აქტივობა 4. ანაბოლიზმი და კატაბოლიზმი

მიზანი:

მოსწავლემ იმსჯელოს ანაბოლური და კატაბოლური პროცესების შესახებ, სქემატურად გამოსახოს მათი ურთიერთკავშირი.

 

რესურსები: ორგანული ნივთიერების დაშლისა და სინთეზის შექცევადი პროცესების ამსახველი სქემა ფლიპჩარტზე, ან ელ. ფორმატში; სურათი, რომელზეც ასახულია ნახშირწყლების გარდაქმნის პროცესი მცენარეულ და ცხოველურ ორგანიზმებში (იხ. ქვემოთ).

 

მსვლელობა:

1. მასწავლებელს გამოაქვს სქემა რომელიც ასახავს ორგანული ნივთიერების დაშლისა და სინთეზის შექცევად პროცესებს.

ორგანული ნივთიერებების დაშლა


მასწავლებელი:

1) ამოიცანით, რომელი ორგანული მოლეკულებია გამოსახული სქემაზე?

(ა) ნახშირწყალი; ბ) ცილა: გ) ცხიმი; დ) დნმ.)

2) რას აღნიშნავენ შექცევადობის ისრები სქემაზე?

(შექცევადობის ისრები აღნიშნავენ რეაქციების მიმდინარეობას ორი საპირისპირო მიმართულებით. ორგანული ნივთიერებების რთული მოლეკულების დაშლას მონომერებად და პირიქით, მონომერებიდან პოლიმერების აწყობას).

3) რომელი მიმართულების დროს ხორციელდება ენერგიის გამოყოფა?

(ისარი ქვემოთ, დაშლის რეაქციების დროს).

4) რას ხმარდება ამ დროს გამოყოფილი ენერგია?

(უჯრედის სასიცოცხლო ფუნქციებს - კვებას, ზრდას, გაყოფას, მოძრაობას, გამრავლებას, გამოყოფას და ა.შ).

5) მასწავლებელი განუმარტავს კლასს ანაბოლიზმისა და კატაბოლიზმის ცნებებს, მოყავს მათი სინონიმები (ანაბოლიზმი, ასიმილაცია, ბიოსინთეზი/კატაბოლიზმი, დისიმილაცია, დაშლა), უკავშირებს ანაბოლიზმს პლასტიკურ ცვლას, ხოლო კატაბოლიზმს – ენერგეტიკულ ცვლას. მოყავს კონკრეტულ რეაქციების მაგალითები (იხ. ქვემოთ: დამატებითი ინფორმაცია მასწავლებლებისათვის).

 

2. მასწავლებელი უბრუნდება გაკვეთილის დასაწყისში გამოტანილ სქემას და სვამს კითხვებს:

 

1) რომელი ისარი მიუთითებს ანაბოლიზმზე? კატაბოლიზმზე?

(მარცხენა ისარი მიუთითებს კატაბოლურ რეაქციაზე, ხოლო მარჯვენა - ანაბოლურზე).

2) თქვენთვის ცნობილია, რომ რეაქციის შედეგად გამოყოფილ ენერგიას E სიმბოლოთი აღნიშნავენ. სქემაზე შექცევადი ისრების რომელ მხარეს დაწერდი მას და რატომ?

(მარცხნივ - მარცხენა ისრის მიმართულება სქემაზე ორგანული მოლეკულის დაშლის რეაქციებს აჩვენებს, რასაც თან სდევს ენერგიის გამოყოფა).

 

3. მასწავლებელი კლასს უჩვენებს სქემას, რომელზეც ასახულია ნახშირწყლების გარდაქმნის პროცესი ცოცხალ ორგანიზმში, სთხოვს მოსწავლეებს იმუშაონ წყვილებში და სურათის დახმარებით უპასუხონ კითხვებს წერილობით:


ნახშირწყლების გარდაქმნა


1) რეაქციების რომელ ტიპს მიეკუთვნება (1) და (2) რეაქციები?

(1 _ კატაბოლური; 2 _ ანაბოლური).

2) რომელი ნახშირწყალი მარაგდება მცენარეულ უჯრედებში და რა არის მისი მონომერი? (მცენარეულ უჯრედებში მარაგდება სახამებელი, რომლის მონომერია გლუკოზა).
3) რა მოსდის სახამებელს, როდესაც საჭმლის მომნელებელ ტრაქტში ხვდება?

(მისი დაშლა იწყება პირის ღრუში, წვრილ ნაწლავში ხდება მისი ჰიდროლიზი მონოსაქარიდ - გლუკოზამდე, საიდანაც გლუკოზა შეიწოვება სისხლში).

4) რატომ არის საჭირო ცხოველურ ორგანიზმში სახამებლის დაშლა?

(ცხოველურ ორგანიზმს არ შეუძლია სახამებლის შეთვისება და უჯრედებში მისი მზა სახით გამოყენება. ენერგეტიკული მიზნებისათვის მას სჭირდება გლუკოზა).

5) რაში მდგომარეობს გლუკოზის დანიშნულება?

