Біологія. Повторне видання. 8 клас. Задорожний (2025)

Тема 4. Травна система. Процеси метаболізму

§ 18. Обмін речовин і енергії. Харчові й енергетичні потреби людини

БІОЛОГІЧНИЙ ДЕТЕКТИВ

М’язи, сухожилля, зв’язки значною мірою побудовані з білків і постійно потребують їх для функціонування й оновлення. Кісткам необхідні солі Кальцію і Фосфору, білки й ліпіди. Як людина отримує ці речовини? У якому вигляді вони надходять, наприклад, у кисть руки? Простеж і опиши цей шлях.

ТРЕНУЙСЯ ДУМАТИ

1. Кажуть, що під час інтенсивного фізичного навантаження людина спалює жири. Що в цьому твердженні раціонально, а що ні?

2. У клітинах організму людини у сукупності міститься приблизно 250 г АТФ. Водночас щодоби тіло людини використовує щонайменше 45 кг АТФ (у стані спокою), а під час розумового чи фізичного навантаження значно більше. Поміркуй, як це можливо і навіщо людині стільки АТФ.

БІОСЛОВО

Метаболізм — обмін речовин і енергії, сукупність усіх життєво необхідних хімічних реакцій в організмі.

Анаболізм — сукупність реакцій синтезу, зазвичай відбувається з поглинанням енергії.

Катаболізм — сукупність реакцій розщеплення молекул, зазвичай відбувається з вивільненням енергії.

РОБОТА З ІНФОРМАЦІЄЮ

Для росту і розвитку, руху, роботи серця й мозку твій організм потребує речовин та енергії. Ти п’єш воду, отримуєш разом з їжею білки, жири, вуглеводи, вітаміни, мінеральні речовини. Ці речовини зазнають складних перетворень у твоєму організмі. Сукупність реакцій обміну речовин і енергії називають метаболізмом.

Джерелом енергії для організму є вуглеводи, жири й білки. Їх будову зображено на малюнку 18.1.

Мал. 18.1. Загальний план будови молекул: 1 — білка; 2 — жиру; 3 — крохмалю

Білки — великі молекули, утворені з дрібніших «цеглинок» — амінокислот. З 20 видів амінокислот, як із деталей конструктора, утворено тисячі різних білків. Наприклад, гемоглобін (білок еритроцитів, що транспортує кисень), актин і міозин (білки м’язів, що забезпечують їх скорочення), колаген (основний білок сполучної тканини).

Жири й інші ліпіди не розчиняються у воді (є гідрофобними). Жири є джерелом і резервом енергії, зберігають тепло, захищають від ушкоджень. Жирні кислоти входять до складу молекул клітинних мембран.

Тобі добре відомі вуглеводи — глюкоза, сахароза, крохмаль. Останній є полісахаридом рослин, складається із сотень поєднаних залишків глюкози. В організмі людини і тварин резервним вуглеводом є глікоген (молекули більш розгалужені, ніж у крохмалю).

У разі повного розкладання цих речовин (за участю кисню) виділяється енергія. Її можна виміряти під час спалювання у приладі калориметрі. Кількість енергії, що виділяється під час повного розкладання 1 г речовини, є її енергетичною цінністю (часто називають калорійністю). Її вимірюють у кілоджоулях (кДж) або кілокалоріях (ккал).

Порівняй енергетичну цінність білків, жирів і вуглеводів за таблицею.

	Білки	Жири	Вуглеводи
Енергетична цінність	17 кДж (4 ккал)	37 кДж (9 ккал)	17 кДж (4 ккал)
Хімічні елементи, що входять до складу	С, О, Η, N, S	С, О, Н	С, О, Н
Харчові продукти, багаті речовинами	М’ясо, яйця, риба, сир, бобові	Сметана, вершки, сало, масло, авокадо, горіхи	Солодощі, хліб, фрукти, овочі

Людина потребує різної кількості речовин і енергії у різному віці та за різної фізичної активності. Потреби у віці 11-17 років згідно з рекомендаціями Міністерств охорони України (МОЗ України) України (2017 р.) відображено в таблиці (с. 84).

