksiduojant kokį nors junginį, NAD+ prisijungia du jo elektronus bei vandenilio joną (H+) ir susidaro NADH. NAD+ prijungti elektronai turi daug energijos, jie paprastai pernešami į elektronų per-našos sistemą. 8.1 pav. parodyta, kaip NAD+ perneša elektronus.

NAD+ yra vadinamas oksidacijos-redukcijos kofermentu, nes vienus junginius jis oksiduoja (atima jų elektronus), kitus – redukuoja (atiduoda jiems elektronus). Ląstelei te-reikia nedidelio NAD+ kiekio, nes kiekviena NAD+ molekulė gali būti naudojama daugelį kartų. Kitas svarbus oksidacijos-redukcijos kofermentas yra FAD, kuris kartais pakeičia NAD+. FAD paima d

. . .

Paskaitos temos

RŪGIMAS

Ląstelėje vykstantiems medžiagų apykaitos procesams priklauso ir rūgimas. Rūgimas – tai glikolizė ir po jos einanti NADH padedama piruvato redukcija arba į laktatą, arba į alkoholį ir CO2. Šios reakcijos vyksta be deguonies, nes kai NADH atidavęs elektroną piruvatui tampa ,,laisvas”, jis vėl gali prisijungti glikolizės metu susidarančius elektronus.

Kai kurios anaerobinės bakterijos šiuo būdu nuolat gamina laktatą. Pavyzdžiui, be pieno rūgšties bakterijų neišsiverčiame gamindami fermentinius sūrius. Yra ir daugiau bakterijų, kurios gamina pramoninę reikšmę turinčias chemines medžiagas: izopropanolį, sviesto rūgštį, propiono ir acto rūgštis. Alkoholį ir CO2 gaminančio organizino puikus pavyzdys yra mielės. Jos naudojamos ir vyno gamybai – dėl susidarančio etilo alkoholio. Kai alkoholio susikaupia daug, jo perteklius užmuša mielių ląsteles.

Jeigu piruvatas susidaro greičiau, negu gali būti oksiduojamas Krebso ciklo metu, tai jis redukuojamas į laktatą, – tuo gyvūnų ir žmogaus ląstelės panašios į pieno rūgšties bakterijas.

Rūgimo privalumai ir trūkumai

Nepaisant nedidelės išeigos ir susidarančių nuodingų produktų, rūgimo reikšmė labai didelė. Jo metu ląstelės gali labai greitai pasigaminti ATE Raumenų ląstelėse dažniau negu kitose vyksta rūgimas. Kai raumenys labai intensyviai dirba, tuo metu rūgimas ir yra tas procesas, kuris aprūpina ląsteles ATP, net ir laikinai trūkstant deguonies.

Tačiau laktatas ląstelėms nuodingas. Pradžioje visą laktatą iš raumenų išneša kraujas. Bet laktato vis daugėja, to-dėl pakinta pH, ir pavargę raumenys nebegali efektyviai susitraukinėti. Nustojus bėgti, organizme susidaro deguonies įsiskolinimas. Šiuo terminu pabrėžiama, kad organizme deguonies poreikis neatitinka pasiūlos. Trūksta deguonies ATP atstatyti iki buvusio lygio ir laktato pertekliui atsikratyti. Atsiradus deguonies įsiskolinimui, kurį laiką kvėpuojame tankiai ir jaučiamės uždusę. Atsistatoma po to, kai laktatas patenka į kepenis, kur vėl paverčiamas į piruvatą. Dalis piruvato suskaidoma kvėpuojant, o dalis vėl paverčiama gliukoze.

Koks rūgimo efektyvumas?

Rūgimo metu iš vienos gliukozės molekulės susidaro dvi ATP molekulės, kurios prilygsta 14,6 kcal. Gliukozės molekulę suskaidžius visai – į CO2 ir H2O – galima gauti 686 kcal. Tad rūgimo efektyvumas lygus 14,6 kcal : 686 kcal x 100. Tai tėra 2,1 % ir kur kas mažiau nei gliukozės molekulę suskaidant visiškai. Toliau parodyta, kas rūgimo metu su-naudojama ir kas susidaro.

Paskaitos temos

Literatūra

Libertas E., Biologijos pagrindai, Vilnius :Mokslas: 1987

Mader S. S., Biologija I,II knyga, “Alma littera” 1999

Gamtos enciklopedija, “Alma littera” 1999

Join the Conversation

×
×