Біологія. Підручник для осіб з особливими освітніми потребами (Н54.1–Н54.2). Частина 1. 8 клас. Соболь

Цей підручник можна завантажити у PDF форматі на сайті частина 1, частина 2.

Цей підручник (частина 2) на сайті History | Твоя електронна бібліотека тут.

Тема 3. Обмін речовин та перетворення енергії в організмі людини

Живі системи - це системи, через які безперервно

здійснюється триєдиний потік речовин, енергії та інформації.

Одне із визначень життя

§ 16. Обмін речовин та перетворення енергії в організмі людини – основна властивість живого

Основні поняття й ключові терміни: ОБМІН РЕЧОВИН ТА ПЕРЕТВОРЕННЯ ЕНЕРГІЇ.

Пригадайте! Що таке біологічна система?

Цікаві факти

Годинник зроблений із декількох десятків деталей, автомобіль - із декількох сотень, сучасний комп’ютер - із декількох десятків тисяч. А людина? Важко повірити, але це факт: в організмі новонародженої дитини міститься близько 2 трильйонів клітин, а організм кожної дорослої людини складається більше ніж із 100 трильйонів клітин. Яка основна властивість організму людини забезпечить їхню життєдіяльність?

101 - десять 10

1018 - квінтильйон тридцять три нулі після одиниці

102 - сто 100

1021 - секстильйон

1 000 000 000 000 000 000 000

103 - тисяча 1 000

1024 - септильйон

1 000 000 000 000 000 000 000 000

106 - мільйон 1 000 000

1027 - октильйон

1 000 000 000 000 000 000 000 000 000

109 - мільярд (більйон)

1 000 000 000

1030 - нонільйон тридцять нулів після одиниці

1012 - трильйон

1 000 000 000 000

1033 - децильйон тридцять три нулі після одиниці

1015 - квадрильйон

1 000 000 000 000 000

10100 - гугол сто нулів після одиниці

ЗМІСТ

У чому сутність обміну речовин та перетворення енергії в організмі людини?

Організм людини є відкритою біологічною системою, оскільки між організмом і довкіллям постійно відбувається обмін речовин та енергії.

Обмін речовин та енергії в організмі здійснюється завдяки сукупності фізіологічних функцій - взаємопов’язаних процесів дихання, травлення, виділення, транспорту речовин тощо. З обміном речовин та енергії пов’язані усі інші властивості організму: подразливість, ріст, розвиток, адаптивність та ін.

Основа будь-яких фізіологічних функцій - перетворення речовин та енергії в клітинах. Поживні речовини, що надходять до організму, потрапляють до клітин і вступають у хімічні реакції розпаду й синтезу. Ці хімічні перетворення речовин супроводжуються фізичними процесами перетворення енергії. Хімічна енергія сполук після їхнього розпаду може перетворюватися в механічну енергію скорочення м’язів, електричну енергію імпульсів для діяльності нервової системи, променеву енергію теплового випромінювання. Частина звільненої енергії використовується клітинами для утворення власних речовин, необхідних для розмноження, росту, оновлення органел, регенерації тканин тощо. Інша частина енергії перетворюються в тепло, яке організм виділяє в навколишнє середовище.

Під час обміну речовин та перетворення енергії в організмі людини здійснюється низка функцій, а саме: 1) пластична (забезпечення потреб організму в речовинах); 2) енергетична (забезпечення потреб організму в енергії); 3) гомеостатична (підтримання сталості внутрішнього середовища для життєдіяльності організму).

Отже, ОБМІН РЕЧОВИН ТА ПЕРЕТВОРЕННЯ ЕНЕРГІЇ - сукупність фізіологічних, хімічних та фізичних перетворень речовин та енергії в організмі від часу їх надходження з навколишнього середовища до виведення продуктів розпаду й тепла.

Які етапи обміну речовин та енергії виділяють в організмі?

Хімічні речовини та енергія їх хімічних зв’язків потрапляють до організму людини через травну систему. Прості сполуки та малі за розмірами молекули всмоктуються й одразу потрапляють у кров. А складні органічні речовини зазнають фізичних і хімічних перетворень, у результаті яких розпадаються на прості сполуки: білки розщеплюються на амінокислоти, жири - на жирні кислоти та спирти, вуглеводи - на моносахариди. Ці речовини всмоктуються в кров чи лімфу й переносяться до клітин.

Усередині клітин відбувається другий етап обміну речовин та енергії - внутрішньоклітинний, або проміжний. Його основою є дві групи процесів:

  • процеси синтезу - утворення складних органічних сполук із простих, на які затрачається енергія (асиміляція);
  • процеси розпаду - перетворення складних органічних сполук на прості, під час яких енергія виділяється (дисиміляція).

Асиміляція і дисиміляція відбуваються водночас і взаємопов’язані між собою. У результаті розщеплення речовин звільняється енергія, яка затрачається на синтез сполук.

