Биология пасечник учебник §29

Обмен углеводов

В организм углеводы поступают в виде различных соединений: крахмал, гликоген, сахароза или фруктоза и др. Всасываются углеводы в виде глюкозы ворсинками тонкого кишечника и попадают в кровь. При большом количестве углеводов в пище их избыток превращается в полисахарид гликоген и откладывается «про запас». Например, в печени человека может откладываться до 300 г гликогена. Продукты распада углеводов выводятся из организма через почки (вода) и лёгкие (углекислый газ).

Углеводы являются главным источником энергии в организме. При окислении 1 г углеводов выделяется 17,2 кДж (4,1 ккал) энергии. Глюкоза особенно необходима для нормальной работы мозга. Снижение содержания глюкозы в плазме крови с 0,1 до 0,05% приводит к быстрой потере сознания, судорогам и гибели.

Взрослому человеку необходимо получать с пищей не менее 150 г углеводов в сутки. Следовательно, запаса гликогена в печени может хватить не более чем на двое суток или даже на меньший срок, так как при активной деятельности углеводов нужно гораздо больше — до 500 г в сутки.

Обмен жиров

Жиры являются соединениями, включающими в себя жирные кислоты и глицерин. Под действием ферментов поджелудочной железы и тонкого кишечника, а также при участии желчи жиры перевариваются и всасываются в лимфатические капилляры ворсинок тонкого кишечника и далее с током лимфы попадают в кровь.

В организм человека жиры поступают как с животной, так и с растительной пищей. Избыток жира откладывается в подкожной жировой клетчатке, причём могут образовываться жировые депо, покрывающие затраты жира в течение многих суток. Как и углеводы, жиры распадаются до углекислого газа и воды и выводятся тем же путём.

Жиры являются важнейшим источником энергии для организма человека. Окисление 1 г жиров приводит к высвобождению 38,9 кДж (9,3 ккал) энергии. Потребность в жирах определяется энергетическими потребностями организма в целом и составляет в среднем 80—100 г в сутки. Значительная часть энергетических потребностей печени, мышц, почек (но не мозга) покрывается за счёт окисления жиров.

Обмен углеводов

В организм углеводы поступают в виде различных соединений: крахмал, гликоген, сахароза или фруктоза и др. Всасываются углеводы в виде глюкозы ворсинками тонкого кишечника и попадают в кровь. При большом количестве углеводов в пище их избыток превращается в полисахарид гликоген и откладывается «про запас». Например, в печени человека может откладываться до 300 г гликогена. Продукты распада углеводов выводятся из организма через почки (вода) и лёгкие (углекислый газ).

Углеводы являются главным источником энергии в организме. При окислении 1 г углеводов выделяется 17,2 кДж (4,1 ккал) энергии. Глюкоза особенно необходима для нормальной работы мозга. Снижение содержания глюкозы в плазме крови с 0,1 до 0,05% приводит к быстрой потере сознания, судорогам и гибели.

Взрослому человеку необходимо получать с пищей не менее 150 г углеводов в сутки. Следовательно, запаса гликогена в печени может хватить не более чем на двое суток или даже на меньший срок, так как при активной деятельности углеводов нужно гораздо больше — до 500 г в сутки.

Обмен белков, жиров, углеводов

Каждый день в организме происходят сложные процессы пластического и энергетического обмена. Чтобы организм смог использовать белки, жиры, углеводы, они должны пройти сложный путь. В таблице описаны процессы и функции веществ.

Виды обмена	Процессы	Значение
Белковый	Катаболизм – расщепление до аминокислот, анаболизм – синтез специализированных белков в цитоплазме клетки	Белки входят в состав ферментов, гормонов, антител. Являются основным строительным материалом организма. Конечными продуктами расщепления аминокислот являются вода, углекислый газ, аммиак
Углеводный	Катаболизм – распад гликогена (гликогенолиз), а затем глюкозы (гликолиз). Анаболизм – синтез гликогена (гликогеногенез)	Глюкоза является главным источником энергии, при избытке запасается в виде гликогена. Регулирует нормальную работу мозга. Конечные продукты расщепления – углекислый газ, вода
Жировой	Катаболизм – распад до жирных кислот и глицерина (липолиз), анаболизм – образование жирных кислот (липогенез)	Жиры являются источником энергии. Входят в состав клеточных мембран. Конечные продукты распада – углекислый газ, вода

Рис. 3. Обмен белков, жиров, углеводов.

