Біологія. 8 клас. Страшко

Тема 1. Обмiн речовин і перетворення енергiї в органiзмi людини

§ 5. Обмiн речовин і енергiї в органiзмi. Обмiн води та мiнеральних речовин

ОСНОВНІ ПОНЯТТЯ І ТЕРМІНИ: обмін речовин і енергії (метаболізм), асиміляція (анаболізм), дисиміляція (катаболізм), мітохондрії, АТФ, обмін води та мінеральних речовин.

Поняття про обмsн речовин і енергії. Однією з основних властивостей живих організмів, що відрізняє їх від неживих утворень, є їх здатність підтримувати високий рівень своєї структурної організації. Ця властивість пов’язана з безперервним обміном речовинами й енергією із зовнішнім середовищем.

Процеси життєдіяльності організму (скорочення м’язів, утворення нервових імпульсів, травлення, дихання та ін.) супроводжуються розщепленням молекул органічних речовин. Наприклад, за добу в ньому руйнується весь епітелій кишок. Тривалість існування окремих органоїдів клітини — від кількох годин до кількох діб. Зрозуміло, що життя будь-якої клітини, органа й цілісного організму можливе тільки за умов своєчасного й повного їхнього відновлення.

Процеси, у результаті яких відбувається утворення органічних сполук, необхідних для росту, відновлення клітин і забезпечення їхніх функцій, називають асиміляцією, або анаболізмом (з грецьк. підняття, підйом). Розщеплення органічних речовин на простіші сполуки називають дисиміляцією, або катаболізмом (з грецьк. скидання вниз).

Під час розщеплення великих молекул на прості енергія вивільняється й накопичується в молекулах АТФ (аденозинтрифосфат). Ця речовина виконує функцію акумулятора енергії в клітині. Ріст, відновлення структур і функціональна активність організму (наприклад, біг) супроводжуються поглинанням енергії, накопиченої в АТФ.

Обидва процеси обміну речовин і енергії — асиміляція й дисиміляція — нерозривно взаємопов’язані й називаються метаболізмом.

метаболізм = катаболізм + анаболізм

Отже, метаболізм (з грецьк. зміна, перетворення) — це сукупність усіх хімічних реакцій, перетворень речовин і енергії в клітині й організмі в цілому.

Одночасно в кожній клітині організму відбувається 1-2 тис. взаємоузгоджених метаболічних хімічних перетворень.

Під обміном речовин розуміють сукупність змін, що відбуваються з цими речовинами від моменту надходження в організм із навколишнього середовища до моменту утворення кінцевих продуктів розпаду й виведення їх з організму.

Енергетичний обмін — це процеси, пов’язані з вивільненням енергії, що знаходиться в хімічних зв’язках органічних речовин, і її використання для потреб організму.

Енергетичні потреби організму. На побудову нових клітин, їх оновлення, роботу різних органів (серця, травного апарату, нирок, скорочення скелетних м’язів під час виконання фізичної роботи) витрачається енергія, що вивільняється внаслідок розщеплення хімічних зв’язків органічних речовин: білків, жирів, вуглеводів.

Як відомо, у природі діє закон збереження енергії, згідно з яким, енергія не виникає й не зникає, а лише перетворюється з одного виду на інші. В організмі людини та тварин також відбуваються перетворення енергії. Електрична енергія нервового імпульсу, хімічна енергія окиснення органічних речовин, механічна енергія скорочення м’язів перетворюються на теплову. Тепло необхідне для підтримання сталої температури тіла. Якщо за допомогою спеціальних приладів підрахувати кількість енергії, яка надходить до організму людини з продуктами харчування, і кількість енергії, яку вона витрачає в процесі своєї життєдіяльності, то ці величини будуть однакові. Це свідчить про те, що закон збереження енергії притаманний і людському організмові.

Для молодих людей віком 20 років і масою 70 кг необхідно приблизно 1700 ккал (7140 кДж) енергії на добу в стані повного спокою. На виконання фізичної роботи, залежно від її інтенсивності, людина витрачає ще від 1000 до 4000 ккал (4200-16 800 кДж) енергії за добу. Отже, в організмі людини за добу має розщепитися стільки білків, жирів і вуглеводів, скільки необхідно для вивільнення зазначеної вище енергії.

Обмін води в організмі. Функції води в людському організмі розглядалися в § 2. Людський організм потребує її в середньому 2,5 л на добу. Приблизно 1,2-1,5 л людина випиває як чисту воду, різні напої та вживає з першими стравами. Ще літр потрапляє до організму з харчовими продуктами. Завдяки окисненню білків, жирів і вуглеводів приблизно 0,3 л води утворюється в процесі обміну речовин.

У нормі організм людини за добу має виділити стільки води, скільки її отримав — тобто 2,5 л. Один-півтора літра води виходить із сечею, 0,5-0,6 л — випаровується через шкіру, 0,15-0,4 л — під час видиху з легенів, 0,15 л — виводиться з каловими масами.

Кількість води, уживаної людиною за добу, визначається умовами її життєдіяльності. Так, у пустелі або за важкого фізичного навантаження через значне потовиділення організм витрачає багато води, тож і потребує її більше. Регуляція водного обміну пов’язана з регуляцією концентрації солі в організмі.

