Metabolizam i energija. Razgradnja organske materije Potrošnja energije tokom fizičke aktivnosti

9. Definirajte koncepte : heterotrofi, fotoliza, metabolizam

10.

Koji je značaj fotosinteze?

I . Odaberite jedan tačan odgovor od četiri moguća

1. Sinteza složenih supstanci iz jednostavnih odvija se u procesu:

a) anabolizam; c) katabolizam;

b) metabolizam d) simbioza

2. Oslobađanje energije se dešava u procesu:

a) hidroliza b) metabolizam

b) anabolizam; d) katabolizam;

3. Odvija se proces fotosinteze

a) u jezgru b) u mitohondrijima
b) u citoplazmi d) u hloroplastima
4. Ugljikohidrati se formiraju u procesu

a) biosinteza; c) fotosinteza

b) energetski metabolizam; d) fermentacija

5. Konačni glavni proizvod fotosinteze je:

a) ugljeni hidrati c) voda i kiseonik
b) masti d) voda i ugljični dioksid

6. Krajnji produkti razgradnje kiseonika organskih materija su:

a) ATP i voda c) voda i kiseonik
b) masti d) voda i ugljični dioksid

7. Tokom biosinteze nastaju

a) proteini b) ugljeni hidrati
b) masti d) nukleinske kiseline

8 . Uspostavite korespondenciju između biološkog procesa i vrste razmjene kojoj on pripada . Popunite tabelu odgovora

Vrsta procesa metabolizma1.energija a) razlaganje ugljikohidrata u ugljični dioksid

2. plastična b) sinteza složenih supstanci iz jednostavnih

c) sinteza proteina iz aminokiselina

d) razlaganje složenih supstanci na jednostavne

e) sinteza ugljikohidrata iz ugljičnog dioksida

9. Definirajte koncepte : autotrofi, glikoliza, metabolizam

10. Dajte potpun i detaljan odgovor na pitanje

Koja je uloga autotrofa u prirodi?

Ova publikacija sadrži odgovore na pitanja na ispitu iz biologije u 9. razredu srednje škole. Ova pitanja predlaže Ministarstvo obrazovanja Ruske Federacije i objavljuje ih u "Biltenu obrazovanja", službenoj publikaciji ministarstva.

Pitanja na ulaznicama su kombinovana na način da tačan detaljan odgovor na oba pitanja na bilo kojoj listići omogućava da procijenite svoje znanje iz biologije u cjelini, a ne samo u jednom dijelu. Mnogo pažnje se poklanja takvim općim biološkim problemima kao što su evolucijski procesi, reprodukcija životinjskih i biljnih organizama, uloga različitih skupina živih organizama u biocenozama, problem adaptacije na životne uvjete itd.

U školskim udžbenicima, naravno, možete pronaći odgovore na sva pitanja postavljena u ulaznicama. Jedan od zadataka pred autorima bio je da olakšaju ova pretraživanja i kombinuju znanja predstavljena u različitim udžbenicima. Odgovori na pitanja sadrže materijale koji su donekle izvan okvira školskog programa, što će omogućiti njihovu primjenu u srednjim školama sa značajno drugačijim programima nastave biologije. Osim toga, to će omogućiti da se u budućnosti koriste za pripremu za završne ispite u školi i za prijemni ispit iz biologije na fakultetima.

Ulaznica br. 1

1. Metabolizam i konverzija energije. Značaj metabolizma u ljudskom životu

Metabolizam se sastoji od ulaska u organizam različitih supstanci iz spoljašnje sredine, asimilacije i promene ovih supstanci i oslobađanja nastalih produkata raspadanja. Tokom realizacije svih ovih procesa uočavaju se mnoge hemijske, mehaničke, termičke i električne pojave, konverzija energije se kontinuirano odvija: hemijska energija složenih organskih jedinjenja, kada se razbiju, oslobađa se i pretvara u toplotnu, mehaničku i električnu. energije. Tijelo oslobađa uglavnom toplinsku i mehaničku energiju. Oslobađa se vrlo malo električne energije, ali je neophodna za funkcionisanje nervnog i mišićnog sistema. Zbog oslobođene energije kod toplokrvnih životinja održava se stalna tjelesna temperatura i obavlja se vanjski rad. Oslobađanje energije je takođe neophodno za održavanje ćelijskih struktura i za sintezu složenih organskih jedinjenja.