Важную роль в метаболизме играют витамины – органические соединения, участвующие в синтезе ферментов-катализаторов метаболизма. Они, таким образом, влияют на обмен веществ, являются антиоксидантами, способствуют транспортировке веществ в клетку и образованию сигнальных молекул, реагирующих на изменение окружающей среды.

ТОП-4 статьи

которые читают вместе с этой

Что мы узнали?

Из темы урока узнали о ходе метаболизма, чем пластический обмен отличается от энергетического. При энергетическом обмене происходит расщепление (окисление) сложных веществ до более простых с высвобождением энергии. При пластическом обмене образовавшиеся вещества вступают в реакции с затратой энергии для образования сложных веществ, необходимых организму. Синтезируемые вещества могут запасаться в виде жиров и гликогена в животном организме, а так же ввиде крахмала в растительном организме, при недостатке энергии – запасные органические вещества расщепляются.

1. /10

   Вопрос 1 из 10

Обмен белков

В состав белков организма человека входит приблизительно 20 видов аминокислот, которые соединяются в строго определённом порядке для каждого вида белка в длинные цепочки. Белки пищи, распадаясь в желудочно-кишечном тракте до отдельных аминокислот, всасываются в тонком кишечнике в кровяное русло и разносятся к отдельным клеткам организма, в которых и происходит синтез новых белков, свойственных человеку.

Распадаясь, аминокислоты образуют воду, углекислый газ и ядовитый аммиак. В клетках печени аммиак превращается в мочевину. Вода и мочевина выводятся из организма в составе мочи, а углекислый газ выдыхается через лёгкие.

При окислении 1 г белка выделяется 17,2 кДж (4,1 ккал) энергии. Однако организм редко использует большое количество белков для покрытия своих энергетических затрат, так как белки нужны для выполнения других функций.

Подсчитано, что за 80 суток распадается половина всех белков тела человека, то есть примерно 400 г белков в сутки. Однако аминокислоты, образовавшиеся при распаде собственных белков организма, не выводятся из него, а используются вновь, включаясь в состав синтезируемых белков. В сутки с пищей в организм должно поступать не менее 40 г белков (лучше 100—150 г). Растительные белки являются неполноценными для человека, поэтому при вегетарианской диете необходимо правильно подбирать рацион, чтобы несколькими растительными белками заменить полноценный животный белок.

Моя лаборатория

Обмен веществ в клетке. Совокупность всех реакций, связанных с обменом веществ (обычно на уровне клетки), называют метаболизмом. При этом совокупность реакций биосинтеза необходимых организму веществ, сопровождающихся затратами энергии, называют ассимиляцией или анаболизмом, а совокупность реакций распада веществ, главным образом пищевого происхождения, сопровождающихся получением и запасанием энергии, — диссимиляцией или катаболизмом.

Очевидно, что диссимиляция без ассимиляции и наоборот невозможны. В здоровом организме оба процесса строго сбалансированы, хотя в период быстрого роста ассимиляция может временно преобладать над диссимиляцией. Подсчитано, что взрослому человеку для нормальной жизнедеятельности необходимо не менее 1500—1700 ккал в сутки. Из этого количества энергии на собственные нужды организма уходит 15—35%, а остальное затрачивается на тепло.

Новые понятия

Пластический обмен. Энергетический обмен. Биологическое окисление. Калория

Ответьте на вопросы

1. Что такое обмен веществ?
2. Что представляют собой пластический и энергетический обмен и где они происходят? 3. Какое значение для обмена веществ имеет АТФ? 4. Какие единицы используют для обозначения энергии, запасённой в питательных веществах, и каковы особенности их взаимного пересчёта? 5. Охарактеризуйте особенности обмена основных веществ в организме человека.

