Procesul de distrugere a complexului compusi organici apare într-o anumită secvență și în prezența catalizatorilor pentru aceste reacții – enzime care sunt secretate de celulele bacteriene. Enzimele sunt compuși proteici complecși (greutatea moleculară ajunge la sute de mii de milioane) care accelerează reacțiile biochimice. Enzimele sunt cu una și două componente. Enzimele cu două componente constau dintr-o parte proteică (apoenzimă) și o parte neproteică (coenzimă). Coenzima are activitate catalitică, iar purtătorul proteic își mărește activitatea.
Există enzime produse de bacterii pentru descompunerea extracelulară a substanțelor - exoenzime și enzime digestive interne - endoenzime.
143

Particularitatea enzimelor este că fiecare dintre ele catalizează doar una dintre multele transformări. Există șase clase principale de enzime: oxireductaze; transferaze; hidralaze; lioze; izomeraze; ligaze
Pentru descompunerea amestecurilor complexe materie organică Sunt necesare 80-100 de enzime diferite, fiecare dintre ele având propria sa temperatură optimă, peste care scade viteza de reacție.
Procesul de oxidare biologică constă din mai multe etape și începe cu descompunerea materiei organice cu eliberarea de hidrogen activ. În acest proces, enzimele din clasa oxireductazei joacă un rol deosebit: dehidrogenazele (eliminarea hidrogenului din substrat), catalazele (descompunerea peroxidului de hidrogen) și peroxidazele (folosind peroxidul activat pentru a oxida alți compuși organici).
Există substanțe care măresc activitatea enzimelor - activatori (vitamine, cationi Ca, Mg, Mn) și inhibitori care au efectul opus (de exemplu, săruri). metale grele, antibiotice).
Enzimele care sunt prezente constant în celule, indiferent de substrat, sunt numite constitutive. Enzimele care sunt sintetizate de celule ca răspuns la schimbările din mediul extern sunt numite adaptive. Perioada de adaptare variază de la câteva ore la sute de zile.
Reacțiile totale de oxidare biochimică în condiții aerobe pot fi reprezentate schematic după cum urmează:

unde CxHyOzN sunt toate substanțele organice Ape uzate; AN - energie; C5H7N02 este formula condiționată a substanței celulare a bacteriilor.
Reacția (I) arată natura oxidării unei substanțe pentru a satisface nevoile energetice ale celulei (proces catabolic), reacția (II) - pentru sinteza substanței celulare (proces anabolic). Consumul de oxigen pentru aceste reacții este BOD total ape uzate

da. Reacțiile (III) și (IV) caracterizează transformarea substanțelor celulare în condiții de lipsă de nutrienți. Consumul total de oxigen pentru toate cele 4 reacții este aproximativ de două ori mai mare decât pentru (I) și (II).
Cantitate mare de bio reacții chimice apare cu ajutorul coenzimei A (sau CoA, CoA-SH acilarea coenzimei). Coenzima A este un derivat al β-mercaptoetilamidei acidului pantotenic și al nucleotidei adenozin-3,5-difosfat (C21H36Ol67P3S) cu greutate moleculară 767,56. CoA activează acizii carboxilici, formând cu ei derivați acilici ai CoA.

Acid benzoic, alcooli etilici și amilici, glicoli, glicerină, anilină, esteri etc. Compușii nitro, surfactanții „duri”, alcoolii trihidroxilici, etc. sunt slab oxidați.Prezența grupărilor funcționale crește capacitatea de a degrada biologic compușii în următoarea secvență:

Metabolism și energie, sau metabolism, - un ansamblu de transformari chimice si fizice ale substantelor si energiei care au loc intr-un organism viu si ii asigura activitatea vitala. Metabolismul materiei și energiei constituie un întreg unic și este supus legii conservării materiei și energiei.

Metabolismul constă în procesele de asimilare și disimilare. Asimilare (anabolism)- procesul de absorbtie a substantelor de catre organism, in timpul caruia se consuma energie. Disimilare (catabolism)- procesul de descompunere a compușilor organici complecși care are loc odată cu eliberarea de energie.

Singura sursă de energie pentru corpul uman este oxidarea substanțelor organice furnizate cu alimente. Atunci când produsele alimentare sunt descompuse în elementele lor finale - dioxid de carbon și apă - se eliberează energie, din care o parte intră în munca mecanica, efectuată de mușchi, cealaltă parte este folosită pentru sinteza compușilor mai complecși sau se acumulează în compuși speciali de înaltă energie.

Compuși macroergici sunt substanțe a căror descompunere este însoțită de eliberarea unei cantități mari de energie. În corpul uman, rolul compușilor cu energie ridicată este îndeplinit de acidul adenozin trifosforic (ATP) și fosfatul de creatină (CP).

METABOLISMUL PROTEINELOR.

Proteinele(proteinele) sunt compuși cu molecule înalte construiți din aminoacizi. Functii:

Funcție structurală sau plastică este că proteinele sunt principalele parte integrantă toate celulele și structurile intercelulare. Catalitic sau enzimatic Funcția proteinelor este capacitatea lor de a accelera reacțiile biochimice din organism.

Funcție de protecție proteinele se manifestă prin formarea de corpuri imunitare (anticorpi) atunci când o proteină străină (de exemplu, bacterii) intră în organism. În plus, proteinele leagă toxinele și otrăvurile care intră în organism și asigură coagularea sângelui și opresc sângerarea în cazul rănilor.

Funcția de transport presupune transferul multor substanţe. Cea mai importantă funcție a proteinelor este transmiterea proprietăți ereditare , în care nucleoproteinele joacă un rol principal. Există două tipuri principale de acizi nucleici: acizii ribonucleici (ARN) și acizii dezoxiribonucleici (ADN).

Funcția de reglementare proteinele are ca scop menținerea constantelor biologice în organism.

Rolul energetic Proteinele sunt responsabile pentru furnizarea de energie pentru toate procesele de viață din corpul animalelor și al oamenilor. Când 1 g de proteină este oxidată, în medie, se eliberează energie egală cu 16,7 kJ (4,0 kcal).

Necesarul de proteine. Organismul se descompune în mod constant și sintetizează proteine. Singura sursă de sinteză a proteinelor noi sunt proteinele alimentare. În tractul digestiv, proteinele sunt descompuse de enzime în aminoacizi și sunt absorbite în intestinul subțire. Din aminoacizi și peptide simple, celulele își sintetizează propria proteină, care este caracteristică doar unui organism dat. Proteinele nu pot fi înlocuite cu alți nutrienți, deoarece sinteza lor în organism este posibilă numai din aminoacizi. În același timp, proteinele pot înlocui grăsimile și carbohidrații, adică pot fi utilizate pentru sinteza acestor compuși.

Valoarea biologică a proteinelor. Unii aminoacizi nu pot fi sintetizați în corpul uman și trebuie să fie furnizați cu alimente în formă finită. Acești aminoacizi sunt numiți în mod obișnuit de neînlocuit, sau vital necesar. Acestea includ: valina, metionina, treonina, leucina, izoleucina, fenilalanina, triptofanul si lizina, iar la copii si arginina si histidina. Lipsa acizilor esențiali din alimente duce la tulburări ale metabolismului proteinelor în organism. Aminoacizii neesențiali sunt sintetizați în principal în organism.

Se numesc proteine ​​care conțin toți aminoacizii necesari complet biologic. Cea mai mare valoare biologică a proteinelor este laptele, ouăle, peștele și carnea. Proteinele deficitare din punct de vedere biologic sunt cele cărora le lipsește cel puțin un aminoacid care nu poate fi sintetizat în organism. Proteinele incomplete sunt proteine ​​din porumb, grâu și orz.

Bilanțul de azot. Bilanțul de azot este diferența dintre cantitatea de azot conținută în hrana umană și nivelul acestuia din excremente.

Bilanțul de azot- o stare în care cantitatea de azot excretată este egală cu cantitatea introdusă în organism. Echilibrul de azot este observat la un adult sănătos.

Bilanț pozitiv de azot- o afecțiune în care cantitatea de azot din secrețiile corpului este semnificativ mai mică decât conținutul său din alimente, adică se observă retenția de azot în organism. Un bilanț pozitiv de azot se observă la copii datorită creșterii crescute, la femei în timpul sarcinii, în timpul antrenamentelor sportive intense ducând la creșterea țesutului muscular, în timpul vindecării rănilor masive sau a recuperării în urma unor boli grave.