Metabolizam i konverzija energije su neodvojivi jedno od drugog. Procesi metabolizma i energije u živom organizmu odvijaju se po jednom zakonu - zakon održanja materije i energije. U živom organizmu materija i energija se ne stvaraju niti uništavaju, već samo dolazi do njihove promjene, apsorpcije i oslobađanja.

Metabolizam u tijelu se sastoji od procesa asimilacija(formiranje složenih supstanci od jednostavnih) i disimilacija(raspadanje supstanci). U procesu asimilacije (ili plastične razmjene) nastaju složene organske tvari koje su dio različitih struktura tijela. U procesu disimilacije (ili razmjene energije), složene organske tvari se razgrađuju i pretvaraju u jednostavnije. Time se oslobađa energija neophodna za normalno funkcioniranje tijela.

Metabolizam u tijelu je jedan proces koji povezuje transformaciju različitih tvari: na primjer, proteini se mogu pretvoriti u masti i ugljikohidrate, a masti u ugljikohidrate.

Proteini ulaze u ljudski organizam s hranom u probavnom kanalu, pod utjecajem enzima, razgrađuju se na aminokiseline, koje se u tankom crijevu apsorbiraju u krv. Tada ćelije sintetiziraju vlastite proteine ​​iz aminokiselina, karakterističnih za dati organizam. Međutim, neke aminokiseline podliježu razgradnji, čime se oslobađa energija (razgradnjom 1 g proteina oslobađa se 17,6 kJ, ili 4,1 kcal, energije).

Krajnji proizvodi razgradnje proteina su voda, ugljični dioksid, amonijak, urea i neki drugi. Amonijak (u obliku amonijum sulfata) i urea se eliminišu iz organizma kroz urinarni sistem. Ako je funkcija bubrega oštećena, tada će se ove tvari koje sadrže dušik nakupljati u krvi i otrovati tijelo. Proteini se ne talože u tijelu; u tijelu nema "depoa proteina". Kod odraslih, sinteza i razgradnja proteina su uravnoteženi, dok u djetinjstvu prevladava sinteza.

Funkcije proteini u tijelu su vrlo raznoliki: plastični (ćelije sadrže oko 50% proteina), regulatorni (mnogi hormoni su proteini), enzimski (enzimi su biološki katalizatori proteinske prirode, značajno povećavaju brzinu biohemijskih reakcija), energetski (proteini predstavljaju energetska rezerva u tijelu, koja se koristi kada postoji nedostatak ugljikohidrata i masti), transportna (hemoglobin prenosi kisik), kontraktilna (aktin i miozin u mišićnom tkivu). Dnevne potrebe osobe za proteinima su otprilike 100-118 g.

Glavni izvor energije u tijelu je ugljikohidrati. Razgradnjom 1 g glukoze oslobađa se ista količina energije kao i razgradnjom 1 g proteina (17,6 kJ, ili 4,1 kcal), ali se oksidacija ugljikohidrata odvija mnogo lakše i brže od oksidacije proteina. Polisaharidi koji ulaze u probavni trakt s hranom razgrađuju se na monomere (glukozu). Glukoza se apsorbira u krv. U krvi se koncentracija glukoze održava na konstantnom nivou od 0,08-0,12% zahvaljujući hormonima pankreasa - insulinu i glukagonu. Inzulin pretvara višak glukoze u glikogen (“životinjski škrob”), koji se skladišti u jetri i mišićima. Glukagon, naprotiv, pretvara glikogen u glukozu ako se njegov sadržaj u krvi smanji. Uz nedostatak inzulina, razvija se ozbiljna bolest - dijabetes. Krajnji proizvodi razgradnje ugljikohidrata su voda i ugljični dioksid. Dnevna ljudska potreba za ugljikohidratima je oko 500 g.

