Что такое обмен веществ с окружающей средой
Что такое обмен веществ с окружающей средой
Цель урока: представлять схему обмена питательных веществ в организме, значение воды и минеральных веществ для нормальной жизнедеятельности, общую характеристику обмена энергии, основной обмен и рабочую прибавку, пути повышения теплопродукции, знать роль витаминов их классификацию и возможные заболевания.
План изложения нового материала
1. Общая характеристика обмена веществ и энергии
2. Виды обмена веществ: водно-солевой обмен, белков, углеводов, жиров
4. Распад и окисление питательных веществ
Общая характеристика обмена веществ и энергии
В организм человека поступают вещества (белки, жиры, углеводы), витамины, вода и минеральные соли. Кислород воздуха проникает в кровь через легкие, частично — через кожу. Они необходимы клеткам и тканям, в которых происходят биохимические процессы, образуются специфические вещества (полезные и вредные) и энергия Продукты обмена веществ (экскреты) выводятся через почки, легкие, кожу и органы желудочно-кишечного тракта.
Обмен воды и минеральных солей.
Обмен воды. На долю воды в организме приходится в среднем 65-70% массы тела. В разных органах процент воды отличается.
в головном мозге около 95%
Вода выполняет жизненно важные функции:
1) растворитель веществ для метаболитических процессов
2) с водой в организм поступают минеральные вещества, водорастворимые витамины
3) участвует в терморегуляции, выделяясь с потом
4) участвует в биохимических процессах
регулирует кислотность и осмотическое давление крови, проводят импульсы
процессы возбуждения и торможения
поддерживает водно-солевой обмен влияет на работу мышц, миокарда, проводит нервные импульсы
картофель,греча,яблоки,абрикосы, курага, хлеб, мясо
процессы возбуждения и торможения
сердечнососудистую систему, передача нервных импульсов в синапсах, в гемостазе
молочные продукты, яйца, греча,горох,лук
сердечнососудистые, костной системы
зерновые и бобовые продукты
кроветворение, образование гемоглобина, процесс дыхания
глухота, деформация суставов
образование гормонов щитовидной железы
морская рыба и морские продукты питания, салат иодированный(красный),шампиньоны
построение зубов, костей
морские продукты, чай,изюм, тыква,просо,орех
для функции половых желез, кроветворения, в состав ферментов
аллергия, инфекционные болезни, пятна на ногтевых пластинках
кроветворения, тканевого дыхания, образование коллагена, меланина, в состав ферментов
мясо,рыба, продукты моря,греча,овсянка,картофель,орех
анемия, облысение, дерматозы
влияет на выработку иммунитета,задерживает развитие онкоклеток, для образования семенной жидкости
морская рыба и морские продукты, печень,мясо, яйца,дрожжи,подсолнух
регулирует обмен холестерина,образование инсулина
нарушение функции ногтей, волос,кожи,костей
для построение костей, эмали,половых гормонов,ЖВС,
остеопороз, эрозия и рак женских половых органов
для щитовидной железы, ЦНС(успокаивает
сердечнососудистую систему, снижает уровень холестерина, улучшает зрение
сахарный диабет, атеросклероз
кроветворение,образование витаминаВ12,всостав ферментов,
кроветворение,ЖВС,снижает артериальное давление крови,
чечевица, бобовые,груша, кукуруза,
влияет на иммунитет
бактерицидное,противовоспалительное,вяжущее действие, как антибиотик
«Жизнь — есть способ существования белковых тел» Ф.Энгельс. Все живое состоит из азотсодержащих веществ белков. Это полимеры-полипептиды, состоящие из мономеров- аминокислот (10 являются заменимыми, 10 незаменимыми).
Заменимые аминокислоты могут образовывать из других аминокислот, незаменимые должны поступать с пищей. Белки пищи, содержащие полный набор аминокислот, называются полноценными животного происхождения. Отсутствие в пищевом рационе даже одной аминокислоты приводит к заболеваниям.
1)пластическая, входят в состав всех клеток, тканей
5)специфические функции (актин и миозин в мышечной ткани выполняют сократительную, фибриноген сыворотки крови — свертывающую, иммуноглобулины крови — защитную и т.д.