Deficit de azot(bilanț negativ de azot) se observă atunci când cantitatea de azot eliberată este mai mare decât conținutul său în alimentele care intră în organism. Azot negativechilibrul este observat în timpul înfometării de proteine, stărilor febrile și tulburărilor de reglare neuroendocrină a metabolismului proteinelor.

Defalcarea proteinelor și sinteza ureei. Cei mai importanți produși azotați de descompunere a proteinelor, care sunt excretați în urină și transpirație, sunt ureea, acidul uric și amoniacul.

METABOLISMUL GRASIMILOR.

Grăsimile sunt împărțite pe lipide simple(grasimi neutre, ceara), lipide complexe(fosfolipide,glicolipide, sulfolipide) și steroizi(colesterol șietc.). Cea mai mare parte a lipidelor din corpul uman este reprezentată de grăsimi neutre. Grăsimi neutre Hrana umana este o sursa importanta de energie. Când 1 g de grăsime este oxidată, se eliberează 37,7 kJ (9,0 kcal) de energie.

Necesarul zilnic al unui adult pentru grăsime neutră este de 70-80 g, pentru copiii de 3-10 ani - 26-30 g.

Grăsimile neutre din punct de vedere energetic pot fi înlocuite cu carbohidrați. Cu toate acestea, există acizi grași nesaturați - linoleic, linolenic și arahidonic, care trebuie să fie neapărat conținute în dieta umană, se numesc Nu bold înlocuibil acizi.

Grăsimile neutre care alcătuiesc alimentele și țesuturile umane sunt reprezentate în principal de trigliceride care conțin acizi grași - palmitic,stearic, oleic, linoleic și linolenic.

Ficatul joacă un rol important în metabolismul grăsimilor. Ficatul este organul principal în care are loc formarea corpilor cetonici (acid beta-hidroxibutiric, acid acetoacetic, acetonă). Corpii cetonici sunt folosiți ca sursă de energie.

Fosfo- și glicolipidele se găsesc în toate celulele, dar în principal în celule nervoase. Ficatul este practic singurul organ care menține nivelul fosfolipidelor din sânge. Colesterolul si alti steroizi pot fi obtinuti din alimente sau sintetizati in organism. Principalul loc al sintezei colesterolului este ficatul.

În țesutul adipos, grăsimea neutră se depune sub formă de trigliceride.

Formarea grăsimilor din carbohidrați. Aportul excesiv de carbohidrați din alimente duce la depunerea de grăsimi în organism. În mod normal, la om, 25-30% din carbohidrații din alimente sunt transformați în grăsimi.

Formarea grăsimilor din proteine. Proteinele sunt materiale plastice. Numai în circumstanțe extreme proteinele sunt folosite în scopuri energetice. Conversia proteinelor în acizi grași are loc cel mai probabil prin formarea carbohidraților.

METABOLISMUL GLUCILOR.

Rolul biologic al carbohidraților pentru organismul uman este determinat în primul rând de acestea funcția energetică.Valoarea energetică a 1 g de carbohidrați este de 16,7 kJ (4,0 kcal). Carbohidrații sunt o sursă directă de energie pentru toate celulele corpului și îndeplinesc funcții plastice și de susținere.

Necesarul zilnic de carbohidrați al unui adult este de aproximativ 0,5 kg. Cea mai mare parte a acestora (aproximativ 70%) este oxidată în țesuturi la apă și dioxid de carbon. Aproximativ 25-28% din glucoza alimentara este transformata in grasimi si doar 2-5% din aceasta este sintetizata in glicogen - carbohidratul de rezerva al organismului.

Singura formă de carbohidrați care poate fi absorbită sunt monozaharidele. Acestea sunt absorbite în principal în intestinul subțire și sunt transportate de sânge către ficat și țesuturi. Glicogenul este sintetizat din glucoză în ficat. Acest proces se numește glicogeneza. Glicogenul poate fi descompus în glucoză. Acest fenomen se numește glicogenoliza. În ficat, este posibilă o nouă formare de carbohidrați din produsele de descompunere a acestora (acid piruvic sau lactic), precum și din produsele de descompunere a grăsimilor și proteinelor (cetoacizi), care sunt desemnate ca gliconogeneza. Glicogeneza, glicogenoliza și gliconogeneza sunt procese strâns legate între ele, care au loc în ficat, care asigură niveluri optime de zahăr din sânge.

În muşchi, precum şiÎn ficat, glicogenul este sintetizat. Descompunerea glicogenului este una dintre sursele de energie pentru contracția musculară. Când glicogenul muscular se descompune, procesul continuă la formarea acizilor piruvic și lactic. Acest proces se numește glicoliza. În timpul fazei de repaus, resinteza glicogenului are loc din acidul lactic din țesutul muscular.

Creier contine rezerve mici de carbohidrati si necesita un aport constant de glucoza. Glucoza din țesutul cerebral este predominant oxidată, iar o mică parte din aceasta este transformată în acid lactic. Cheltuielile energetice ale creierului sunt acoperite exclusiv de carbohidrați. O scădere a aportului de glucoză a creierului este însoțită de modificări ale proceselor metabolice în țesutul nervos și de deteriorarea funcției creierului.

Formarea carbohidraților din proteine ​​și grăsimi (gliconogeneză). Ca urmare a transformării aminoacizilor, se formează acid piruvic; în timpul oxidării acizilor grași, se formează acetil coenzima A, care poate fi transformată în acid piruvic, un precursor al glucozei. Aceasta este cea mai importantă cale generală pentru biosinteza carbohidraților.

Există o relație fiziologică strânsă între cele două surse principale de energie - carbohidrații și grăsimile. O creștere a glicemiei crește biosinteza trigliceridelor și reduce descompunerea grăsimilor din țesutul adipos. Mai puțini acizi grași liberi intră în sânge. Dacă apare hipoglicemia, procesul de sinteza a trigliceridelor este inhibat, descompunerea grăsimilor este accelerată, iar acizii grași liberi intră în sânge în cantități mari.

SCHIMB APĂ-SARE.

Toate procesele chimice și fizico-chimice care au loc în organism sunt efectuate în mediu acvatic. Apa îndeplinește următoarele funcții importante în organism: funcții: 1) servește ca solvent pentru alimente și metabolism; 2) transportă substanţe dizolvate în ea; 3) reduce frecarea dintre suprafețele de contact din corpul uman; 4) participă la reglarea temperaturii corpului datorită conductivității termice ridicate și căldurii mari de evaporare.

Conținutul total de apă din corpul uman adult este 50 —60% din masa ei, adică ajunge 40—45 l.

Se obișnuiește să se împartă apa în intracelular, intracelular (72%) și extracelular, extracelular (28%). Apa extracelulară este situată în interiorul patului vascular (ca parte a sângelui, limfei, lichidului cefalorahidian) și în spațiul intercelular.

Apa intră în organism prin tractul digestiv sub formă de lichid sau apă conținută în densProduse alimentare. O parte din apă se formează în organism în timpul procesului metabolic.

Când există un exces de apă în organism, există suprahidratare generală(intoxicație cu apă), atunci când există lipsă de apă, metabolismul este perturbat. O pierdere de 10% din apă duce la afecțiune deshidratare(deshidratare), moartea apare atunci când se pierde 20% din apă.

Alături de apă, mineralele (sărurile) intră și în organism. Aproape 4% Masa uscată a alimentelor trebuie să fie compusă din compuși minerali.

O funcție importantă a electroliților este participarea lor la reacțiile enzimatice.

Sodiu asigură constanta presiunii osmotice a lichidului extracelular, participă la crearea bioelectricului potențial de membrană, în reglementarea statutului acido-bazic.

Potasiu asigură presiunea osmotică a lichidului intracelular, stimulează formarea acetilcolinei. Lipsa ionilor de potasiu inhibă procesele anabolice din organism.

Clor De asemenea, este cel mai important anion din lichidul extracelular, asigurând o presiune osmotică constantă.