Značenje debeo za organizam je da su oni jedan od najvažnijih izvora energije (razgradnjom 1 g masti oslobađa se 38,9 kJ, odnosno 9,3 kcal energije). Osim toga, masti obavljaju zaštitne, plastične funkcije koje apsorbuju udarce u tijelu i izvor su vode. Masti se pohranjuju u rezervi (uglavnom u potkožnom tkivu). U probavnom traktu masti se razgrađuju na glicerol i masne kiseline. Masti se apsorbuju u limfu. Kada se disimiliraju, oksidiraju se u vodu i ugljični dioksid. Dnevna potreba osobe za mastima je otprilike 100 g.

Metabolizam također igra važnu ulogu u tijelu. vode I mineralne soli. Voda je univerzalni rastvarač, sve reakcije u ćelijama se odvijaju u vodenoj sredini. U toku dana osoba gubi oko 2,5 litara vode (sa urinom, zatim tokom disanja), pa je dnevna stopa potrošnje vode 2,5-3 litre. Mineralne soli neophodne su za normalno funkcionisanje svih tjelesnih sistema. Oni su dio svih tkiva, učestvuju u procesima plastičnog metabolizma, neophodni su za sintezu hemoglobina, želučanog soka, za razvoj mišićno-koštanog i nervnog sistema itd. Najveća potreba organizma je za fosforom, kalcijumom, natrijumom, hlorom, kalijumom, ali su u malim količinama potrebni i mnogi drugi elementi (bakar, magnezijum, gvožđe, cink, brom itd.).

Metabolizam je nemoguć bez učešća vitamini. To su organske tvari koje su potrebne organizmu u vrlo malim količinama (ponekad i stoti dio miligrama dnevno). Vitamini su često uključeni u enzime kao koenzimi, pospješuju djelovanje hormona i povećavaju otpornost tijela na nepovoljne uslove okoline. Najvažniji vitamini uključuju vitamine C, A, D i grupu B. Uz nedostatak jednog ili drugog vitamina, razvija se hipovitaminoza s viškom, razvija se hipervitaminoza.

Plastični i energetski metabolizam su međusobno povezani. U procesu metabolizma kontinuirano se stvara energija, koja se također kontinuirano troši na obavljanje posla, osiguravanje živčane aktivnosti i sintezu tvari. Izvor energije za čovjeka su hranjive tvari, pa je važno da hrana sadrži sve organske i anorganske spojeve neophodne za normalan metabolizam. Nastali metabolički krajnji proizvodi izlučuju se iz tijela kroz pluća, crijeva, kožu i bubrege. Glavna uloga u uklanjanju produkata raspadanja iz organizma pripada bubrezima, preko kojih se uklanja urea, mokraćna kiselina, amonijeve soli, a višak vode i soli.

Normalan metabolizam je osnova zdravlja. Metabolički poremećaji dovode do ozbiljnih bolesti (dijabetes, giht, gojaznost ili, obrnuto, gubitak težine, itd.).

2. Razlozi evolucije. Sve veća složenost biljaka u procesu evolucije

Godine 1859. Charles Darwin je u svom briljantnom djelu “Porijeklo vrsta putem prirodne selekcije, ili očuvanje omiljenih pasmina u borbi za život” napisao da je glavna pokretačka snaga evolucije prirodna selekcija zasnovana na nasljednoj varijabilnosti.

Faktori prirodne selekcije u prirodi uključuju intenzitet reprodukcije(što je veća, to je veća šansa da vrsta preživi i proširi svoje stanište) i borbu za egzistenciju. Borba za egzistenciju može biti intraspecifična - ovo je najintenzivniji oblik borbe, koji se, međutim, rijetko karakteriše manifestacijama okrutnosti - i interspecifična, koja može biti okrutna. Drugi oblik borbe za egzistenciju je borba protiv nepovoljnih uslova životne sredine. Darwin je napisao da je prirodna selekcija opstanak najsposobnijih vrsta. Adaptacija se postiže prirodnom selekcijom.