ПОДУМАЙТЕ!

Как можно доказать, что энергия в организме человека видоизменяется?

§ 29. Пластический и энергетический обмен

ВСПОМНИТЕ 1. Что такое обмен веществ? 2. Каковы особенности обмена веществ у растений и животных? 3. Какие белки являются неполноценными?

Между организмом и окружающей его средой непрерывно происходит обмен веществами и энергией. Обмен веществ начинается с поступления в организм воды и пищевых продуктов. В процессе переработки этих веществ организм получает энергию и материалы, которые необходимы ему для построения собственных клеток и тканей. Не использованные в результате превращений веществ остатки, а также некоторые продукты жизнедеятельности выводятся из организма.

Таким образом, обмен веществ в организме представляет собой не просто постоянный ток веществ через его основные структуры, а совокупность всех химических реакций, происходящих в нём. При этом реакции, связанные с превращением веществ, можно отнести к двум процессам: пластическому и энергетическому обмену.

Пластический обмен — это процессы, при которых происходит построение собственных молекул и органоидов (биосинтез), деление клеток, рост организма, замена повреждённых молекул и клеток. Иными словами, пластический обмен — совокупность реакций синтеза органических веществ в клетке с использованием энергии.

В процессах энергетического обмена происходит разрушение (распад) полученных с пищей питательных веществ до простых соединений. Эти процессы, названные биологическим окислением, протекают довольно медленно и приводят к высвобождению энергии, запасённой в химических связях органических молекул пищи. Высвобождающаяся энергия частично рассеивается в виде тепла, но значительная её часть затрачивается на синтез АТФ (см. § 11, 20).

Если в клетках возникает потребность в энергии, то АТФ распадается. При этом выделяется энергия, за счёт которой и протекают различные процессы жизнедеятельности. Организм человека потребляет очень много энергии, так как работа мышц, почек, мозга и любых других систем требует постоянных её затрат. Различные питательные вещества при окислении выделяют разное количество энергии, единицей измерения которой является джоуль (Дж).

Раньше количество теплоты определяли по изменению температуры 1 г воды на 1 °С. Эта единица получила название калория (кал). 1 калория примерно равна 4,19 Дж. Специалисты, занимающиеся проблемами питания человека, часто употребляют ещё одну единицу — Калория (пишется с прописной буквы). На самом деле она является килокалорией (1 ккал), равной 1000 калорий. Все перечисленные единицы измерения используют при расчётах энергетической ценности продуктов и энергозатрат организма при различных видах нагрузки.

Обмен воды и минеральных солей

Вода наиболее распространённое вещество в нашем организме. Взрослый человек состоит из воды приблизительно на 65%, а человеческий зародыш содержит около 90% воды. В сутки организм человека теряет около 2,0—2,5 л воды. Столько же он получает в сумме с питьём (1 л) и пищей (1 л). Вода и растворённые в ней минеральные соли всасываются по всему желудочно-кишечному тракту, но больше всего через ворсинки тонкого кишечника. Обезвоживание организма приводит к быстрой гибели. Человек без воды может прожить не более 5— 6 дней, тогда как без пищи он может обходиться более 50 дней.

Организм, помимо воды, нуждается в постоянном поступлении минеральных солей. И хотя они составляют не более 4% от массы тела, набор их очень разнообразен. В сутки в организм человека должно поступать с пищей и питьём не менее 4,4 г натрия, 5 г хлора, 2 г калия, 1 г кальция, 1 г фосфора, 0,2 г железа. Эти вещества называют макроэлементами.

Химические элементы, содержащиеся в организме в низких концентрациях (долях миллиграмма), но необходимые для его нормальной жизнедеятельности, называют микроэлементами. Они влияют на рост, размножение, кроветворение и другие процессы. К микроэлементам относят медь, иод, цинк, фтор, магний и многие другие вещества. Можно сказать, что в организме человека обнаружена большая часть элементов таблицы Д. И. Менделеева.