Calciu și fosfor se găsesc în principal în țesutul osos (peste 90%). Conținutul de calciu din plasmă și sânge este una dintre constantele biologice, deoarece chiar și modificări minore ale nivelului acestui ion pot duce la consecințe grave pentru organism. O scădere a nivelului de calciu din sânge provoacă contracții musculare involuntare, convulsii, iar moartea are loc din cauza stopului respirator. O creștere a conținutului de calciu în sânge este însoțită de o scădere a excitabilității țesutului nervos și muscular, apariția parezei, paraliziei și formarea de pietre la rinichi. Calciul este necesar pentru construirea oaselor, așa că trebuie furnizat organismului în cantități suficiente prin alimente.

Fosfor participă la metabolismul multor substanțe, deoarece face parte din compușii cu energie ridicată (de exemplu, ATP). Mare importanță are depozite de fosfor în oase.

Fier face parte din hemoglobina și mioglobina, care sunt responsabile pentru respirația tisulară, precum și în compoziția enzimelor implicate în reacțiile redox. Aportul insuficient de fier în organism perturbă sinteza hemoglobinei. O scădere a sintezei hemoglobinei duce la anemie (anemie). Necesarul zilnic de fier al unui adult este 10-30 mcg.

Iod se găsește în organism în cantități mici. Cu toate acestea, semnificația sa este mare. Acest lucru se datorează faptului că iodul face parte din hormonii tiroidieni, care au un efect pronunțat asupra tuturor proceselor metabolice, creșterea.si dezvoltarea organismului.

Educație și consum de energie.

Energia eliberată în timpul descompunerii materiei organice se acumulează în forma de ATP, a cărui cantitate în țesuturile corpului se menține la nivel inalt. ATP se găsește în fiecare celulă a corpului. Cea mai mare cantitate se găsește în mușchii scheletici - 0,2-0,5%. Orice activitate celulară coincide întotdeauna exact în timp cu descompunerea ATP.

Moleculele de ATP distruse trebuie restaurate. Acest lucru se întâmplă din cauza energiei care este eliberată în timpul descompunerii carbohidraților și a altor substanțe.

Cantitatea de energie cheltuită de organism poate fi judecată după cantitatea de căldură pe care o eliberează mediului extern.

Metode de măsurare a consumului de energie (calorimetrie directă și indirectă).

Coeficientul respirator.

Calorimetrie directă se bazează pe determinarea directă a căldurii degajate în timpul vieţii organismului. O persoană este plasată într-o cameră calorimetrică specială, în care se ia în considerare întreaga cantitate de căldură degajată de corpul uman. Căldura generată de corp este absorbită de apa care curge printr-un sistem de țevi așezate între pereții camerei. Metoda este foarte greoaie și poate fi folosită în instituții științifice speciale. Drept urmare, sunt utilizate pe scară largă în medicina practică. metoda indirecta calorimetrie. Esența acestei metode este că mai întâi se determină volumul ventilației pulmonare, apoi cantitatea de oxigen absorbită și dioxid de carbon eliberat. Raportul dintre volumul de dioxid de carbon eliberat și volumul de oxigen absorbit se numește coeficientul respirator . Valoarea coeficientului respirator poate fi folosită pentru a judeca natura substanțelor oxidate din organism.

La oxidare coeficientul respirator de carbohidrați este 1 deoarece pentru oxidarea completă a unei molecule glucoză Sunt necesare 6 molecule de oxigen pentru a ajunge la dioxid de carbon și apă și sunt eliberate 6 molecule de dioxid de carbon:

С 6 Н12О 6 +60 2 =6С0 2 +6Н 2 0

Coeficientul respirator pentru oxidarea proteinelor este de 0,8, pentru oxidarea grăsimilor - 0,7.

Determinarea consumului de energie prin schimb de gaze. Cantitatecăldură eliberată în organism atunci când se consumă 1 litru de oxigen - echivalent caloric al oxigenului - depinde de oxidarea a carei substante se foloseste oxigenul. Echivalent caloric oxigen în timpul oxidării carbohidraților este egală cu 21,13 kJ (5,05 kcal), proteine— 20,1 kJ (4,8 kcal), grăsime - 19,62 kJ (4,686 kcal).

Consumul de energie la om se determină după cum urmează. Persoana respiră timp de 5 minute printr-un muștiuc plasat în gură. Piesa bucală, conectată la o pungă din material cauciucat, are supape ei sunt aranjate astfel Ce omul respiră liber atmosferice aer și expiră aer în pungă. Folosind gaz ore măsurați volumul respirației expirate aer. Indicatorii analizorului de gaz determină procentul de oxigen și dioxid de carbon din aerul inhalat și expirat de o persoană. Se calculează apoi cantitatea de oxigen absorbită și dioxidul de carbon eliberat, precum și coeficientul respirator. Folosind tabelul corespunzător, se determină echivalentul caloric al oxigenului pe baza coeficientului respirator și se determină consumul de energie.

Metabolismul bazal și semnificația acestuia.

BX — cantitate minimă energie necesara pentru mentinerea functionarii normale a organismului intr-o stare de odihna completa, cu excluderea tuturor influentelor interne si externe care ar putea creste nivelul proceselor metabolice. Metabolismul de bază se determină dimineața pe stomacul gol (12-14 ore după ultima masă), în decubit dorsal, cu relaxare musculară completă, în condiții de confort termic (18-20°C). Metabolismul de bază este exprimat prin cantitatea de energie eliberată de organism (kJ/zi).

Într-o stare de deplină pace fizică și psihică organismul consumă energie la: 1) procese chimice care apar constant; 2) munca mecanică efectuată de organe individuale (inima, mușchii respiratori, vasele de sânge, intestinele etc.); 3) activitate constantă a aparatului glando-secretor.

Metabolismul de bază depinde de vârstă, înălțime, greutate corporală și sex. Cel mai intens metabolism bazal la 1 kg de greutate corporală se observă la copii. Pe măsură ce greutatea corporală crește, metabolismul bazal crește. Rata metabolică bazală medie pentru o persoană sănătoasă este de aproximativ 4,2 kJ (1 kcal) la 1 oră la 1 kg de greutate corp.

În ceea ce privește consumul de energie în repaus, țesuturile corpului sunt eterogene. Ei folosesc mai multă energie organe interne, mai puțin activ - țesut muscular.

Intensitatea metabolismului bazal în țesutul adipos este de 3 ori mai mică decât în ​​restul masei celulare a corpului. Oamenii slabi produc mai multa caldura pe kggreutatea corporală decât plină.

Femeile au un metabolism bazal mai scăzut decât bărbații. Acest lucru se datorează faptului că femeile au mai puțină masă și suprafață corporală. Conform regulii lui Rubner, metabolismul bazal este aproximativ proporțional cu suprafața corpului.

Au fost observate fluctuații sezoniere ale valorii metabolismului bazal - acesta a crescut primăvara și a scăzut iarna. Activitatea musculară determină o creștere a metabolismului proporțional cu severitatea muncii efectuate.

Schimbările semnificative ale metabolismului bazal sunt cauzate de disfuncții ale organelor și sistemelor corpului. Cu creșterea funcției tiroidiene, malarie, febră tifoidă, tuberculoză, însoțite de febră, metabolismul bazal crește.

Cheltuieli de energie în timpul activității fizice.

În timpul lucrului muscular, cheltuiala energetică a corpului crește semnificativ. Această creștere a costurilor cu energia constituie o creștere a muncii, care este mai mare cu cât munca este mai intensă.

Comparativ cu somnul, cheltuiala de energie crește de 3 ori când mergi încet și de peste 40 de ori când alergi pe distanțe scurte în timpul competiției.

În timpul exercițiilor fizice pe termen scurt, energia este consumată prin oxidarea carbohidraților. În timpul exercițiilor musculare prelungite, organismul descompune în principal grăsimile (80% din toată energia necesară). La sportivii antrenati, energia contractiilor musculare este asigurata exclusiv de oxidarea grasimilor. Pentru o persoană angajată în muncă fizică, costurile cu energia cresc proporțional cu intensitatea muncii.

NUTRIȚIE.