Процеси синтезу не завжди врівноважені з процесами розпаду. Так, в організмі, що росте, переважають процеси синтезу, завдяки чому забезпечується ріст організму. Під час інтенсивної фізичної роботи та в старості переважають процеси розпаду.

Продукти обміну речовин виділяються в тканинну рідину і потім у кров та лімфу, які й транспортують їх до певних органів (печінки, легенів, нирок, шкіри, травного каналу) для видалення з організму.

Отже, в організмі людини виділяють три основні етапи обміну речовин та перетворення енергії: 1) надходження речовин та енергії в організм; 2) внутрішньоклітинний обмін; 3) видалення речовин та енергії з організму

Від чого залежить інтенсивність обміну речовин та перетворення енергії?

Обмін речовин та перетворення енергії в організмі людини відбуваються не завжди однаково. У здорової людини це пов’язано з віком, фізичним станом організму, статтю, масою тіла тощо. Так, із віком інтенсивність обміну знижується на 7-10 % кожні десять років, досягаючи в старості свого мінімуму, а застуда чи травми активізують обмінні процеси. На обмін речовин впливають такі внутрішні чинники, як нервові механізми регуляції, гуморальні чинники, спадкові особливості обміну речовин, метаболічні порушення, стресові реакції. Інтенсивність обміну речовин в організмі людини визначається харчовими й енергетичними потребами, що залежать від низки зовнішніх чинників:

  • 1. Добові та сезонні зміни в природі, що зумовлюють ритмічність процесів обміну. Так вранці інтенсивність обміну речовин зростає, а вночі знижується, навесні та раннім літом обмін речовин підвищується, а пізньої осені й узимку - знижується.
  • 2. Фізичне та розумове навантаження. Інтенсивність обміну речовин й перетворення енергії зростають за умов навантаження тому, що змінюється активність і кількість клітин, які реагують на ці зміни. Найбільший рівень обміну спостерігається в головному мозку, печінці та скелетних м’язах.
  • 3. Споживання їжі. Під час прийому їжі інтенсивність обміну речовин зростає, що пов’язано з травною активністю клітин та органів. Цей ефект у фізіології називають специфічним динамічним упливом їжі.
  • 4. Температура навколишнього середовища. Інтенсивність обміну речовин й перетворення енергії зростає у разі відхилень від температурної норми. Помітнішим є зростання інтенсивності зі зниженням температури.

Отже, обмін речовин та перетворення енергії в різних клітинах, тканинах, органах та організмах може відбуватися з різною інтенсивністю, що визначається потребами організму та умовами середовища.

ДІЯЛЬНІСТЬ

Дослідницький практикум

САМОСПОСТЕРЕЖЕННЯ ЗА СПІВВІДНОШЕННЯМ ВАГИ І РОСТУ ТІЛА У ЛЮДИНИ

Мета: дослідити відповідність між масою тіла й зростом людини та вміти оцінювати ступінь цієї відповідності з використанням методу показників.

Обладнання: ваги, ростомір.

Хід роботи

I. Визначення росту і маси свого тіла. Поміряйте ріст, виміряйте масу та порівняйте свої показники зі стандартними показниками таблиць для хлопців та дівчат.

II. Визначення індекса маси тіла (ІМТ) (індекс Кетеле). ІМТ = М(кг) / Р22) (дорівнює масі тіла в кг, поділеній на зріст у квадраті в метрах). Ідеальна маса тіла дорослої людини коливається в межах індексу маси тіла від 20 до 25 кг/м2. Якщо показники менші - недостатня маса, якщо більші - надлишкова.

Примітка. ІМТ для дорослих і для дітей розраховується по-різному. Додатковими параметрами при визначенні індексу стають вік і стать дитини. Нормальний ІМТ у дітей менший, ніж у дорослих - від 15 до 18,5 залежно від віку. Це пов’язано з різними пропорціями тіла в дітей і дорослих.

БІОЛОГІЯ + ХІМІЯ

Закон збереження маси речовини

Його Михайло Васильович Ломоносов (1711-1765) пов’язував із законом збереження енергії та розглядав їх як загальний закон природи - закон збереження маси та енергії. По суті, це - універсальний закон, але його поділяють на дві частини. Хімія має справу із законом збереження маси, а фізика - із законом збереження енергії. Як формулюються ці закони?

РЕЗУЛЬТАТ

1-6 балів • 1. Що таке обмін речовин та перетворення енергії? 2. Яке значення мають обмін речовин та перетворення енергії? 3. Що таке асиміляція? 4. Що таке дисиміляція? 5. Наведіть приклади чинників, що впливають на обмін речовин і перетворення енергії. 6. Назвіть органи людини з найбільшою інтенсивністю обмінних процесів.

7-9 балів • 7. У чому полягає сутність обміну речовин та перетворення енергії в організмі людини? 8. Назвіть етапи обміну речовин та енергії в організмі. 9. Від чого залежить інтенсивність обміну речовин та перетворення енергії?

10-12 балів • 10. Доведіть, що така властивість живого, як обмін речовин та перетворення енергії, характерна і для організму людини.