Обмен воды и минеральных солей

Вода наиболее распространённое вещество в нашем организме. Взрослый человек состоит из воды приблизительно на 65%, а человеческий зародыш содержит около 90% воды. В сутки организм человека теряет около 2,0—2,5 л воды. Столько же он получает в сумме с питьём (1 л) и пищей (1 л). Вода и растворённые в ней минеральные соли всасываются по всему желудочно-кишечному тракту, но больше всего через ворсинки тонкого кишечника. Обезвоживание организма приводит к быстрой гибели. Человек без воды может прожить не более 5— 6 дней, тогда как без пищи он может обходиться более 50 дней.

Организм, помимо воды, нуждается в постоянном поступлении минеральных солей. И хотя они составляют не более 4% от массы тела, набор их очень разнообразен. В сутки в организм человека должно поступать с пищей и питьём не менее 4,4 г натрия, 5 г хлора, 2 г калия, 1 г кальция, 1 г фосфора, 0,2 г железа. Эти вещества называют макроэлементами.

Химические элементы, содержащиеся в организме в низких концентрациях (долях миллиграмма), но необходимые для его нормальной жизнедеятельности, называют микроэлементами. Они влияют на рост, размножение, кроветворение и другие процессы. К микроэлементам относят медь, иод, цинк, фтор, магний и многие другие вещества. Можно сказать, что в организме человека обнаружена большая часть элементов таблицы Д. И. Менделеева.

Обмен жиров

Жиры являются соединениями, включающими в себя жирные кислоты и глицерин. Под действием ферментов поджелудочной железы и тонкого кишечника, а также при участии желчи жиры перевариваются и всасываются в лимфатические капилляры ворсинок тонкого кишечника и далее с током лимфы попадают в кровь.

В организм человека жиры поступают как с животной, так и с растительной пищей. Избыток жира откладывается в подкожной жировой клетчатке, причём могут образовываться жировые депо, покрывающие затраты жира в течение многих суток. Как и углеводы, жиры распадаются до углекислого газа и воды и выводятся тем же путём.

Жиры являются важнейшим источником энергии для организма человека. Окисление 1 г жиров приводит к высвобождению 38,9 кДж (9,3 ккал) энергии. Потребность в жирах определяется энергетическими потребностями организма в целом и составляет в среднем 80—100 г в сутки. Значительная часть энергетических потребностей печени, мышц, почек (но не мозга) покрывается за счёт окисления жиров.

Обмен белков

В состав белков организма человека входит приблизительно 20 видов аминокислот, которые соединяются в строго определённом порядке для каждого вида белка в длинные цепочки. Белки пищи, распадаясь в желудочно-кишечном тракте до отдельных аминокислот, всасываются в тонком кишечнике в кровяное русло и разносятся к отдельным клеткам организма, в которых и происходит синтез новых белков, свойственных человеку.

Распадаясь, аминокислоты образуют воду, углекислый газ и ядовитый аммиак. В клетках печени аммиак превращается в мочевину. Вода и мочевина выводятся из организма в составе мочи, а углекислый газ выдыхается через лёгкие.

При окислении 1 г белка выделяется 17,2 кДж (4,1 ккал) энергии. Однако организм редко использует большое количество белков для покрытия своих энергетических затрат, так как белки нужны для выполнения других функций.

Подсчитано, что за 80 суток распадается половина всех белков тела человека, то есть примерно 400 г белков в сутки. Однако аминокислоты, образовавшиеся при распаде собственных белков организма, не выводятся из него, а используются вновь, включаясь в состав синтезируемых белков. В сутки с пищей в организм должно поступать не менее 40 г белков (лучше 100—150 г). Растительные белки являются неполноценными для человека, поэтому при вегетарианской диете необходимо правильно подбирать рацион, чтобы несколькими растительными белками заменить полноценный животный белок.