Белки не депонируются в организме и при их дефиците происходит разрушение белков, они участвуют преимущественно в пластическом обмене. Конечный распад белков приводит к образованию воды, углекислого газа и аммиака, который затем преобразуется в мочевину.
2.пластическая функция- излишнее количество углеводов превращается в жиры, жирные кислоты
Конечные продукты выводятся через почки вода и легкие (С02).При недостатке глюкозы в крови возникает обморок. Больше других органов в глюкозе нуждается головной мозг.
Употребление большого количества жиров приводит к ожирению, образованию бляшек в сосудах и развитию атеросклероза, нарушению кровотока, образованию камней в желчных путях. Жиры могут синтезироваться из белков и углеводов.
3) гормональная- половые гормоны стероидного происхождения, жироподобные вещества
4) в организм поступают жирорастворимые витамины (A, D, Е, К);
6)источник воды-при окислении 100г жира образуется 118 мл. воды.
Витамины делятся на жирорастворимые и водорастворимые. Жирорастворимые витамины поступают в организм с жирами пищи, без которых невозможно их всасывание. Обозначаются витамины латинскими буквами и имеют название. Жирорастворимые витамины A, D, Е, К. Водорастворимые витамины группы В, С.
таблица 14 Витамины
на рост,выработку родопсина
куриная слепота, ксерофтальмия
ультрафиолетовое излучение,яйца,масло,молоко,рыбий жир
злаки, масло, зеленые овощи, шпинат
противостерильный, от бесплодия,на половую систему
крапива,образуется в толстом кишечнике,шпинат, капуста
антицинготный,повышает сопротивляемость к инфекциям, простуде,на построение коллагена
укрепляет стенку капилляров
синтезируется в кишечнике,мясо,печень,яйца,дрожжи
пеллагра(три Д) дерматит,диарея,деменция. анемия
влияет на нервную систему
синтезируется в кишечнике
синтезируется в желудке,содержится в печени,мясе,яйцах
антианемический,влияет на кроветвореие
синтезируется в толстом кишечнике
В продуктах питания часто находятся провитамины, которые в организме превращаются в активные витамины, например, каротин моркови в ретинол.
Распад и окисление органических веществ в клетках
Для жизнедеятельности организма постоянно требуется энергия. Она образуется при распаде органических соединений — в основном углеводов и жиров, в меньшей степени — белков. Белки нужны организму человека для обеспечения анаболических процессов. Энергия выделяется при разрушении химических связей.
1.Теплопроведение— это отдача тепла через непосредственное соприкосновение тела человека с другими физическими телами (например, одеждой, водой). (15 %)
2.Излучение—это отдача тепла в окружающую среду поверхностью тела посредством инфракрасных волн.( воздух аудиторий нагревается) ( 66%)
Конвекция— способ отдачи тепла при контакте тела с движущимися потоками воздуха.
Регуляция обмена веществ
Терминология по теме «Пищеварительная система, обмен веществ»
Рег itoneum – брюшина
Экстраперитонеальное положение-орган покрыт брюшиной с одной стороны
Перитонит- воспаление брюшины
гомеостаз-постоянство внутренней среды организма
гипогликемия-пониженный уровень сахара в крови
Биология в лицее
Site biology teachers lyceum № 2 Voronezh city, Russian Federation
Питательные вещества, поступающие в организм, богаты энергией. Они преобразуются в организме в вещества, бедные энергией. Высвобождающаяся при этом энергия используется для нужд организма (для поддержания его активности, роста, развития и др.), а также рассеивается в виде тепловой энергии.
Обменные процессы в организме
Обмен веществ и энергии непрерывно происходит и в пределах нашего организма. В разных органах обмен веществ идет с разной интенсивностью. Так, к концу месяца в печени не остается ни одного атома из тех, которые ее составляли вначале, все они заменяются на новые. Вот и подсчитайте, сколько раз печень обновлялась за прожитые вами годы. Эти процессы идут в каждой клетке, в клетку поступают питательные вещества, кислород, вода, минеральные соли, витамины. Часть этих веществ идет на рост и развитие, а часть органических веществ используется для биологического окисления и получения энергии для работы мышц, поддержания температуры тела, создания новых веществ, проведения нервных сигналов.