Suplimentarea costurilor energetice ale organismului are loc prin intermediul nutrienților. Alimentele trebuie să conțină proteine, carbohidrați, grăsimi, săruri minerale și vitamine în cantități mici și în raportul corect. Digestibilitateanutrientii depindpe caracteristicile individuale și starea organismului, pe cantitatea și calitatea alimentelor, raportul dintre diverse componente ea, metoda de preparare. Alimentele vegetale sunt mai puțin digerabile decât produsele de origine animală, deoarece alimentele vegetale conțin mai multe fibre.

O dietă proteică favorizează absorbția și digerabilitatea nutrienților. Când carbohidrații predomină în alimente, absorbția proteinelor și a grăsimilor scade. Înlocuirea produselor vegetale cu produse de origine animală îmbunătățește procesele metabolice din organism. Dacă dai proteine ​​din carne sau produse lactate în loc de cele vegetale și pâine de grâu în loc de pâine de secară, atunci digestibilitatea produselor alimentare crește semnificativ.

Astfel, pentru a asigura o alimentatie corecta a omului, este necesar sa se tina cont de gradul de absorbtie a alimentelor de catre organism. În plus, alimentele trebuie să conțină în mod necesar toți nutrienții esențiali (esențiali): proteine ​​și aminoacizi esențiali, vitamine,acizi grași foarte nesaturați, minerale și apă.

Cea mai mare parte a alimentelor (75-80%) constă din carbohidrați și grăsimi.

Cura de slabire- cantitatea și compoziția produselor alimentare necesare unei persoane pe zi. Trebuie să umple consumul zilnic de energie al organismului și să includă toți nutrienții în cantități suficiente.

Pentru a compila rațiile alimentare, este necesar să cunoașteți conținutul de proteine, grăsimi și carbohidrați din alimente și valoarea lor energetică. Având aceste date, este posibil să se creeze o dietă bazată științific pentru persoane de diferite vârste, genuri și ocupații.

Dieta și semnificația sa fiziologică. Este necesar să urmați o anumită dietă și să o organizați corect: ore constante de mese, intervale adecvate între ele, repartizarea dietei zilnice în timpul zilei. Ar trebui să mănânci întotdeauna la o anumită oră, de cel puțin 3 ori pe zi: micul dejun, prânzul și cina. Valoarea energetică a micului dejun ar trebui să fie de aproximativ 30% din dieta totală, prânzul - 40-50%, iar cina - 20-25%. Se recomandă să luați cina cu 3 ore înainte de culcare.

Alimentatia corespunzatoare asigura o dezvoltare fizica si activitate psihica normala, creste performanta, reactivitatea si rezistenta organismului la influentele mediului inconjurator.

Conform învăţăturilor lui I.P.Pavlov despre reflexe condiționate, corpul uman se adaptează la un anumit moment al alimentației: apare pofta de mâncare și încep să se elibereze sucuri digestive. Intervalele adecvate dintre mese asigură o senzație de sațietate în acest timp.

Mâncatul de trei ori pe zi este în general fiziologic. Cu toate acestea, sunt de preferat patru mese pe zi, ceea ce crește absorbția nutrienților, în special a proteinelor, nu există senzație de foame în intervalele dintre mesele individuale și se menține un apetit bun. În acest caz, valoarea energetică a micului dejun este de 20%, prânzul - 35%, gustarea de după-amiază - 15%, cina - 25%.

Dieta echilibrata. Nutriția este considerată rațională dacă nevoia de hrană este pe deplin satisfăcută în termeni cantitativi și calitativi, iar toate costurile energetice sunt rambursate. Promovează creșterea și dezvoltarea corespunzătoare a organismului, crește rezistența acestuia efecte nocive mediu extern, favorizează dezvoltarea capacităților funcționale ale organismului și crește intensitatea travaliului. Nutriția rațională presupune dezvoltarea rațiilor și dietelor alimentare în raport cu diverse populații și condiții de viață.

După cum sa indicat deja, alimentația unei persoane sănătoase se bazează pe rațiile alimentare zilnice. Dieta și dieta pacientului se numesc dietă. Fiecare cura de slabire are anumite componente ale dietei și se caracterizează următoarele semne: 1) valoarea energetică; 2) compoziție chimică; 3) proprietăți fizice(volum, temperatură, consistență); 4) dieta.

Reglarea metabolismului și a energiei.

Modificările reflexe condiționate ale metabolismului și ale energiei sunt observate la oameni în stările pre-pornire și înainte de lucru. Sportivii înainte de începerea unei competiții și un lucrător înainte de muncă, experimentează o creștere a metabolismului și a temperaturii corpului, o creștere a consumului de oxigen și eliberarea de dioxid de carbon. Poate provoca modificări reflexe condiționate ale metabolismului, energie şi procese termice oamenii au stimul verbal.

Influenta nervoasa sisteme metabolice și energetice procesele din organism realizat în mai multe moduri:

Impact direct sistemele nervoase s (prin hipotalamus, nervi eferenti) la tesuturi si organe;

Influența indirectă a sistemului nervos pringlanda pituitară (somatotropină);

Indirectinfluența sistemului nervos prin tropic hormoni glanda pituitară și glandele periferice ale internei secreţie;

Influenta directa nervoasa sistem (hipotalamus) asupra activității glandelor endocrine și prin intermediul acestora asupra proceselor metabolice din țesuturi și organe.

Departamentul principal al sistemului nervos central, care reglează toate tipurile de procese metabolice și energetice, este hipotalamus. O influență pronunțată asupra proceselor metabolice și a generării de căldură este exercitată de glandele interne secreţie. Hormonii cortexului suprarenal și ai glandei tiroide în cantități mari cresc catabolismul, adică descompunerea proteinelor.

Organismul demonstrează în mod clar influența strânsă interconectată a sistemelor nervos și endocrin asupra proceselor metabolice și energetice. Astfel, excitarea sistemului nervos simpatic nu numai că are un efect direct de stimulare asupra proceselor metabolice, dar crește și secreția de hormoni tiroidieni și suprarenali (tiroxină și adrenalină). Datorită acestui fapt, metabolismul și energia sunt îmbunătățite în continuare. În plus, acești hormoni cresc tonusul sistemului nervos simpatic. Modificări semnificative ale metabolismuluiȘi schimbul de căldură are loc atunci când există o deficiență în organism a hormonilor glandelor endocrine. De exemplu, lipsa de tiroxină duce la o scădere a metabolismului bazal. Acest lucru se datorează scăderii consumului de oxigen de către țesuturi și scăderii generării de căldură. Ca urmare, temperatura corpului scade.

Hormonii glandelor endocrine sunt implicați în reglarea metabolismuluiȘi energie, schimbarea permeabilității membranele celulare(insulina), activând sistemele enzimatice ale organismului (adrenalină, glucagon etc.) și influenţând asupra biosintezei lor (glucocorticoizi).

Astfel, reglarea metabolismului și a energiei este realizată de sistemele nervos și endocrin, care asigură adaptarea organismului la condițiile în schimbare ale mediului său.


Această publicație conține răspunsuri la întrebările de la examenul de biologie de clasa a IX-a. liceu. Aceste întrebări sunt propuse de Ministerul Educației al Federației Ruse și publicate în „Buletinul Educației”, publicația oficială a ministerului.

Întrebările de pe bilete sunt combinate în așa fel încât răspunsul corect detaliat la ambele întrebări de pe oricare dintre bilete vă permite să vă evaluați cunoștințele de biologie în ansamblu, și nu doar una dintre secțiunile acesteia. Se acordă multă atenție unor probleme biologice generale precum procesul evolutiv, reproducerea organismelor animale și vegetale, rolul diferitelor grupuri de organisme vii în biocenoze, problema adaptării la condițiile de viață etc.

În manualele școlare, desigur, puteți găsi răspunsuri la toate întrebările puse în bilete. Una dintre sarcinile cu care s-au confruntat autorii a fost de a facilita aceste căutări și de a combina cunoștințele prezentate în diferite manuale. Răspunsurile la întrebări conțin material care depășește oarecum domeniul de aplicare al școlii curriculum, care va permite utilizarea lor în instituții de învățământ secundar cu programe de predare a biologiei semnificativ diferite. În plus, acest lucru le va permite să fie folosite în viitor pentru a se pregăti pentru examenele finale la școală și examen de admitereîn biologie la universităţi.