Tokom evolucije biljaka dogodili su se sljedeći događaji. IN Arhejsko doba(prije oko 3,5 milijardi godina) pojavile su se plavo-zelene alge, koje su klasificirane kao cijanobakterije: bile su jednoćelijski i višećelijski prokariotski organizmi sposobni za fotosintezu uz oslobađanje kisika. Pojava plavo-zelenih algi dovela je do obogaćivanja Zemljine atmosfere kiseonikom, neophodnim za sve aerobne organizme.

IN Proterozojska era(prije oko 2,6 milijardi godina) dominirale su zelene i crvene alge. Alge su niže biljke čije tijelo nije podijeljeno na dijelove i nema specijalizirana tkiva (takvo tijelo se naziva talus). Alge su nastavile da dominiraju Paleozoik(Paleozojska starost je otprilike 570 miliona godina), međutim, u siluru paleozoika pojavile su se najstarije više biljke - rinofiti (ili psilofiti). Ove biljke su već imale izdanke, ali još nisu imale lišće i korijenje. Razmnožavali su se sporama i vodili kopneni ili poluvodeni način života. U devonskom periodu paleozoika pojavljuju se briofiti i pteridofiti (mahovine, preslice, paprati), a Zemljom dominiraju riniofiti i alge. U devonu se pojavilo i novo carstvo - biljke više spore * - to su gljive, briofiti i pteridofiti. Mahovine razvijaju stabljike i listove (izrasline stabljike), ali još nema korijena; Funkciju korijena obavljaju rizoidi - izrasline u obliku niti na stabljici. Ciklusom razvoja mahovine dominira haploidna generacija (gametofit), koja je biljka mahovine sa stabljikom. Njihova diploidna generacija (sporofit) nije sposobna za samostalno postojanje i hrani se gametofitom. Paprati razvijaju korijenje; u njihovom razvojnom ciklusu prevladava sporofit (biljka list-stabljika), a gametofit je predstavljen protalusom - to je mala ploča u obliku srca u paprati ili kvržica u mahovinama i preslici. U davna vremena to su bile ogromne biljke nalik drvetu. Razmnožavanje u višim sporama je nemoguće bez vode, jer Oplodnja jajne stanice u njima se događa u kapljicama vode, u kojima se pokretne muške gamete - spermatozoidi - kreću prema jajima. Zbog toga je voda ograničavajući faktor za biljke viših spora: ako nema vode kap po kap, reprodukcija ovih biljaka će postati nemoguća.

U karbonu (karbonu) pojavile su se sjemenke paprati, od kojih su kasnije, kako vjeruju naučnici, nastale golosjemenke. Divovske paprati poput drveća dominiraju planetom (upravo one su formirale naslage uglja), a rinofiti u tom periodu potpuno izumiru.

U permskom periodu paleozoika pojavile su se drevne golosemenke. U ovom periodu dominiraju sjemenske i zeljaste paprati, a drveće paprati izumiru. Gimnosperme su klasifikovane kao biljke koje nose sjemenke. Razmnožavaju se sjemenkama koje nisu zaštićene stijenkama ploda (golosjemenke nemaju cvjetove ni plodove). Pojava ovih biljaka bila je povezana sa izdizanjem zemljišta i kolebanjima temperature i vlažnosti. Reprodukcija ovih biljaka više ne zavisi od vode.

IN mezozoik(starost mezozoika je otprilike 240 miliona godina) postoje tri perioda - trijas, jura i kreda. U mezozoiku su se pojavile moderne golosjemenjače (u trijasu) i prve kritosjemenke (u juri). Dominantne biljke su golosemenke. Drevne golosemenke i paprati izumiru tokom ove ere.