Белки, жиры и углеводы, которые мы получаем с растительной и животной пищей, не могут быть усвоены в том виде, в каком они к нам поступили. Если в кровь человека попадут чужеродные белковые или другие крупные молекулы, они или погубят организм, или будут уничтожены его иммунной системой. Вот почему в органах пищеварения пищевые белки, жиры и сложные углеводы распадаются на составные части, из которых могут быть созданы другие белки, жиры и углеводы, свойственные данному организму и никакому другому.
В кишечнике под действием ферментов белки распадаются на аминокислоты, жиры – на глицерин и жирные кислоты, а сложные углеводы – на глюкозу и другие простые сахара. Пищевые аминокислоты, глицерин и жирные кислоты, глюкоза всасываются ворсинками и транспортируются к клеткам.
Жизнедеятельность клеток осуществляется за счет энергии распада и окисления органических веществ. Для этого клеткам необходим кислород. Кровь доставляет его из органов дыхания, она же уносит продукты распада.
Переваривание пищи и доставка питательных веществ и кислорода к клеткам – это подготовительная, а удаление продуктов распада – заключительная стадия обмена. Основные же его стадии происходят в клетках.
Обмен веществ — это единый процесс, осуществляющийся на уровне целостного организма. Он складывается из процессов, происходящих в каждой отдельной клетке. Всё многообразие превращений веществ в организме происходит либо с освобождением энергии, либо с затратой энергии. Поэтому общий процесс метаболизма имеет две стороны, неразрывно связанные между собой:
Пластический обмен. В переводе с греческого языка слово plastike означает «лепка из глины и других материалов». Этот образ был выбран биологами потому, что он довольно точно отражает существо дела. Поступающие в клетки питательные вещества можно сравнить с кирпичиками, из которых «лепятся» молекулы белков, жиров и углеводов, свойственные определенным клеткам человеческого тела. Они идут на строительство утраченных частей клеток, на создание новых клеток и межклеточного вещества. За счет пластического обмена происходят рост, деление и развитие каждой клетки и всего организма в целом.
Исходными веществами и источником энергии для реакций анаболизма в организме человека являются высокоэнергетические питательные вещества (белки, жиры, углеводы). В результате пластического обмена происходят постоянное самообновление, рост и развитие организма.
Энергетический обмен. Для создания новых веществ необходимо затрачивать энергию. Она добывается путем распада и окисления части органических веществ, поступающих в клетку.
Органические вещества создают растения, используя энергию солнечного света. Из воды и углекислого газа они получают глюкозу и выделяют кислород. Попав в клетки человеческого тела, глюкоза окисляется и распадается на воду и углекислый газ, а освободившаяся энергия используется для жизнедеятельности клетки: создания новых веществ, сокращения мышц, проведения нервного возбуждения. Примерно половина этой энергии превращается в тепловую и тратится на поддержание температуры тела. Чем больше человек тратит энергии, тем больше распадается органических веществ в его организме. Мы дышим более интенсивно, когда работаем, наш организм нуждается в большем количестве пищи, чтобы компенсировать свои энергетические траты и потерю органических веществ, подвергшихся биологическому окислению. Вот почему спортсмен после марафонского бега обычно теряет 2-3 кг массы тела.
Различают подготовительную, клеточную и заключительную стадии обмена. На подготовительной стадии происходит переваривание пищи и доставка питательных веществ и кислорода к тканям и клеткам. На клеточной стадии в результате пластического обмена создаются новые клеточные белки, жиры и углеводы и структуры клетки и межклеточного вещества; в ходе энергетического обмена происходит аккумуляция энергии, которая потом используется для энергетических нужд организма (создание новых веществ, мышечное движение и др.). На заключительной стадии обмена продукты расщепления – углекислый газ, аммиак, мочевина, вода – попадают в кровь и выводятся из организма легкими и почками.
Биология. 6 класс
Конспект урока
Урок 1. Обмен веществ – главный признак жизни
Перечень вопросов, рассматриваемых на уроке
Обмен веществ – это процессы поступления нужных организму веществ, их сложных превращений внутри и выведения ненужных веществ в окружающую среду. Эти процессы позволяют организмам расти и размножаться, сохранять свои структуры и отвечать на воздействия окружающей среды.