(გლუკოზა წარმოადგენს ძირითად ენერგეტიკულ სუბსტრატს ცოცხალ ორგანიზმში. მისი დაშლის შედეგად გამოყოფილი ენერგია ხმარდება უჯრედისა და მთლიანად ორგანიზმის სასიცოცხლო პროცესების განხორციელებას).

6) რომელ სამარაგო ნივთიერებად გარდაიქმნება გლუკოზა ცხოველურ ორგანიზმში და სად ხდება მისი მომარაგება?

(ჭარბი გლუკოზა გარდაიქმნება რთულ ნახშირწყლად - გლიკოგენად. მისი დაგროვება ხდება უპირატესად ღვიძლსა და კუნთებში).

7) გამოიყენე ილუსტრაცია და შექმენი სქემა, რომელიც ასახავს ურთიერთკავშირს ანაბოლურ და კატაბოლურ პროცესებს შორის.

 

4. მასწავლებელი ეცნობა რამოდენიმე პრეზენტაციას, ან საკუთარი შეხედულებისამებრ იბარებს მოსწავლეების ნამუშევრებს, რათა გაეცნოს და შეაფასოს ისინი.

 

5. დასასრულს, რეფლექსიის მიზნით მასწავლებელი სვამს შემაჯამებელ კითხვებს:

 

1) დაასახელე ორი, ან მეტი პროცესი, რომელიც პლასტიკურ ცვლას მიეკუთვნება. (ნებისმიერი მატრიცული სინთეზის რეაქცია, ფოტოსინთეზი და სხვ.)
2) ასაკის მიხედვით რომელი ორგანიზმის უჯრედებში იქნება უფრო ინტენსიური ანაბოლური პროცესები?

(ახალგაზრდა, მზარდი ორგანიზმის უჯრედებში).

3) იმსჯელე, რა მოხდებოდა, ნივთიერებათა ცვლის საერთო ციკლიდან ანაბოლური პროცესების ამოვარდნის შედეგად?

(შეუქცევადად დაირღვეოდა უჯრედის სასიცოცხლო პროცესები, რადგან არ განხორციელდებოდა ფერმენტების, ჰორმონების, ბიოლოგიურად აქტიური სხვა ნივთიერებების სინთეზი; მემბრანული ტრანსპორტის მოშლის შედეგად შეწყდებოდა კავშირი გარემოსთან და შესაბამისათ, უჯრედი ვერ შეძლებდა ნორმალურად ფუნქციონირებას; შეუძლებელი იქნებოდა სხვადასხვა სახის მოძრაობის განხორციელება, რადგან არ მოხდებოდა სათანადო ცილების სინთეზი; ორგანიზმი ვერ მოახდენდა გარემოს ცვლილებაზე სათანადო რეაგირებას, რადგან ვერ შეძლებდა ნერვული იმპულსის გატარებას და სხვა).

4) ივარაუდე, რა განსხვავება იქნება ანაბოლიზმისა და კატაბოლიზმის პროცესების თანაფარდობას შორის ბავშვის, ზრდასრული ადამიანის და მოხუცის ორგანიზმში?

(ბავშვის ორგანიზმში უფრო ინტენსიურია ანაბოლიზმი; ახალგაზრდებში (თუ მათ არ აწუხებთ ჯანმრთელობის გამოხატული პრობლემები), დამყარებულია წონასწორობა ანაბოლიზმსა და კატაბოლიზმს შორის; ხანშიშესულებში ასაკთან ერთად მატულობს კატაბოლური პროცესების წილი).

5) აღწერე, უჯრედის მეტაბოლიზმი ფიზიკური დატვირთვის შემდეგ? შეადარე ის მოსვენებულ მდგომარეობას.

(მოსვენებულ მდგომარეობასთან შედარებით ფიზიკური დატვირთვის პირობებში გააქტიურებული იქნება კატაბოლური პროცესები, რათა ორგანიზმის ფიზიკური აქტივობა სათანადო ენერგიით იყოს უზრუნველყოფილი. შემდგომ ეტაპზე კი უჯრედი ჩართავს ანაბოლურ პროცესებს, რათა მოხდეს იმ ნივთიერებების რესინთეზი, რომლებიც დაიხარჯა კატაბოლიზმის დროს და აღიდგინოს უჯრედული რესურსები).

 

დამატებითი ინფორმაცია მასწავლებლებისათვის:

ყოველი სასიცოცხლო პროცესის განსახორციელებლად უჯრედს ენერგია სჭირდება. ამისათვის ის შლის საკვებად მიღებულ ორგანულ მოლეკულებს და გამოანთავისუფლებს ამ მოლეკულებში ,,მომარაგებულ” ქიმიურ ენერგიას. რეაქციების ერთობლიობას, რომელთა შედეგადაც უჯრედში ხორციელდება ენერგიის გამოყოფა ენერგეტიკული ცვლა ეწოდება.