Pojava kritosjemenjača povezana je s nizom aromorfoza. Ove biljke razvijaju cvijet - modificirani skraćeni izdanak prilagođen za stvaranje spora i gameta. U cvijetu dolazi do oprašivanja i oplodnje te se formiraju embrion i plod. Sjeme kritosjemenjača zaštićeno je perikarpom - to doprinosi njihovom očuvanju i distribuciji. Prilikom spolnog razmnožavanja kod ovih biljaka dolazi do dvostruke oplodnje: jedan spermatozoid oplodi jaje, a drugi spermatozoid oplodi centralnu ćeliju embrionalne vrećice, što rezultira stvaranjem embrija i triploidnog endosperma - nutritivnog tkiva embrija. Do oplodnje dolazi u embrionalnoj vrećici, koja se razvija u ovuli, zaštićenoj zidovima jajnika.

Među kritosjemenicama ima trava, grmova i drveća. Vegetativni organi (korijen, stabljika, list) imaju mnoge modifikacije. Evolucija kritosjemenjača odvijala se vrlo brzo. Karakterizira ih visoka evolucijska plastičnost. Insekti oprašivači igrali su veliku ulogu u njihovoj evoluciji i distribuciji. Kritosjemenke su jedina grupa biljaka koja formira složene višeslojne zajednice. To doprinosi intenzivnijem korišćenju životne sredine i uspešnom osvajanju novih teritorija.

IN Kenozoik ere (njegova starost je otprilike 67 miliona godina), moderne kritosjemenjače i golosjemenke dominiraju na Zemlji, a biljke više spore prolaze kroz biološku regresiju.

Ulaznica broj 2

1. Izmjena plinova u plućima i tkivima

Između tijela i okoline se neprestano odvija razmjena plinova: kisik, neophodan za disimilaciju, ulazi u tijelo, a ugljični dioksid koji nastaje kao rezultat oksidacije organskih tvari uklanja se iz tijela. Unos kisika i uklanjanje ugljičnog dioksida osiguravaju respiratorni organi. Dišni putevi su nosna šupljina, nazofarinks, larinks, dušnik, bronhi. Glavni respiratorni organ su pluća. Upravo u plućnim alveolama odvija se izmjena plinova između atmosferskog zraka i krvi.

Alveole su plućne vezikule čiji se zidovi sastoje od jednog sloja epitelnih ćelija. Gusto su isprepleteni kapilarima. Koncentracija ugljičnog dioksida u krvi je veća nego u zraku, a koncentracija kisika je manja, pa se ugljični dioksid iz krvi kreće u alveole, a kisik iz alveola u krv. Proces se nastavlja sve dok se ne postigne ravnoteža.

U krvi se kisik spaja s hemoglobinom crvenih krvnih zrnaca i formira oksihemoglobin. Krv postaje arterijska. Ćelije tijela kontinuirano troše kisik. Zbog toga kiseonik iz krvi prelazi u ćelije tkiva, a oksihemoglobin se ponovo pretvara u hemoglobin. U mitohondrijima, korištenjem kisika, dolazi do oksidacije organskih tvari (glavni izvor energije u tijelu su ugljikohidrati), oslobađa se energija koja ide u sintezu ATP-a - univerzalnog akumulatora energije u stanicama.

Ugljični dioksid iz stanica ulazi u krv. Tako se u tkivima organa arterijska krv pretvara u vensku krv. Dio ugljičnog dioksida reagira s hemoglobinom kako bi se formirao karbhemoglobin, ali većina ugljičnog dioksida (oko 2/3) reagira s plazma vodom. Ovu reakciju katalizira enzim karboanhidraza. Ovisno o razini ugljičnog dioksida u krvi, ovaj enzim može ubrzati ili usporiti reakciju. Kada se ugljični dioksid spoji s vodom, nastaje ugljična kiselina koja se disocira i formira H+ kation i HCO3– anion. Ovaj anjon putuje s krvlju do pluća, gdje se oslobađa ugljični dioksid.

U reakciji s ugljičnim monoksidom (CO), hemoglobin stvara karboksihemoglobin, a pri interakciji s dušičnim oksidom ili nekim lijekovima methemoglobin; ovi oblici hemoglobina ne mogu vezati kiseonik, pa može doći do smrti. Sadržaj hemoglobina u krvi muškaraca je 130-160 g/l, a kod žena 120-140 g/l. Sa smanjenjem sadržaja hemoglobina javlja se anemija - stanje u kojem tkiva ne primaju dovoljno kisika.