Biletul nr. 1

1. Metabolismul și conversia energiei. Importanța metabolismului în viața umană

Metabolismul constă în intrarea în organism a diferitelor substanțe din mediul extern, asimilarea și modificarea acestor substanțe și eliberarea produselor de degradare rezultate. În timpul implementării tuturor acestor procese, multe produse chimice, mecanice, termice și fenomene electrice, conversia energiei are loc continuu: energia chimică a compușilor organici complecși, atunci când este descompusă, este eliberată și transformată în energie termică, mecanică și electrică. Corpul eliberează în principal căldură și energie mecanică. Este eliberată foarte puțină energie electrică, dar este esențială pentru funcționarea sistemelor nervos și muscular. Datorită energiei eliberate, la animalele cu sânge cald se menține o temperatură constantă a corpului și munca externă. Eliberarea de energie este necesară și pentru menținerea structurilor celulare și pentru sinteza compușilor organici complecși.

Metabolismul și conversia energiei sunt inseparabile una de cealaltă. Procesele de metabolism și energie într-un organism viu decurg conform unei singure legi - legea conservării materiei și energiei. Într-un organism viu, materia și energia nu sunt nici create, nici distruse, se produce doar schimbarea, absorbția și eliberarea lor.

Metabolismul în organism constă în procese asimilare(formarea substanţelor complexe din cele simple) şi disimilare(descompunerea substantelor). În procesul de asimilare (sau schimb plastic), se formează substanțe organice complexe, care fac parte din diferite structuri ale corpului. În procesul de disimilare (sau schimb de energie), substanțele organice complexe se descompun și se transformă în altele mai simple. Aceasta eliberează energia necesară pentru funcționarea normală a corpului.

Metabolismul în organism este un singur proces care leagă transformarea diferitelor substanțe: de exemplu, proteinele pot fi transformate în grăsimi și carbohidrați, iar grăsimile în carbohidrați.

Proteinele intră în corpul uman cu alimente; în canalul digestiv, sub influența enzimelor, ele sunt descompuse în aminoacizi, care sunt absorbiți în sânge în intestinul subțire. Apoi celulele își sintetizează propriile proteine ​​din aminoacizi, caracteristici organismului dat. Cu toate acestea, unii aminoacizi suferă descompunere, ceea ce eliberează energie (descompunerea a 1 g de proteină eliberează 17,6 kJ, sau 4,1 kcal, de energie).

Produșii finali ai descompunerii proteinelor sunt apa, dioxidul de carbon, amoniacul, ureea și altele. Amoniacul (sub formă de sulfat de amoniu) și ureea sunt eliminate din organism prin sistemul urinar. Dacă funcția rinichilor este afectată, atunci aceste substanțe care conțin azot se vor acumula în sânge și se vor otrăvi organismul. Proteinele nu sunt depuse în organism; nu există „depozite de proteine” în organism. La adulți sinteza și descompunerea proteinelor sunt echilibrate, în timp ce în copilărie predomină sinteza.

Funcții proteineîn organism sunt foarte diverse: plastice (celulele conțin aproximativ 50% proteine), reglatoare (mulți hormoni sunt proteine), enzimatice (enzimele sunt catalizatori biologici de natură proteică, cresc semnificativ viteza reacțiilor biochimice), energie (proteinele reprezintă o rezervă de energie în organism, care este folosită atunci când există lipsă de carbohidrați și grăsimi), transport (hemoglobina transportă oxigen), contractil (actina și miozina în țesutul muscular). Necesarul zilnic de proteine ​​al unei persoane este de aproximativ 100-118 g.

Principala sursă de energie din organism este carbohidrați. Descompunerea a 1 g de glucoză eliberează aceeași cantitate de energie ca și descompunerea a 1 g de proteine ​​(17,6 kJ, sau 4,1 kcal), dar oxidarea carbohidraților are loc mult mai ușor și mai rapid decât oxidarea proteinelor. Polizaharidele care intră în tractul digestiv cu alimente sunt descompuse în monomeri (glucoză). Glucoza este absorbită în sânge. În sânge, concentrația de glucoză este menținută la un nivel constant de 0,08–0,12% datorită hormonilor pancreatici - insulină și glucagon. Insulina transformă excesul de glucoză în glicogen („amidon animal”), care este stocat în ficat și mușchi. Glucagonul, dimpotrivă, transformă glicogenul în glucoză dacă conținutul său în sânge scade. Cu o lipsă de insulină, se dezvoltă o boală gravă - diabetul. Produsele finali ale descompunerii carbohidraților sunt apa și dioxidul de carbon. Necesarul uman zilnic de carbohidrați este de aproximativ 500 g.

Sens gras căci trupul este că ei sunt unul dintre cele mai importante surse energie (odată cu descompunerea a 1 g de grăsime, se eliberează 38,9 kJ sau 9,3 kcal de energie). În plus, grăsimile îndeplinesc funcții plastice de protecție, de absorbție a șocurilor în organism și sunt o sursă de apă. Grăsimile sunt stocate în rezervă (în principal în țesutul subcutanat). În tractul digestiv, grăsimile sunt descompuse în glicerol și acizi grași. Grăsimile sunt absorbite în limfă. Când sunt disimilați, sunt oxidați în apă și dioxid de carbon. Necesarul zilnic de grăsime al unei persoane este de aproximativ 100 g.

Metabolismul joacă, de asemenea, un rol important în organism. apăȘi saruri minerale. Apa este un solvent universal; toate reacțiile din celule au loc într-un mediu apos. O persoană pierde aproximativ 2,5 litri de apă pe zi (cu urină, apoi, în timpul respirației), prin urmare rata zilnică de consum de apă este de 2,5-3 litri. Sărurile minerale sunt necesare pentru funcționarea normală a tuturor sistemelor corpului. Ele fac parte din toate țesuturile, participă la procesele metabolice plastice, sunt necesare pentru sinteza hemoglobinei, suc gastric, pentru dezvoltarea sistemului musculo-scheletic și nervos etc. Cea mai mare nevoie a organismului este de fosfor, calciu, sodiu, clor, potasiu, dar multe alte elemente (cupru, magneziu, fier, zinc, brom etc.) sunt necesare si in cantitati mici.

Metabolismul este imposibil fără participare vitamine. Acestea sunt substanțe organice care sunt necesare organismului în cantități foarte mici (uneori sutimi de miligram pe zi). Vitaminele sunt adesea incluse în enzime ca coenzime, promovează acțiunea hormonilor și măresc rezistența organismului la condițiile de mediu nefavorabile. Cele mai importante vitamine includ vitaminele C, A, D și grupa B. Cu o deficiență a uneia sau altei vitamine se dezvoltă hipovitaminoza, cu un exces se dezvoltă hipervitaminoza.

Metabolismul plastic și energetic sunt interconectate. În procesul de metabolism, energia este generată în mod continuu, care este, de asemenea, cheltuită continuu pentru a lucra, oferind activitate nervoasa, sinteza de substante. Sursa de energie pentru oameni sunt nutrienții, de aceea este important ca alimentele să conțină toți compușii organici și anorganici necesari pentru metabolismul normal. Produșii finali metabolici rezultați sunt excretați din organism prin plămâni, intestine, piele și rinichi. Rolul principal în eliminarea produselor de carie din organism revine rinichilor, prin care se îndepărtează ureea, acidul uric, sărurile de amoniu și excesul de apă și sărurile sunt îndepărtate.

Metabolismul normal este baza sănătății. Tulburările metabolice duc la boli grave (diabet, gută, obezitate sau, dimpotrivă, slăbire etc.).

2. Motive ale evoluției. Creșterea complexității plantelor în procesul de evoluție

În 1859, Charles Darwin, în lucrarea sa genială „Originea speciilor prin selecție naturală sau conservarea raselor favorizate în lupta pentru viață”, a scris că principala forță motrice a evoluției este selecție naturală bazată pe variabilitatea ereditară.