Процесс обмена

Взаимосвязь между средой и живым организмом осуществляется посредством метаболизма или обмена веществ. Для жизнедеятельности необходимо, чтобы внутрь организма с пищей и воздухом поступали органические и неорганические вещества – белки, жиры, углеводы, соли, кислород, витамины. Все эти вещества участвуют в ряде химических реакций. В таблице энергетического и пластического обмена описаны особенности двух процессов.

Обмен	Характеристика
Энергетический обмен (окисление, диссимиляция, катаболизм, клеточное дыхание)	Направлен на расщепление органических веществ, поступивших из внешней среды или образованных в ходе пластического обмена, до простых соединений. В ходе расщепления выделяется энергия в виде молекулы АТФ (аденозинтрифосфата), необходимый для синтеза веществ
Пластический обмен (биосинтез, ассимиляция, анаболизм)	Заключается в синтезе специфических органических веществ с затратой энергии АТФ. Образованные вещества участвуют в процессах, происходящих в организме, являются резервным запасом энергии и строительным материалом

Рис. 1. Пластический и энергетический обмен.

Кратко общий процесс метаболизма можно разделить на три этапа:

• ферментативный (подготовительный) – при участии ферментов расщепляются поступившие из внешней среды белки, жиры, углеводы до более простых соединений;
• метаболический (основной) – расщеплённые вещества переносятся током крови к каждой клетке организма, где происходит образование энергии в виде молекул АТФ и синтез веществ (клеточный метаболизм);
• выделительный (заключительный) – продукты распада (углекислый газ, вода, аммиак) выводятся из организма посредством крови через выделительные органы и лёгкие.

Рис. 2. Процесс метаболизма.

Показателем здоровья является баланс между пластическим и энергетическим обменом. В период интенсивного роста (например, подростковый период) может наблюдаться преобладание анаболизма над катаболизмом.

«Обмен веществ»

Обмен веществ — совокупность реакций пластического и энергетического обменов.

Пластический и энергетический обмен, их взаимосвязь.

Пластический обмен (ассимиляция) — совокупность реакций синтеза сложных органических веществ (белков, жиров, углеводов и нуклеиновых кислот) из более простых. Энергетический обмен (диссимиляция) — совокупность реакций, обеспечивающих клетку энергией, в ходе которых происходит расщепление и окисление сложных органических веществ.

 Этапы обмена веществ:

• поступление веществ в организм;
• изменение веществ в ходе ассимиляции и диссимиляции;
• выведение конечных продуктов обмена.

Водно-минеральный обмен в организме.

Суточная потребность организма в воде в среднем составляет 2-2,5 л. Вода поступает в организм при питье (около 1 л), с пищей (около 1 л), небольшое количество (300— 350 мл) ее образуется в результате окисления органических веществ. Вода всасывается в кишечнике (тонком и толстом), ротовой полости и желудке. Из организма вода выводится с мочой (1,2-1,5 л), с потом (500-700 мл), выдыхаемым воздухом (350-800 мл), калом (100-150 мл).

Минеральные соли в организме могут быть в твердом состоянии в виде кристаллов — Са₃(Р0₄)₂ и СаСО₃ в костной ткани; в диссоциированном состоянии в виде катионов и анионов. Анионы создают фосфатную буферную систему, поддерживающую внутри клеток слабокислую среду (pH 6,9), и бикарбонатную буферную систему, поддерживающую слабощелочную реакцию внеклеточной среды (pH 7,4). Общее количество минеральных солей около 4,5%. Потребности организма в них удовлетворяются продуктами питания. Железа много в яблоках, йода — в морской капусте, кальция — в молочных продуктах. Человеку необходимо постоянное поступление натрия и хлора (до 10 г поваренной соли в сутки). Всасывание солей происходит вместе с водой в толстом кишечнике. Попавшие в кровь минеральные соли доставляются клеткам. Излишки минеральных солей выводятся с мочой, потом и калом.

Обмен белков.