Normalno, sadržaj kiseonika, ugljen-dioksida i azota u udahnutom vazduhu iznosi 20,94%, 0,03% i 79,03% respektivno. U izdahnutom zraku sadržaj kisika se smanjuje na 16,3%, a ugljični dioksid se povećava na 4%. Sadržaj dušika se manje mijenja (povećava se na 79,7%).

Prolaz zraka kroz pluća osigurava se udahom i izdisajem. Udisanje je posljedica kontrakcije vanjskih interkostalnih mišića, uslijed čega se rebra dižu. Kada udišete, mišićna vlakna dijafragme se skupljaju, kupola dijafragme postaje ravnija i spušta se. Volumen prsne šupljine se povećava zbog promjene njene veličine, posebno u vertikalnom smjeru. Pluća prate pokrete grudnog koša. To se objašnjava činjenicom da su pluća od zidova grudnog koša odvojena pleuralnom šupljinom - prostorom nalik prorezu između parijetalne pleure (ona oblaže unutrašnju površinu grudnog koša) i visceralne pleure (prekriva spoljna površina pluća). Pleuralna šupljina je ispunjena pleuralnom tečnošću. Kada udišete, pritisak u pleuralnoj šupljini se smanjuje, volumen pluća se povećava, pritisak u njima se smanjuje i zrak ulazi u pluća. Kada izdišete, respiratorni mišići se opuštaju, volumen grudnog koša se smanjuje, pritisak u pleuralnoj šupljini lagano raste, rastegnuto plućno tkivo se skuplja, pritisak raste i zrak izlazi iz pluća. Dakle, promjena volumena pluća nastaje pasivno, a uzrokovana je promjenama volumena prsne šupljine i pritiska u pleuralnoj fisuri i unutar pluća.

Količina vazduha koja ulazi u pluća tokom tihog udisaja i izdiše se tokom tihog izdisaja naziva se plimni volumen (otprilike 500 cm3). Volumen zraka koji se može izdahnuti nakon najdubljeg udaha naziva se vitalni kapacitet pluća (otprilike 3000-4500 cm3). Kapacitet pluća važan je pokazatelj ljudskog zdravlja.

2. Jednoćelijske biljke i životinje. Osobine staništa, strukture i životne aktivnosti. Uloga u prirodi i životu čovjeka

Jednoćelijski organizmi su organizmi čije se tijelo sastoji od jedne ćelije. Mogu biti prokarioti (bakterije i modrozelene alge, ili cijanobakterije), tj. nemaju formirano jezgro (funkciju jezgra obavlja nukleoid - molekul DNK presavijen u prsten), ali mogu biti i eukarioti, tj. imaju formirano jezgro.

Jednoćelijski eukariotski organizmi uključuju mnoge zelene i neke druge alge, kao i sve predstavnike tipa Protozoa. Opšti strukturni plan i skup organela kod jednoćelijskih eukariota su slični ćelijama višećelijskih organizama, ali su funkcionalne razlike veoma značajne.

Jednoćelijski organizmi kombinuju svojstva i ćelije i nezavisnog organizma. Mnogi jednoćelijski organizmi formiraju kolonije. Višećelijski organizmi su evoluirali od jednoćelijskih organizama u procesu evolucije.

Najjednostavnija struktura su jednoćelijske plavo-zelene alge. Njihove ćelije nemaju jezgro ili plastide, slične su bakterijskim ćelijama. Na osnovu toga se klasifikuju kao cijanobakterije. Pigmenti (hlorofil, karoten) su otopljeni u njihovom vanjskom sloju citoplazme - hromatoplazmi. Ove alge su se pojavile u Arheju i bile su prvi organizmi na Zemlji koji su proizvodili kiseonik tokom fotosinteze. Plavo-zelene alge mogu formirati i višećelijske oblike - filamente.

Među zelenim algama, jednoćelijski oblici uključuju Chlamydomonas, Chlorella i Pleurococcus. Jednoćelijske alge mogu formirati kolonije (na primjer, Volvox).