Гетеротрофы – (др.-греч. heteros – «различный» и trophos – «питание») – организмы, которые питаются готовыми органическими веществами и не способны синтезировать органические вещества из неорганических путём фотосинтеза или хемосинтеза.
Основная и дополнительная литература по теме урока
Теоретический материал для самостоятельного изучения
С момента рождения и до смерти в организме происходит обмен веществ и энергии. Для этого из окружающей среды в любой живой организм какие – то вещества должны поступать, а какие – то должны выделяться. Но за счёт каких процессов это возможно? Сегодня на уроке мы будем искать ответ на этот вопрос.
Мы восхищаемся великим разнообразием живых существ. Все они отличаются друг от друга цветом, формой, величиной, строением. Но объединяет всех их одно – жизнь.
Проникнуть в тайны жизни человек пытался давно. Было доказано, что различие между живой и неживой природой заключается в особом строении живого существа и в специфических химических процессах, постоянно происходящих между организмом и внешней средой. Совокупность этих процессов и представляет собой основу жизни.
Примеры и разбор решения заданий тренировочного модуля
Задание 1. Распределите живые организмы по типам питания.
Физиология и основы гигиены человека
Основы анатомии и физиологии человека. Профессиональные заболевания
1. ВВЕДЕНИЕ
Анатомия и физиология человека – это важнейшие биологические науки, изучающие строение и функции человеческого организма. Как устроен человек, как функционируют его органы, должен знать не только каждый медик и биолог, но и специалист – инженер-эколог, который непосредственно занимается вопросами охраны здоровья человека и окружающей природной среды.
Организм человека представляет собой единую систему с общими законами развития, закономерностями строения и жизнедеятельности. Его функционирование подчиняется биологическим закономерностям, присущим всем живым организмам. В то же время человек социален и отличается от животных развитым мышлением, интеллектом, наличием второй сигнальной системы, общественными взаимоотношениями. Особенности формы, строения тела человека невозможно понять без анализа функций, равно как нельзя представить особенности функции любого органа без понимания его строения. Человеческий организм состоит из большого числа органов, огромного количества клеток, но это не сумма отдельных частей, а единый слаженный живой организм. Поэтому нельзя рассматривать органы без взаимосвязи друг с другом, без объединяющей роли нервной и сосудистой систем.
Анатомия и физиология, входящие в число естественнонаучных дисциплин, составляют фундамент для последующего изучения экологии, токсикологии, микробиологии. Без этих наук о структуре и процессах, происходящих в органах и их элементах, нельзя понять любые преобразования как в здоровом организме в условиях нормы, так и при заболеваниях в условиях вредного воздействия экологических факторов на организм. Ведь особенности строения тела человека, характерные для каждого индивидуума, передающиеся от родителей, определяются наследственными факторами, а также влиянием на данного человека внешней среды (экологические факторы, питание, физические нагрузки). Человек живет не только в условиях биологической среды, но и в обществе, в условиях определенных человеческих взаимоотношений. Поэтому он испытывает воздействие коллектива, социальных факторов. В связи с этим анатомия и физиология изучают человека не только как биологический объект, но учитывают при этом влияние на него социальной среды, условий труда и быта.
Особую роль при этом приобретает знание профессиональных заболеваний, обусловленных воздействием на организм человека различных факторов химической, физической и биологической природы.
Древние греки утверждали: «В здоровом теле – здоровый дух». Зная, как работает организм, какие факторы наиболее значимы в регуляции жизнедеятельности, можно предвидеть, каким образом возможно предотвратить нарушение функций отдельных систем и органов под влиянием различных вредных веществ, с которыми контактирует человек в результате своей производственной деятельности.