Оскільки людина щоденно споживає значну кількість води, її якість суттєво впливає на здоров’я.

Це треба пам’ятати! У водоймах можуть існувати збудники різних кишкових інфекцій — холери, дизентерії, черевного тифу, а також до них потрапляють отрути різного походження. Тому пити воду можна тільки з перевірених джерел! При купанні не можна набирати воду в рот.

Обмін мінеральних речовин. Для нормальної життєдіяльності організму необхідне постійне надходження з їжею мінеральних речовин, оскільки вони постійно витрачаються з продуктами виділення (сечею, потом, калом).

Частина цих речовин (макроелементи) має надходити в значній кількості, а частина (мікроелементи) — у мізерній. Нестача хоча б одного з мінеральних елементів буде викликати порушення в організмі. Так, солі Кальцію беруть участь у процесах зсідання крові, скороченні м’язів, вони входять до складу кісток. Сполуки Калію є основними солями в цитоплазмі клітин. Разом з іонами Натрію іони Калію забезпечують біоелектричні процеси. Ферум входить до складу гемоглобіну; Йод — до складу гормона щитоподібної залози; Магній, Манган, Кобальт, Купрум, Цинк — до складу багатьох ферментів (як небілкові їх компоненти, або кофактори).

Більшість мінеральних речовин людина вживає в достатній кількості за умови різноманітного харчування. Наприклад, уживаючи продукти рослинного походження, ми отримуємо Калій, Ферум, Магній, Манган. Продукти тваринного походження (м’ясо, молоко, яйця, сир) постачають Фосфор, Сульфур, Кальцій, Ферум, Кобальт, Фтор. Купрум і Цинк є в достатній кількості в усіх продуктах харчування. А от Йоду, який надходить у їжу з рослинної й тваринної сировини, що вирощена в Україні, практично немає. Тому для запобігання розвитку йододефіцитних захворювань необхідно вживати морепродукти (рибу, кальмари, креветки, морську капусту). Нестачу йоду в продуктах харчування можна компенсувати, додаючи до них йодовану сіль.

Для людського організму, який росте, дуже важливим є надходження достатньої кількості Кальцію. Кістки та зуби складаються переважно з його солей (до 99 % твердої мінеральної речовини). Природним джерелом Кальцію є різні молочні продукти, особливо сир. Засвоєнню його організмом сприяє вітамін D. Дефіцит цього елемента може виникнути в організмі внаслідок порушення його засвоєння при зловживанні жирною їжею, недостатньому виробленні жовчі. Проявом цього є карієс зубів.

Особливе місце серед мінеральних речовин має натрій хлорид (NaCl), який у побуті називають кухонною сіллю, або просто сіллю. Натрій хлорид щоденно втрачається організмом у значній кількості із сечею, потом і калом. Тому потреба в ньому становить приблизно 10 г на добу. Частину його ми отримуємо з харчовими продуктами, але цього недостатньо. Значна частина натрій хлориду надходить в організм за рахунок підсолювання їжі кухонною сіллю. Потрапивши в організм, кухонна сіль завдяки процесу дифузії всмоктується в тонкому кишечнику. Організм дорослої людини містить загалом 130-145 г NaCl, кров — 16-18 г, кістки скелета — 35-45 г. Концентрація натрій хлориду в плазмі крові — один із найбільш сталих показників в організмі.

За рік людина споживає 4-4,5 кг солі, а за все своє життя — 300-320 кг (отже, пуд солі можна з’їсти всього за чотири роки).

Думаємо, розуміємо, відповідаємо. 1. Визначте роль обміну речовин та енергії для збереження життя й гомеостазу. 2. Поясніть біологічне значення асиміляції та дисиміляції. 3. Поясніть, на що витрачається енергія, яка утворюється в результаті обміну речовин. 4. Наведіть приклади проявів обміну речовин за різних умов життя. 5. Визначте біологічне значення обміну Натрію та Хлору. 6. Охарактеризуйте причини й наслідки порушень водно-сольового обміну. Які їхні прояви? 7. Які харчові продукти є джерелом Кальцію та Фосфору? 8. Визначте біологічне значення Фосфору для організму людини. 9. Обґрунтуйте значення й участь Фтору, Йоду, Феруму та Калію в обміні речовин організму людини.

Самостійна робота з підручником. 1. Обґрунтуйте, чому в спеку людина відчуває спрагу. Які зміни в крові відбуваються при цьому? 2. Складіть пам’ятку «Гігієна вживання та використання води», ознайомте з нею членів родини.

Запитання для допитливих. 1. Чому людині, яка фізично працює, навіть на морозі стає спекотно? 2. Чому не мерзне «людина-морж», яка купається взимку в ополонці? 3. Який процес — асиміляції чи дисиміляції — переважає в здорової дитини? 4. Для якого процесу — асиміляції чи дисиміляції — більше потрібний кисень? 5. Чому перед складанням іспитів рекомендується їсти більше риби?

Домашнє завдання. 1. За допомогою підручника визначте функції різних систем організму в забезпеченні обміну речовин. Запишіть відповідь у зошит у таблицю. 2. Складіть схему про органи, що беруть участь у водно-сольовому обміні. 3. Складіть таблицю «Природні джерела Кальцію, Фосфору, Фтору, Феруму та Калію».