Dijatomeje su također mikroskopske jednoćelijske alge koje mogu formirati kolonije.

Jednoćelijske alge najčešće žive u vodi (Chlamydomonas u slatkim vodama, a Chlorella u slatkoj i morskoj vodi), ali mogu živjeti i u tlu (npr. Chlorella, dijatomeje), a mogu živjeti i na kori drveće (pleurococcus). Neke alge žive čak i na površini leda i snijega (neke Chlamydomonas, na primjer, Chlamydomonas snijeg). Na Antarktiku dijatomeje formiraju gustu smeđu prevlaku na donjoj strani leda.

Jednoćelijske protozoe čine potkraljevstvo Animalia. Većina ćelija ima jedno jezgro, ali postoje i višejezgarni oblici. Na vrhu membrane, mnoge protozoe imaju ljusku ili ljusku. Kreću se uz pomoć organela kretanja - flagela, cilija, a mogu formirati pseudopodije (psepodode).

Većina protozoa su heterotrofi. Čestice hrane se probavljaju u probavnim vakuolama. Osmotski pritisak u ćeliji se reguliše kontraktilnim vakuolama: preko njih se uklanja višak vode. Takve vakuole su karakteristične za slatkovodne protozoe. Metabolički proizvodi se izlučuju iz tijela protozoa zajedno s vodom. Međutim, glavna funkcija izlučivanja se provodi kroz cijelu površinu ćelije.

Protozoe imaju i aseksualnu i seksualnu reprodukciju.

Ovi jednoćelijski organizmi reagiraju na utjecaje okoline: imaju pozitivne i negativne taksije (na primjer, cilijat papuče ima negativnu kemotaksu - udaljava se od kristala soli smještenog u vodu).

Mnoge protozoe su sposobne za encistaciju. Encistiranje omogućava preživljavanje u nepovoljnim uslovima i pospešuje širenje protozoa.

Značaj jednoćelijskih algi u prirodi direktno je povezan sa njihovim načinom života. Ovi organizmi sintetiziraju organsku tvar, otpuštaju kisik u atmosferu, apsorbiraju ugljični dioksid, karika su u cjelokupnom lancu ishrane, učestvuju u formiranju tla, pročišćavaju vodena tijela i mogu ući u simbiozu s drugim organizmima (na primjer, klorela je fikobiont lišajeva). Odumrle jednoćelijske alge dijatomeja formirale su debele naslage stijena - dijatomita, a na dnu mora - dijatomejske muljke. Jednoćelijske plavo-zelene i zelene alge mogu uzrokovati cvjetanje vode.

Ljudi naširoko koriste jednostanične alge i njihove produkte metabolizma. Dakle, sposobnost jednoćelijskih zelenih algi da apsorbiraju organske tvari preko cijele površine ćelije koristi se za čišćenje vodenih tijela; sposobnost hlorele da sintetiše velike količine proteina, masnih ulja i vitamina koristi se u industrijskoj proizvodnji hrane za životinje; Sposobnost iste hlorele da oslobodi mnogo kiseonika tokom fotosinteze koristi se za regeneraciju vazduha u zatvorenim prostorima (na primer, u svemirskim brodovima, podmornicama). Neke plavo-zelene alge se koriste kao đubrivo jer... sposobne su da fiksiraju dušik, a alge poput spiruline se koriste kao dodatak hrani.

Značaj protozoa je djelimično sličan značaju jednoćelijskih algi. Protozoe također učestvuju u formiranju tla i služe za čišćenje vodenih tijela, jer hrane se bakterijama i raspadajućim materijama. Mnoge protozoe su pokazatelji čistoće vode. Naslage krečnjaka formiraju školjke protozoa (morski sarkoidi); oni također služe kao indikatori u istraživanju nafte i drugih minerala. Protozoe, kao i jednoćelijske alge, važna su karika u ciklusu tvari.

Protozoe i jednoćelijske alge važni su objekti naučnih istraživanja. Koriste se u citološkim, genetskim, biofizičkim, fiziološkim i drugim studijama.