გამოთავისუფლებული ენერგიის ნაწილი სითბოს სახით იფანტება, დანარჩენი კი ხმარდება ისეთ პროცესებს, როგორიცაა ნივთიერებათა სინთეზი და სეკრეცია, გაყოფა, მემბრანული ტრანსპორტი, კუნთის შეკუმშვა, ნერვულ უჯრედებში იმპულსის გატარება, მოძრაობა და სხვ. პროცესების ერთობლიობას, რომელთა განხორციელებისათვის საჭიროა ენერგია, პლასტიკური ცვლა ეწოდება.

პლასტიკური ცვლის რეაქციებიდან უმნიშვნელოვანესი როლი ეკუთვნის სინთეზის რეაქციებს, როგორიცაა ფერმენტებისა და ბიოლოგიურად აქტიური ნივთიერებების სინთეზი, ნახშირწყლების სინთეზი ფოტოსინთეზის პროცესში, უჯრედული სტრუქტურებისა და ქსოვილების წარმოქმნა-განახლება. სხვაგვარად პლასტიკური ცვლის ამ რეაქციებს ანაბოლური ეწოდება. ქიმიური ენერგია ანაბოლური რეაქციების შედეგად სინთეზირებულ მოლეკულებში ინახება. ანაბოლიზმის საპირისპიროდ უჯრედში მიმდინარეობს კატაბოლიზმი, რომლის დროსაც მსხვილი მოლეკულები შემადგენელ კონპონენტებად იშლებიან და ენერგიას გამოყოფენ. ეს რეაქციები ენერგეტიკულ ცვლას მიეკუთვნებიან.

უჯრედში ენერგეტიკული და პლასტიკური ცვლის რეაქციები ერთმანეთთან მჭიდროდ არის დაკავშირებული: პლასტიკური ცვლის თითოეულ პროცესს სჭირდება ენერგია, რომლის მისაღებად უჯრედმა ენერგეტიკული ცვლის რეაქცია უნდა განახორციელოს. ენერგეტიკული ცვლის რეაქციებში კი იშლებიან მოლეკულები, რომლებიც პლასტიკური ცვლის რეაქციების შედეგად არიან წარმოქმნილი. ამ ორი, ურთიერთსაპირისპირო ხასიათის პროცესის ერთობლიობა ქმნის ყოველი უჯრედისათვის დამახასიათებელ ნივთიერებათა და ენერგიის ცვლას, ანუ მეტაბოლიზმს. ბალანსის შენარჩუნება მათ შორის გადამწყვეტია უჯრედის ნორმალური ცხოველქმედებისათვის.

ენერგეტიკული და პლასტიკური ცვლების ერთობლიობა განსაზღვრავს ნივთიერებისა და ენერგიის მიმოცვლას ორგანიზმსა და გარემოს შორისაც. ნებისმიერ ცოცხალ უჯრედში მუდმივად მიმდინარეობს ნივთიერებათა მიმოცვლა გარემოსთან, რომლის დროსაც ის იღებს არსებობისა და ფუნქციონირებისათვის საჭირო ნივთიერებებს და თავიდან იშორებს ცხოველქმედების ნარჩენ პროდუქტებს. მეორეს მხრივ, კვების შედეგად მიღებული ორგანული ნივთიერებების მოლეკულები ორგანიზმში იშლებიან და შემდეგ კვლავ წარმოიქმნებიან უკვე უჯრედისათვის საჭირო ფორმით. მხოლოდ ასეთ შემთხევაში შეუძლია უჯრედს მათი გამოყენება ენერგეტიკული მიზნით, ან საშენ მასალად.

ორგანიზმში ანაბოლური და კატაბოლური პროცესების მიმდინარეობა ერთგვარ დიმანიურ წონასწორობაშია ერთმანეთთან. ანაბოლური პროცესების სიჭარბე იწვევს ზრდას, ქსოვილური მასის დაგროვებას, ხოლო კატაბოლური პროცესების გააქტივება კი უჯრედული და ქსოვილური სტრუქტურების ,,ცვეთას”, მათ ნაწილობრივ რღვევას. ანაბოლური და კატაბოლური პროცესების თანაფარდობა მრავალ ფაქტორზეა დამოკიდებული: ასაკზე, ჯანმრთელობის მდგომარეობაზე, ორგანიზმის მიერ შესრულებულ ფიზიკურ და გონებრივ სამუშაოზე, ემოციურ დატვირთვაზე. ორგანიზმი მუდმივად ცდილობს დაიცვას ბალანსი ანაბოლურ და კატაბოლურ პროცესებს შორის, მაგრამ თუ ეს შეუძლებელი ხდება, ვითარდება შეუქცევადი პროცესები, რომელსაც ორგანიზმი ამა თუ იმ დაავადებისაკენ მიყავს, როგორიცაა ჭარბი წონის დაგროვება, ენდოკრინული დაავადებები, სიმსივნური უჯრედების ზრდა და სხვ.

 

სასარგებლო ინტერნეტლინკები:

მცენარეული და ცხოველური უჯრედების მეტაბოლიზმი

მიტოქონდრიის როლი სუნთქვაში