Factorii selecției naturale din natură includ intensitatea reproducerii(cu cât este mai mare, cu atât are mai multe șanse specia să supraviețuiască și să-și extindă habitatul) și lupta pentru existență. Lupta pentru existență poate fi intraspecifică – aceasta este cea mai intensă formă de luptă, care, însă, se caracterizează rareori prin manifestări de cruzime – și interspecifică, care poate fi crudă. O altă formă de luptă pentru existență este lupta împotriva condițiilor de mediu nefavorabile. Darwin a scris că selecția naturală este supraviețuirea celor mai apte specii. Adaptarea se realizează prin selecție naturală.

Pe parcursul evoluției plantelor au avut loc următoarele evenimente. ÎN Epoca arheică(in urmă cu aproximativ 3,5 miliarde de ani) au apărut algele albastre-verzi, care sunt clasificate ca cianobacterie: erau organisme procariote unicelulare și pluricelulare capabile de fotosinteză cu eliberare de oxigen. Apariția algelor albastre-verzi a dus la îmbogățirea atmosferei Pământului cu oxigen, necesar tuturor organismelor aerobe.

ÎN Era proterozoică(acum aproximativ 2,6 miliarde de ani) dominau algele verzi și roșii. Algele sunt plante inferioare al căror corp nu este împărțit în secțiuni și nu are țesuturi specializate (un astfel de corp se numește talus). Algele au continuat să domine în paleozoic(Vârsta paleozoică este de aproximativ 570 de milioane de ani), totuși, în perioada siluriană a paleozoicului, au apărut cele mai vechi plante superioare - rinofitele (sau psilofitele). Aceste plante aveau deja lăstari, dar nu aveau încă frunze și rădăcini. S-au reprodus prin spori și au dus un stil de viață terestru sau semi-acvatic. În perioada Devoniană a Paleozoicului apar briofitele și pteridofitele (mușchi, coada calului, ferigi), iar rinofitele și algele domină Pământul. În Devonian a apărut și un nou regat - plante cu spori superiori * - acestea sunt ciuperci, briofite și pteridofite. Mușchii dezvoltă tulpini și frunze (excrescențe ale tulpinii), dar nu există încă rădăcini; Funcția rădăcinilor este îndeplinită de rizoizi - excrescențe sub formă de fir pe tulpină. Ciclul de dezvoltare al mușchilor este dominat de generația haploidă (gametofit), care este o plantă de mușchi cu tulpina frunzelor. Generarea lor diploidă (sporofita) nu este capabilă existență independentăși se hrănește cu gametofit. Ferigile dezvoltă rădăcini; în ciclul lor de dezvoltare predomină sporofitul (plantă frunză-tulpină), iar gametofitul este reprezentat de un protalus - acesta este o placă mică în formă de inimă la ferigă sau un nodul în mușchi și coada-calului. În cele mai vechi timpuri, acestea erau plante uriașe asemănătoare copacilor. Reproducerea în spori mai mari este imposibilă fără apă, deoarece Fertilizarea oului în ele are loc în picături de apă, în care gameții masculini mobili - spermatozoizi - se deplasează spre ouă. Acesta este motivul pentru care apa este un factor limitativ pentru plantele cu spori mai mari: dacă nu există apă prin picurare, reproducerea acestor plante va deveni imposibilă.

În Carbonifer (Carbonifer) au apărut ferigi de semințe, din care mai târziu, după cum cred oamenii de știință, au provenit gimnospermele. Ferigile uriașe asemănătoare copacilor domină planeta (ei sunt cei care au format zăcămintele de cărbune), iar rinofitele se sting complet în această perioadă.

În perioada permiană a Paleozoicului au apărut gimnosperme antice. În această perioadă domină ferigile cu semințe și erbacee, iar ferigile arboreoase se sting. Gimnospermele sunt clasificate ca plante purtătoare de semințe. Se reproduc prin semințe, care nu sunt protejate de pereții fructului (gimnospermele nu au flori sau fructe). Apariția acestor plante a fost asociată cu creșterea terenului și cu fluctuațiile de temperatură și umiditate. Reproducerea acestor plante nu mai depinde de apă.

ÎN mezozoic(Vârsta mezozoică este de aproximativ 240 de milioane de ani) există trei perioade - Triasic, Jurasic și Cretacic. În Mezozoic au apărut gimnospermele moderne (în Triasic) și primele angiosperme (în Jurasic). Plantele dominante sunt gimnospermele. Gimnospermele și ferigile antice se sting în această epocă.

Apariția angiospermelor a fost asociată cu o serie de aromorfoze. Aceste plante dezvoltă o floare - un lăstar scurtat modificat adaptat pentru formarea de spori și gameți. În floare are loc polenizarea și fertilizarea, iar embrionul și fructul se formează. Semințele de angiosperme sunt protejate de pericarp - acest lucru contribuie la conservarea și distribuirea lor. În timpul reproducerii sexuale la aceste plante, are loc o dublă fecundare: un spermatozoid fecundează ovulul, iar al doilea spermatozoid fecundează celula centrală a sacului embrionar, rezultând formarea unui embrion și a endospermului triploid - țesutul nutritiv al embrionului. Fertilizarea are loc în sacul embrionar, care se dezvoltă în ovul, protejat de pereții ovarului.

Printre angiosperme există ierburi, arbuști și copaci. Organele vegetative (rădăcină, tulpină, frunză) au multe modificări. Evoluția angiospermelor a decurs foarte rapid. Se caracterizează prin plasticitate evolutivă ridicată. Insectele polenizatoare au jucat un rol major în evoluția și distribuția lor. Angiospermele sunt singurul grup de plante care formează comunități complexe cu mai multe straturi. Acest lucru contribuie la utilizarea mai intensivă a mediului și la cucerirea cu succes a noi teritorii.

ÎN cenozoic(vârsta sa este de aproximativ 67 de milioane de ani), angiospermele și gimnospermele moderne domină pe Pământ, iar plantele cu spori superiori suferă regresie biologică.

Biletul numărul 2

1. Schimbul de gaze în plămâni și țesuturi

Schimbul de gaze are loc în mod constant între organism și mediu: oxigenul, necesar pentru disimilare, pătrunde în organism, iar dioxidul de carbon format ca urmare a oxidării substanțelor organice este îndepărtat din organism. Aportul de oxigen si eliminarea dioxidului de carbon sunt asigurate de organele respiratorii. Căile respiratorii sunt cavitatea nazală, nazofaringe, laringe, trahee, bronhii. Principalul organ respirator sunt plămânii. În alveolele plămânilor are loc schimbul de gaze între acestea aerul atmosfericși sânge.

Alveolele sunt vezicule pulmonare ai căror pereți sunt formați dintr-un singur strat de celule epiteliale. Sunt dens împletite cu capilarele. Concentrația de dioxid de carbon din sânge este mai mare decât cea din aer, iar concentrația de oxigen este mai mică, astfel încât dioxidul de carbon se deplasează din sânge în alveole, iar oxigenul din alveole în sânge. Procesul continuă până la atingerea echilibrului.

În sânge, oxigenul se combină cu hemoglobina celulelor roșii din sânge pentru a forma oxihemoglobina. Sângele devine arterial. Celulele corpului consumă continuu oxigen. Prin urmare, oxigenul din sânge trece în celulele țesuturilor, iar oxihemoglobina se transformă înapoi în hemoglobină. În mitocondrii, folosind oxigen, are loc oxidarea substanțelor organice (principala sursă de energie din organism sunt carbohidrații), se eliberează energie, care merge la sinteza ATP - un acumulator de energie universal în celule.

Dioxidul de carbon din celule intră în sânge. Astfel, în țesuturile organelor, sângele arterial este transformat în sânge venos. O parte din dioxidul de carbon reacționează cu hemoglobina pentru a forma carbhemoglobină, dar cea mai mare parte a dioxidului de carbon (aproximativ 2/3) reacționează cu apa din plasmă. Această reacție este catalizată de enzima anhidrază carbonică. În funcție de nivelul de dioxid de carbon din sânge, această enzimă poate accelera sau încetini reacția. Când dioxidul de carbon se combină cu apa se formează acid carbonic, care se disociază pentru a forma cationul H+ și anionul HCO3–. Acest anion călătorește cu sângele în plămâni, unde este eliberat dioxid de carbon.