Вік	Стать	Енергія (ккал)	Білки, г	Жири, г	Вуглеводи, г
11-13 років	хлопці	2400	84	84	327
11-13 років	дівчата	2300	78	76	326
14-17 років	хлопці	2700	93	92	375
14-17 років	дівчата	2400	83	81	334

Білки, жири, вуглеводи, що надходять з їжею, спочатку перетравлюються — розкладаються до малих молекул (визнач за мал. 18.1, до яких). Ці малі молекули потрапляють у кров і доносяться до клітин, які використовують їх як джерело енергії, будівельний матеріал чи для інших потреб.

Наприклад, з амінокислот у клітинах утворюються власні білки. У шкірі, стінках судин, сухожиллях синтезується колаген, у м’язах — актин і міозин. Кожна клітина синтезує сотні різних білків для різних потреб. Із часом білки руйнуються, розкладаються до амінокислот, які далі можуть розкладатися до остаточних продуктів обміну — СО₂, NH₃, Н₂О.

Глюкоза й жири, що надходять до клітин, передусім є джерелом енергії. У клітині вони розкладаються до менших молекул, тоді потрапляють у мітохондрії, де за участю кисню відбувається клітинне дихання. У результаті виділяється вуглекислий газ і вивільняється енергія. Частина енергії акумулюється в молекулах АТФ — універсальних «молекулах-акумуляторах», що здатні заряджатися, переносити енергію, віддавати її і розрядженими (АДФ) повертатися в мітохондрії за новою порцією енергії.

Без АТФ не можуть генеруватися і передаватися нервові імпульси, не відбувається скорочення м’язів, синтез речовин.

Усі процеси метаболізму об’єднують у два взаємопов’язані напрями — анаболізм і катаболізм (мал. 18.2).

Мал. 18.2. Анаболізм і катаболізм як складові метаболізму

Прикладами процесів катаболізму є травлення, клітинне дихання. Під час фізичного навантаження процеси катаболізму прискорюються, що спричиняє утворення більшої кількості АТФ і тепла (пригадай, як ти зігріваєшся під час бігу). У результаті регулярних фізичних навантажень у м’язах синтезується більше білків, що сприяє адаптації. Для процесів анаболізму (синтезу речовин) організм витрачає АТФ, утворену в процесах катаболізму.

ЦЕ ГОЛОВНЕ В ПАРАГРАФІ

В організмі постійно відбуваються процеси метаболізму (обміну речовин і енергії). Реакції метаболізму відбуваються у двох напрямах: анаболізму (сукупність реакцій синтезу молекул) і катаболізму (сукупність реакцій розщеплення молекул). Зазвичай реакції катаболізму відбуваються з вивільненням енергії, частина якої накопичується в АТФ, реакції анаболізму — з використанням енергії. Джерелом енергії для людини є вуглеводи, жири і білки. Потреби у білках, жирах, вуглеводах та енергії залежать від віку, статі та фізичного навантаження (способу життя).

ЗАПИТАННЯ І ЗАВДАННЯ

1. Які функції в організмі виконують білки, жири і вуглеводи? Наведи приклади речовин цих груп.

2. Яких речовин — білків, жирів чи вуглеводів — підлітки 14-17 років мають споживати найбільше? Скористайся таблицею на с. 84. Як змінюються харчові та енергетичні потреби від 11 до 17 років?

3. Відшукай на етикетках різних напоїв їх енергетичну цінність (у ккал). Склади перелік напоїв у напрямі збільшення їх енергетичної цінності. Поміркуй, яких напоїв варто уникати і чому.

4. Робота з медіаресурсами. Опрацюй інформацію в е-додатку (завдання 18.1).

5. Доведи, що процеси анаболізму і катаболізму взаємопов’язані.

6. Визнач, яка з реакцій є процесом катаболізму, а яка — анаболізму.