ЗдоровьеОбмен веществ:
Правда и заблуждения
о метаболизме
Почему метаболизм у всех разный и как поддерживать его в норме
Текст: Ольга Лукинская
СЛОВО «МЕТАБОЛИЗМ» ЧАСТО УПОТРЕБЛЯЮТ К МЕСТУ И НЕ К МЕСТУ, но не все до конца понимают, что такое обмен веществ и по каким законам он функционирует. Чтобы в этом разобраться, мы спросили спортивного диетолога, члена Международной ассоциации спортивных наук (ISSA) Леонида Остапенко и клинического психолога, основателя Клиники расстройств пищевого поведения Анну Назаренко, что нужно знать о метаболизме, и как не навредить своему телу в попытках его изменить.
Что такое метаболизм
Метаболизм, или обмен веществ, объединяет все химические реакции в организме. Они происходят непрерывно и включают катаболизм — разрушение белков, жиров и углеводов для получения энергии и «строительных материалов» — и анаболизм, то есть создание клеток или синтез гормонов и ферментов. Наша кожа, ногти и волосы и все остальные ткани регулярно обновляются: для их построения и восстановления после травм (например, для заживления ран) нужны «кирпичики» — в первую очередь белки и жиры — и «рабочая сила» — энергия. Всё это и называется обменом веществ.
Под метаболизмом подразумевают оборот энергии, необходимой для подобных процессов. Её затраты при основном обмене — это калории, которые уходят на поддержание температуры тела, работу сердца, почек, лёгких, нервной системы. К слову, при основном обмене в 1 300 килокалорий 220 из них приходится на работу мозга. Метаболизм можно разделить на основной (или базальный), который происходит постоянно, в том числе во сне, и дополнительный, связанный с любой активностью, отличной от покоя. Обмен веществ есть у всех живых организмов, включая растения: считается, что самый быстрый метаболизм у колибри, а самый медленный — у ленивца.
Что влияет на скорость обмена веществ
Мы часто слышим выражения «медленный метаболизм» или «быстрый метаболизм»: зачастую имеют в виду возможность сохранять стройность без ограничений в еде и физических нагрузок или, наоборот, склонность легко набирать вес. Но скорость обмена веществ отражается не только на внешности. У людей с быстрым метаболизмом на жизненно важные функции, например работу сердца и мозга, за одно и то же время тратится больше энергии, чем у обладателей медленного обмена веществ. При равных нагрузках один человек может завтракать и обедать круассанами, мгновенно сжигая все полученные калории, а другой будет стремительно набирать вес — это значит, что у них разная скорость базального обмена. Он зависит от множества факторов, на многие из которых нельзя повлиять.
Факторы метаболизма, которые не поддаются коррекции, называют статическими: это наследственность, пол, тип телосложения, возраст. Однако есть условия, на которые можно повлиять. К таким динамическим параметрам относятся масса тела, психоэмоциональное состояние, организация рациона, уровень выработки гормонов, физические нагрузки. От взаимодействия всего перечисленного и зависит скорость обмена. Если правильно корректировать факторы второй группы, можно в некоторой степени ускорить или замедлить метаболизм. Результат будет зависеть от особенностей генетики и устойчивости всей системы обмена.
В интернете полно калькуляторов, позволяющих рассчитать скорость своего базального обмена на основе лишь пола, возраста и индекса массы тела, но какой он на самом деле, узнать не так просто. Нормальным метаболизмом считается такой, который обеспечивает все потребности организма в энергии и питательных веществах без симптомов нарушений здоровья; при правильном обмене все ткани обновляются с нормальной скоростью. На фоне пагубных стандартов красоты, ставящих во главу угла стройность, сложилось мнение, что медленный метаболизм плох, а быстрый хорош. Однако слишком быстрый обмен тоже может нанести вред.
← Как работа щитовидной железы влияет на метаболизм
Иногда ускоренный метаболизм появляется при нарушениях гормонального статуса и может привести к проблемам формирования костей и мышц у детей и подростков, ослаблению иммунитета, приостановке роста, нарушениям менструального цикла, тахикардии и анемии. Некоторые болезни, например ихтиоз, также сопровождаются ускоренным обменом веществ: о связанных с этим сложностях рассказывала наша героиня. В свою очередь, слишком медленный обмен приводит к чрезмерному накоплению жировых отложений и возникновению ожирения, что может повышать риск сердечных заболеваний, повышенного артериального давления и сахарного диабета.