Când reacționează cu monoxidul de carbon (CO), hemoglobina formează carboxihemoglobină, iar când interacționează cu oxidul nitric sau unele medicamente, methemoglobina; aceste forme de hemoglobină nu pot lega oxigenul, deci poate apărea moartea. Conținutul de hemoglobină din sângele bărbaților este de 130–160 g/l, iar la femei – 120–140 g/l. Odată cu scăderea conținutului de hemoglobină, apare anemie - o afecțiune în care țesuturile nu primesc suficient oxigen.

În mod normal, conținutul de oxigen, dioxid de carbon și azot din aerul inhalat este de 20,94%, 0,03% și, respectiv, 79,03%. În aerul expirat, conținutul de oxigen scade la 16,3%, iar dioxidul de carbon crește la 4%. Conținutul de azot se modifică mai puțin (crește la 79,7%).

Trecerea aerului prin plămâni este asigurată prin inhalare și expirație. Inhalarea este o consecință a contracției mușchilor intercostali externi, în urma căreia coastele se ridică. Când inhalați, fibrele musculare ale diafragmei se contractă, cupola diafragmei devine mai plată și coboară. Volumul cavității toracice crește din cauza modificărilor dimensiunii acesteia, în special în direcția verticală. Plămânii urmăresc mișcările pieptului. Acest lucru se explică prin faptul că plămânii sunt separați de pereții cavității toracice prin cavitatea pleurală - un spațiu sub formă de fante între pleura parietală (acoperă suprafața interioară a toracelui) și pleura viscerală (acoperă suprafața exterioară a plămânilor). Cavitatea pleurală este umplută cu lichid pleural. La inhalare, presiunea intră cavitatea pleurala scade, volumul plămânilor crește, presiunea din ei scade și aerul pătrunde în plămâni. Când expirați, mușchii respiratori se relaxează, volumul cavității toracice scade, presiunea din cavitatea pleurală crește ușor, țesutul pulmonar întins se contractă, presiunea crește și aerul iese din plămâni. Astfel, modificarea volumului pulmonar are loc pasiv și este cauzată de modificări ale volumului cavității toracice și ale presiunii în fisura pleurală și în interiorul plămânilor.

Cantitatea de aer care intră în plămâni în timpul unei inhalări liniștite și care este expirată în timpul unei expirații liniștite se numește volum curent (aproximativ 500 cm3). Volumul de aer care poate fi expirat după respiră adânc, se numește capacitatea vitală a plămânilor (aproximativ 3000–4500 cm3). Capacitatea pulmonară este un indicator important al sănătății umane.

2. Plante și animale unicelulare. Caracteristici ale habitatului, structurii și activității vieții. Rolul în natură și viața umană

Organismele unicelulare sunt organisme al căror corp este format dintr-o singură celulă. Ele pot fi procariote (bacterii și alge albastre-verzi, sau cianobacterii), adică. nu au un nucleu format (funcția nucleului este îndeplinită de un nucleoid - o moleculă de ADN pliată într-un inel), dar pot fi și eucariote, adică. au un miez format.

Organismele eucariote unicelulare includ multe alge verzi și alte alge, precum și toți reprezentanții filumului Protozoare. Planul structural general și setul de organite la eucariote unicelulare sunt similare cu celulele organismelor multicelulare, dar diferențele funcționale sunt foarte semnificative.

Organismele unicelulare combină proprietățile atât ale unei celule, cât și ale unui organism independent. Multe organisme unicelulare formează colonii. Organismele multicelulare au evoluat din organisme unicelulare în procesul de evoluție.

Cea mai simplă structură este algele unicelulare albastre-verzi. Celulele lor nu au nucleu sau plastide; sunt similare cu celulele bacteriene. Pe această bază, ele sunt clasificate ca cianobacterii. Pigmentii (clorofila, carotenul) sunt dizolvati in stratul lor exterior de citoplasma - cromatoplasma. Aceste alge au apărut în Archean și au fost primele organisme de pe Pământ care au produs oxigen în timpul fotosintezei. Algele albastre-verzi pot forma și forme multicelulare - filamente.

Printre algele verzi, formele unicelulare includ Chlamydomonas, Chlorella și Pleurococcus. Algele unicelulare pot forma colonii (de exemplu, Volvox).

Diatomeele sunt, de asemenea, alge microscopice unicelulare care pot forma colonii.

Algele unicelulare trăiesc cel mai adesea în apă (Chlamydomonas în corpurile de apă dulce și Chlorella atât în apa de mare), dar poate trăi și în sol (de exemplu, chlorella, diatomee) și poate trăi pe scoarța copacilor (pleurococ). Unele alge chiar trăiesc pe suprafața gheții și zăpezii (unele Chlamydomonas, de exemplu, zăpada Chlamydomonas). În Antarctica, diatomeele formează o înveliș maro dens pe partea inferioară a gheții.

Protozoarele unicelulare formează subregnul Animalia. Majoritatea celulelor au un singur nucleu, dar există și forme multinucleate. Pe partea de sus a membranei, multe protozoare au o coajă sau o coajă. Se mișcă cu ajutorul organelelor de mișcare - flageli, cili și pot forma pseudopodi (psepodode).

Majoritatea protozoarelor sunt heterotrofe. Particulele alimentare sunt digerate în vacuolele digestive. Presiunea osmotică din celulă este reglată de vacuole contractile: prin acestea se îndepărtează excesul de apă. Astfel de vacuole sunt caracteristice protozoarelor de apă dulce. Produsele metabolice sunt excretate din corpul protozoarelor împreună cu apa. Cu toate acestea, funcția principală de excreție este efectuată pe întreaga suprafață a celulei.

Protozoarele au atât reproducere asexuată, cât și sexuală.

Aceste organisme unicelulare reacționează la influențele mediului: au taxiuri pozitive și negative (de exemplu, papucul ciliat are chimiotaxie negativă - se îndepărtează de un cristal de sare plasat în apă).

Multe protozoare sunt capabile de enchistare. Enchistment vă permite să experimentați conditii nefavorabileși promovează răspândirea protozoarelor.

Importanța algelor unicelulare în natură este direct legată de stilul lor de viață. Aceste organisme sintetizează materie organică, eliberează oxigen în atmosferă, absorb dioxid de carbon, reprezintă o verigă în lanțul trofic general, participă la formarea solului, purifică corpurile de apă și pot intra în simbioză cu alte organisme (de exemplu, chlorella este un ficobiont). de licheni). Algele unicelulare de diatomee moarte au format depozite groase de rocă - diatomit, iar pe fundul mărilor - livitură de diatomee. Algele unicelulare albastre-verzi și verzi pot provoca înflorirea apei.

Oamenii folosesc pe scară largă algele unicelulare și produsele lor metabolice. Astfel, capacitatea algelor verzi unicelulare de a absorbi substanțele organice pe întreaga suprafață a celulei este folosită pentru curățarea corpurilor de apă; Capacitatea de sinteză a Chlorellei un numar mare de proteinele, uleiurile grase și vitaminele sunt utilizate în producția industrială de furaje; Capacitatea aceleiași chlorelle de a elibera mult oxigen în timpul fotosintezei este folosită pentru a regenera aerul în spații închise (de exemplu, în nave spațiale, submarine). Unele alge albastre-verzi sunt folosite ca îngrășăminte deoarece... sunt capabili să fixeze azotul, iar alge precum spirulina sunt folosite ca aditiv alimentar.

Semnificația protozoarelor este parțial similară cu cea a algelor unicelulare. Protozoarele participă, de asemenea, la formarea solului și servesc la curățarea corpurilor de apă, deoarece se hrănesc cu bacterii și materii în descompunere. Multe protozoare sunt indicatori ai purității apei. Depozitele de calcar sunt formate din coji de protozoare (sarcoizi marini); ele servesc și ca indicatori în explorarea petrolului și a altor minerale. Protozoarele, ca și algele unicelulare, sunt o verigă importantă în ciclul substanțelor.

Protozoarele și algele unicelulare sunt obiecte importante cercetare științifică. Sunt utilizate în studii citologice, genetice, biofizice, fiziologice și alte studii.

