Обмін речовин та перетворення енергії в організмі людини. Матеріал для учнів 8 класу.

 

Виконати завдання

Обмін речовин та перетворення енергії в організмі людини — основна властивість живого

Обмін речовин — основна властивість живих організмів. Обмін речовин і енергії між організмом і середовищем є властивістю будь-якого живого організму. Саме завдяки обміну забезпечується функціонування організмів, їхній ріст, розвиток, розмноження.

Рослини-автотрофи отримують ззовні неорганічні речовини, з яких вони синтезують органічні. З води й вуглекислого газу під дією світла в їхніх клітинах утворюється кисень і органічна речовина глюкоза. Саме в її хімічних зв'язках акумулюється енергія Сонця. У подальшому за участю глюкози в клітинах рослин розпочинаються численні реакції синтезу інших органічних речовин і їх розщеплення.

Назовні рослини виділяють неорганічні речовини (воду, кисень, вуглекислий газ). Усі ці процеси є обміном речовин у рослин, завдяки якому відбувається їхня життєдіяльність.

На відміну від рослин, тварини, і людина зокрема, є гетеротрофами. Вони отримують речовини, потрібні для життя — і органічні, і неорганічні,— ззовні. Проте всі інші перетворення відбуваються в організмах тварин за тим самим загальним планом, що й у рослин. З речовин, які надійшли з навколишнього середовища, утворюються власні речовини тваринного організму: його власні білки, жири, вуглеводи тощо.

Отже, у будь-якому організмі весь час відбуваються процеси перетворення речовин, отриманих ззовні, на ті, що характерні саме для цього організму. Цю сукупність хімічних перетворень і називають обміном речовин, або метаболізмом. Завдяки метаболізму утворюються структурні складові клітин і тканин, забезпечуються енергетичні потреби організму.

В організмі людини можна вирізнити три його стадії (мал. 5.1).

Підготовча стадія здійснюється у травному тракті, де їжа перетравлюється — її білки, жири й вуглеводи розпадаються на простіші (низькомолекулярні) складові. Білки — на амінокислоти, жири — на гліцерин і жирні кислоти, складні вуглеводи — на глюкозу й інші прості вуглеводи.

Мал. 5.1. Стадії обміну речовин і енергії

Низькомолекулярні речовини всмоктуються в кишечнику, надходять до кровоносних судин і транспортуються до всіх клітин організму. Так само переміщується з легенів і кисень. До крові з клітин потрапляють і речовини, які мають бути видалені з організму (кінцеві продукти розпаду речовин). Так починається кінцева стадія обміну речовин, яка завершується в органах видільної системи.

Основною стадією метаболізму є ті хімічні реакції, що відбуваються в клітинах організму. Саме в них синтезуються його власні білки, жири, вуглеводи й інші органічні речовини, відбуваються реакції, які забезпечують організм енергією.

Обмін речовин у клітинах організму. Метаболізм складається з тих хімічних перетворень, у яких органічні речовини синтезуються, і тих, де вони руйнуються. Перші називають анаболізмом, асиміляцією, або пластичним обміном, інші — катаболізмом, дисиміляцією, або енергетичним обміном (мал. 5.2).

Мал. 5.2. Процеси обміну речовин і енергії

Завданням процесів пластичного обміну є оновлення клітин, відтворення їхніх зруйнованих частин, утворення міжклітинної речовини і нових клітин, вироблення клітинами певних речовин. Назва цієї складової метаболізму не є випадковою: у перекладі з грецької мови слово «пластика» означає «ліплення».

Що є матеріалом для такого «ліплення»? Це низькомолекулярні речовини, прості молекули, що утворилися з речовин їжі на підготовчій стадії обміну речовин. З них відбудовуються молекули білків, жирів і вуглеводів, притаманні клітинам певної тканини, певного органа.

Завдяки процесам пластичного обміну відбувається ріст, поділ, розвиток клітин, їхнє функціонування відповідно до спеціалізації та, як наслідок, забезпечується життєдіяльність організму в цілому.

Енергетичний обмін — це сукупність процесів, що забезпечують клітини (а отже, і весь організм!) енергією.

Чим зумовлені енергетичні потреби клітини? Створення нових речовин, підтримка сталої температури тіла, функціонування спеціалізованих клітин (скорочення м’язових клітин, проведення нервових імпульсів тощо) — усі ці процеси супроводжуються витратами енергії.

На відміну від рослин, які «вміють» використовувати енергію Сонця для розв’язання завдань синтезу органічної речовини, у тварин, і людини зокрема, такої здатності немає. Джерелом енергії для них є органічні речовини, що містять у своїх молекулах значний запас потенціальної енергії хімічних зв’язків.

Так, частина вуглеводу глюкози, що надходить до організму людини у складі їжі, у його клітинах разом з Оксигеном бере участь у реакціях розщеплення (біологічного окиснення), які супроводжуються вивільненням енергії. Кінцевими продуктами таких хімічних перетворень є вода й вуглекислий газ. У реакціях розщеплення можуть брати участь не лише вуглеводи, а й жири та білки. Саме під час розщеплення речовин утворюються кінцеві продукти метаболізму, які видаляються з організму.

Частина енергії, що вивільнюється у процесах енергетичного обміну, акумулюється в молекулах АТФ. Вона використовується в реакціях пластичного обміну під час синтезу в клітинах необхідних їм білків, жирів і вуглеводів. Інша частина хімічної енергії вуглеводів, білків і жирів, що розщеплюється, перетворюється на теплову.

Усі реакції метаболізму здійснюються за допомогою ферментів — речовин, що прискорюють (каталізують) ці перетворення інших речовин у клітинах. Водночас у клітині можуть відбуватися сотні різних реакцій, у яких працюють тисячі різних ферментів. Без них реакції метаболізму тривали б дуже довго й відбувалися лише за особливих умов (наприклад, під дією високої температури або тиску).

Що більше зусиль потребує виконання певної роботи, то більше енергії витрачає людина, а отже, більше органічних речовин розпадається в її клітинах. Саме тому під час великих навантажень ми потребуємо більшої кількості їжі. І дихаємо інтенсивніше, оскільки в цей час у реакціях розщеплення витрачається більше Оксигену.

1. Розгляньте мал. 5.1. Знайдіть у тексті параграфа відомості про ті процеси, які відбуваються на кожній стадії обміну речовин. Доповніть ними таблицю.

Обмін речовин і енергії
Підготовча стадія	Основна стадія	Кінцева стадія
Розпад речовин їжі на...	Розщеплення білків на складові:...	Видалення кінцевих продуктів розпаду з клітин: ...

2. З'ясуйте, звіряючись із текстом, які з тверджень є правильними. Обговоріть свою роботу з товаришем.

• Речовини їжі (білки, жири й вуглеводи) надходять до клітин організму.
• Речовини їжі (білки, жири й вуглеводи) розщеплюються на простіші складові, які надходять до клітин організму.
• З білків, жирів і вуглеводів їжі, що надійшли до клітин організму, утворюються органели й речовини, необхідні для його життєдіяльності.
• З простих молекул, що утворились унаслідок розщеплення речовин їжі, синтезуються власні білки, жири й вуглеводи організму. З них будуються органели й речовини, необхідні для його життєдіяльності.
• Головними в метаболізмі є реакції пластичного обміну, енергетичний обмін відіграє допоміжну роль.
• Пластичний та енергетичний обмін є рівноправними складовими метаболізму.