Обмен веществ замедляется и с возрастом: по словам Леонида Остапенко, в среднем на 5 % за каждые десять лет, прожитые после 30–40 (впрочем, это очень приблизительные, усреднённые оценки). Основные причины — изменения гормонального статуса, а также пониженная подвижность и уменьшение массы мышц. Такая стрессовая ситуация, как беременность и роды, тоже может привести к изменениям в базальном обмене. Ранние сроки беременности медики называют анаболическим состоянием: материнский организм откладывает запасы питательных веществ для дальнейших потребностей — как своих, так и плода. А на поздних сроках включается катаболическое состояние: чтобы плод нормально развивался, повышается уровень глюкозы и жирных кислот в крови.
После родов некоторые не могут сбросить несколько килограммов так же легко, как раньше, а другие, наоборот, становятся худыми. В идеале у совершенно здорового человека, живущего в благоприятной среде, после беременности организм должен вернуться к прежнему равновесию. В реальности так происходит не всегда — эндокринная система часто испытывает стресс, подобный удару молотка по часам: вроде все шестерёнки на месте, но часы спешат или отстают. Гормональные сдвиги после родов могут проявляться в виде тиреоидита (воспаления щитовидки), синдрома доминирования эстрогенов, когда их слишком много в организме, или синдрома адреналиновой усталости, при котором надпочечники вырабатывают слишком много адреналина и мало кортизола. Всё это отражается и на настроении, и на склонности легко поправляться или сбрасывать вес. К сожалению, с точностью предсказать, как изменится гормональный баланс и обмен веществ после родов, невозможно.
Можно ли самостоятельно изменить скорость метаболизма
Влиять на метаболизм стоит только при его нарушениях. Например, при нарушении функции щитовидной железы, которая вырабатывает тироксин, так и называемый гормоном обмена веществ. При гипофункции щитовидной железы — состоянии, когда вырабатывается недостаточное количество её гормонов, — метаболизм замедляется, и для лечения назначают тироксин в таблетках. Занимаются этим врачи-эндокринологи, которые и ставят диагноз. К сожалению, он не всегда очевиден даже при наличии доступа к лучшим клиникам: у известной телеведущей Опры Уинфри гипотиреоз диагностировал лишь пятый врач, к которому она обратилась.
Всемирная организация здравоохранения рекомендует 75–150 минут интенсивной (или 150–300 минут умеренной) аэробной нагрузки в неделю, что соответствует прохождению 7–8 тысяч шагов в день. Среди рекомендаций и выполнение силовых упражнений два раза в неделю или чаще. Леонид Остапенко также включает в список и такой метод ускорения метаболизма, как контроль суточной нормы калорий. Разумеется, чтобы добиться нового баланса в обмене веществ и закрепить его, физическую активность нужно сделать регулярной, а новый рацион — стабильным.
Как не навредить обмену веществ
Чтобы не нанести вреда обмену веществ, требуются всего две вещи: сбалансированное питание и оптимальная физическая нагрузка. Крайности вроде изнурительных тренировок, экстремальных диет или голодания могут привести к результату, противоположному желаемому. Организм включает «реакцию выживания» и начинает замедлять темп обмена, ведь ему не хватает поступающей энергии. По словам Анны Назаренко, после длительного голодания человек начинает переедать в первую очередь по психологической причине: подсознание «требует» вернуть в десятикратном размере то, что так долго было в дефиците. Если добавить к этому замедление метаболизма (а при голодании замедляются практически все обменные процессы), становится понятно, почему после радикальных диет вес так легко возвращается и даже становится больше, чем прежде.
Итак, вмешиваться в метаболизм нужно, только если эндокринолог диагностировал его нарушения и назначил схему лечения, которой вы будете тщательно придерживаться. Даже у здоровых людей метаболизм разный, и каждый из нас может поддерживать индивидуальную норму при помощи любимого вида спорта и сбалансированного питания. Больше ходите пешком, ешьте овощи и зелень, не курите и не злоупотребляйте алкоголем — это стандартные рекомендации по профилактике самых разных, в том числе обменных, нарушений. Стоит помнить, что красота и условная «идеальная фигура» — не синонимы, а гонка за навязанными стандартами может навредить здоровью.