Va urma

* Aici autorul a făcut mai multe inexactități.
1. Plantele cu spori superiori nu sunt un regn, ci un grup colectiv de plante care nu au un rang taxonomic (la fel ca, de exemplu tetrapode(cvadruped), adică toate vertebratele având patru membre cu cinci degete.
2. Ciupercile nu aparțin regnului vegetal, ele sunt clasificate într-un regn separat.
3. La sfârșitul devonianului au apărut toate diviziunile de plante cunoscute în prezent, cu excepția angiospermelor (adică Briofite, Licofite, Coda-calului, Ferigi, Gimnosperme). Notă ed.

pe tema: „Metabolism” eu opțiune

Test la biologie clasa a IX-a

pe tema: „Metabolism” II opțiune

    Alegeți un răspuns corect din patru posibile

1. Descompunerea substanțelor organice complexe are loc în procesul:

a) anabolism; c) fotosinteza

b) catabolism; d) simbioză

2. Consumul de energie are loc în procesul:

a) glicoliza b) fotoliza

b) catabolism; d) anabolism;

3. Fotosinteza se realizează:

a) în ribozomi; c) în mitocondrii

b) în cloroplaste; d) în citoplasmă

4. În timpul fotosintezei se formează

a) proteine ​​b) glucide

5. Material sursă pentru fotosinteză se utilizează:

a) apa si oxigen c) carbohidratii

6. Glicoliza anaerobă se numește:

a) totalitatea tuturor reacţiilor metabolismului energetic

b) descompunerea fără oxigen a glucozei

c) fosforilarea oxidativă

d) Defalcarea ATP

7. Proteinele se formează în timpul procesului

a) fotosinteza b) glicoliza
b) biosinteză d) fermentaţie


8 . . Completați tabelul de răspunsuri

Proces Tipul de metabolism

a) sinteza substanţelor complexe din cele simple 1.energie
b) descompunerea substanţelor complexe în cele simple 2.plastic
c) descompunerea carbohidraților în dioxid de carbon
d) sinteza glucidelor din dioxid de carbon
e) sinteza proteinelor din aminoacizi

9. Definiți conceptele : heterotrofe, fotoliză, metabolism

10.

Care este semnificația fotosintezei?

eu . Alegeți un răspuns corect din patru posibile

1. Sinteza substanțelor complexe din cele simple are loc în procesul:

a) anabolism; c) catabolism;

b) metabolism d) simbioză

2. Eliberarea de energie are loc în procesul:

a) hidroliza b) metabolismul

b) anabolism; d) catabolism;

3. Are loc procesul de fotosinteză

a) în nucleu b) în mitocondrii
b) în citoplasmă d) în cloroplaste
4. În acest proces se formează carbohidrații

a) biosinteză; c) fotosinteza

b) metabolismul energetic; d) fermentare

5. Produsul final principal al fotosintezei este:

a) carbohidrați c) apă și oxigen
b) grăsimi d) apă și dioxid de carbon

6. Produșii finali ai descompunerii oxigenului a substanțelor organice sunt:

a) ATP și apă c) apă și oxigen
b) grăsimi d) apă și dioxid de carbon

7. În timpul biosintezei se formează

a) proteine ​​b) glucide
b) grăsimi d) acizi nucleici


8 . Stabiliți o corespondență între un proces biologic și tipul de schimb căruia îi aparține . Completați tabelul de răspunsuri

Tipul procesului de metabolism1.energie a) descompunerea carbohidraților în dioxid de carbon

2. plastică b) sinteza de substanţe complexe din cele simple

c) sinteza proteinelor din aminoacizi

d) descompunerea substanţelor complexe în unele simple

e) sinteza glucidelor din dioxid de carbon

9. Definiți conceptele : autotrofe, glicoliză, metabolism

10. Dați un răspuns complet detaliat la întrebare

Care este rolul autotrofilor în natură?

Valoarea nutritivă

În toate organismele vii de astăzi, de la cele mai primitive la cele mai complexe - corpul uman, - metabolismul și energia sunt baza vieții.

În corpul uman, în organele, țesuturile, celulele sale, are loc un proces continuu de creare și formare de substanțe complexe. În același timp, au loc degradarea și distrugerea substanțelor organice complexe care alcătuiesc celulele corpului.

Munca organelor este însoțită de reînnoirea lor continuă: unele celule mor, altele le înlocuiesc. La un adult, 1/20 din epiteliul pielii, jumătate din toate celulele epiteliale ale tractului digestiv, aproximativ 25 g de sânge etc. mor și sunt înlocuite în 24 de ore.

Creșterea și reînnoirea celulelor corpului sunt posibile numai dacă oxigenul și substanțele nutritive sunt furnizate în mod continuu organismului. Nutrienții sunt elementele de bază plastic materialul din care sunt construite vieţuitoare.

Pentru a construi noi celule ale corpului, reînnoirea lor continuă, pentru funcționarea organelor precum inima, tractul gastrointestinal, aparatul respirator, rinichii etc., precum și pentru ca o persoană să efectueze munca, este nevoie de energie. Corpul primește această energie din descompunerea substanțelor celulare în timpul metabolismului.

Astfel, nutrienții care intră în organism nu servesc doar ca material plastic, de construcție, ci și ca sursă de energie, atât de necesară vieții.

Sub metabolismînțelege totalitatea modificărilor pe care le suferă substanțele din momentul în care intră în tubul digestiv și până la formarea produselor de descompunere finale excretate din organism.

Asimilare și disimilare

Metabolismul este unitatea a două procese: asimilarea și disimilarea. Ca urmare a procesului asimilare Produsele digestive relativ simple, care intră în celule, suferă transformări chimice cu participarea enzimelor și sunt asemănate cu substanțele necesare organismului. Disimilare- descompunerea substanţelor organice complexe care alcătuiesc celulele corpului. Unele dintre produsele de descompunere sunt reutilizate de organism, iar altele sunt excretate din organism.

Procesul de disimilare are loc și cu participarea enzimelor. În timpul disimilării, energia este eliberată. Datorită acestei energii sunt construite celule noi, cele vechi sunt reînnoite, inima umană funcționează și se realizează munca mentală și fizică.

Procesele de asimilare și de disimilare sunt inseparabile unele de altele. Când procesul de asimilare se intensifică, mai ales în timpul creșterii unui organism tânăr, se intensifică și procesul de disimilare.

Transformarea substanțelor

Transformările chimice ale substanțelor alimentare încep în tractul digestiv. Aici proteinele complexe, grăsimile și carbohidrații sunt descompuse în altele mai simple care pot fi absorbite prin mucoasa intestinală și devin material de construcție în timpul procesului de asimilare. Digestia eliberează o cantitate mică de energie în tractul digestiv. Substanțele primite ca urmare a absorbției în sânge și limfă sunt aduse în celule, unde suferă modificări majore. Substanțele organice complexe rezultate fac parte din celule și participă la implementarea funcțiilor acestora. Energia eliberată în timpul descompunerii substanțelor celulare este folosită pentru viața corpului. Produsele metabolice ale diferitelor organe și țesuturi care nu sunt utilizate de organism sunt eliberate din acesta.

Rolul enzimelor în metabolismul intracelular

Principalele procese de transformare a substanțelor au loc în interiorul celulelor corpului nostru. Aceste procese stau la baza intracelular schimb valutar. Rolul decisiv în metabolismul intracelular revine numeroaselor enzime celulare. Datorită activității lor, se produc transformări complexe cu substanțele celulare, legăturile chimice intramoleculare din ele sunt rupte, ceea ce duce la eliberarea de energie. Reacțiile de oxidare și reducere sunt de o importanță deosebită aici. Produșii finali ai proceselor de oxidare din celulă sunt dioxidul de carbon și apa. Cu participarea enzimelor speciale, se efectuează alte tipuri de reacții chimice în celulă.

Energia eliberată în timpul acestor reacții este folosită pentru a construi noi substanțe în celulă și pentru a menține procesele vitale ale organismului. Bateria principală și purtătorul de energie utilizat în multe procese sintetice este acidul adenozin trifosforic (ATP). Molecula de ATP conține trei resturi de acid fosforic. ATP este folosit în toate reacțiile metabolice care necesită energie. În acest caz, molecula de ATP este ruptă legătură chimică cu unul sau două resturi de acid fosforic, eliberând energia stocată (eliminarea unui reziduu de acid fosforic are ca rezultat eliberarea a aproximativ 42.000 J per 1 moleculă de gram).