Суточная потребность организма в белках составляет 72-92 г. Источником белков являются преимущественно продукты животного происхождения. По содержанию аминокислоты белки делятся на полноценные (белки молока, мяса, рыбы и др.) и неполноценные, которые не содержат ни одной из незаменимых аминокислот. Особенно важны десять незаменимых аминокислот, не синтезируемых в организме (лизин, валин, лейцин, изолейцин, треонин, фенилаланин, триптофан, метионин, аргинин, гистидин).

Протеолитические ферменты расщепляют белки до полипептидов и аминокислот. Аминокислоты всасываются в кровеносные капилляры ворсинок тонкого кишечника и разносятся кровью по организму. В клетках из них образуются белки, свойственные организму. При избытке белки преобразуются в углеводы и жиры. Часть аминокислот, не использованных в синтезе белка, окисляется с освобождением энергии (17,6 кДж на 1 г вещества) и образованием воды, диоксида углерода, аммиака и др. Аммиак в печени превращается в мочевину. Продукты диссимиляции белков выводятся с мочой, потом и частично с выдыхаемым воздухом.

Обмен жиров.

Суточная потребность организма в жирах составляет 81-110 г. Животные жиры поступают в организм в виде сливочного масла, сыра, сметаны, свиного сала; растительные — в виде растительного масла. Липолитические ферменты расщепляют жиры до глицерола и жирных кислот. Жиры всасываются в лимфу, затем поступают в кровь и разносятся по всем клеткам. Часть жира, попавшего в клетки, является строительным материалом. Большая же его часть откладывается в подкожной клетчатке. При окислении 1 г жира выделяется 38,9 кДж энергии. Жиры могут синтезироваться из углеводов и белков. Конечные продукты окисления жиров — диоксид углерода и вода, удаляются с выдыхаемым воздухом, мочой, потом.

Обмен углеводов.

В сутки человек должен получать 358—484 г углеводов. Основной их источник — продукты растительного происхождения (картофель, хлеб). Углеводы в организме могут образовываться из белков и жиров. Амилолитические ферменты расщепляют углеводы до дисахаридов и моносахаридов. Моносахариды всасываются в кровеносные капилляры ворсинок кишечника и разносятся кровью по организму. Избыток глюкозы превращается в печени в гликоген. При чрезмерном поступлении углеводов они превращаются в жиры. В клетках глюкоза окисляется до диоксида углерода и воды, которые удаляются с выдыхаемым воздухом, мочой, потом, при этом выделяется энергия (17,6 кДж на 1 г глюкозы).

Это конспект по биологии в 8 классе по теме «Обмен веществ». Выберите дальнейшие действия:

• Перейти к следующему конспекту: Витамины и их роль в обмене веществ.
• Вернуться к списку конспектов по Биологии.
• Проверить знания по Биологии.

Задания

стр.4стр.5стр.6стр.7стр.8стр.9стр.10стр.11стр.12стр.13стр.14стр.15стр.16стр.17стр.18стр.19стр.20стр.21стр.22стр.23стр.24стр.25стр.26стр.27стр.28стр.29стр.30стр.31стр.32стр.33стр.34стр.35стр.36стр.37стр.38стр.39стр.40стр.41стр.42стр.43стр.44стр.45стр.46стр.47стр.48стр.49стр.50стр.51стр.52стр.53стр.54стр.55стр.56стр.57стр.58стр.59стр.60стр.61стр.62стр.63стр.64стр.65стр.66стр.67стр.68стр.69стр.70стр.71стр.72стр.73стр.74стр.75стр.76стр.77стр.78стр.79стр.80стр.81стр.82стр.83стр.84стр.85стр.86стр.87стр.88стр.89стр.90стр.91стр.92стр.93стр.94стр.95стр.96стр.97стр.98стр.99стр.100стр.101стр.102стр.103стр.104стр.105стр.106стр.107стр.108стр.109стр.110стр.111стр.112стр.113стр.114стр.115стр.116стр.117стр.118стр.119стр.120стр.121стр.122стр.123стр.124стр.125стр.126стр.127стр.128стр.129стр.130стр.131стр.132стр.133стр.134стр.135стр.136стр.137стр.138стр.139стр.140