Nastavlja se

* Ovdje je autor napravio nekoliko netačnosti.
1. Više spore biljke nisu carstvo, već skupna grupa biljaka koja nema taksonomski rang (isto kao npr. tetrapodi(četvoronožaci), tj. svi kičmenjaci imaju četiri petoprsta uda.
2. Pečurke ne pripadaju biljnom carstvu;
3. Krajem devona pojavile su se sve do sada poznate biljne podjele osim kritosjemenjača (tj. Briofiti, Likofiti, Preslice, Paprati, Golosjemenke). Bilješka ed.

Metabolizam i energija, odnosno metabolizam, je skup kemijskih i fizičkih transformacija tvari i energije koje se dešavaju u živom organizmu i osiguravaju njegovu vitalnu aktivnost. Metabolizam materije i energije čini jedinstvenu celinu i podleže zakonu održanja materije i energije.

Metabolizam se sastoji od procesa asimilacije i disimilacije. Asimilacija (anabolizam)- proces apsorpcije supstanci od strane tijela, koji troši energiju. disimilacija (katabolizam)- proces razgradnje složenih organskih spojeva koji nastaje oslobađanjem energije.

Jedini izvor energije za ljudsko tijelo je oksidacija organskih tvari koje se isporučuju hranom. Kada se prehrambeni proizvodi razbiju na svoje finalne elemente – ugljični dioksid i vodu – oslobađa se energija čiji dio ide u mehanički rad mišića, drugi dio se koristi za sintezu složenijih spojeva ili se akumulira u posebnim visokoenergetskim spojeva.

Makroergijska jedinjenja su tvari čiji razgradnju prati oslobađanje velike količine energije. U ljudskom organizmu ulogu visokoenergetskih jedinjenja obavljaju adenozin trifosforna kiselina (ATP) i kreatin fosfat (CP).

METABOLIZAM PROTEINA.

Proteini(proteini) su visokomolekularna jedinjenja izgrađena od aminokiselina. Funkcije:

Strukturna ili plastična funkcija je da su proteini glavna komponenta svih ćelija i međustaničnih struktura. Katalitički ili enzimski Funkcija proteina je njihova sposobnost da ubrzaju biohemijske reakcije u tijelu.

Zaštitna funkcija proteini se manifestiraju u formiranju imunoloških tijela (antitijela) kada strani protein (na primjer, bakterija) uđe u tijelo. Osim toga, proteini vezuju toksine i otrove koji uđu u organizam, te osiguravaju zgrušavanje krvi i zaustavljaju krvarenje u slučaju rana.

Transportna funkcija uključuje prijenos mnogih tvari. Najvažnija funkcija proteina je prijenos nasledna svojstva , u kojem vodeću ulogu imaju nukleoproteini. Postoje dvije glavne vrste nukleinskih kiselina: ribonukleinske kiseline (RNA) i deoksiribonukleinske kiseline (DNK).

Regulatorna funkcija proteini su usmjereni na održavanje bioloških konstanti u tijelu.

Energetska uloga Proteini su odgovorni za osiguravanje energije za sve životne procese u tijelu životinja i ljudi. Kada se oksidira 1 g proteina, u prosjeku se oslobađa energija jednaka 16,7 kJ (4,0 kcal).

Potrebe za proteinima. Tijelo se neprestano razgrađuje i sintetiše proteine. Jedini izvor sinteze novih proteina su proteini hrane. U probavnom traktu, proteini se razlažu enzimima u aminokiseline i apsorbiraju se u tankom crijevu. Od aminokiselina i jednostavnih peptida, stanice sintetiziraju vlastiti protein koji je svojstven samo datom organizmu. Proteini se ne mogu zamijeniti drugim hranjivim tvarima, jer je njihova sinteza u tijelu moguća samo iz aminokiselina. Istovremeno, proteini mogu zamijeniti masti i ugljikohidrate, odnosno koristiti za sintezu ovih spojeva.

Biološka vrijednost proteina. Neke aminokiseline se ne mogu sintetizirati u ljudskom tijelu i moraju se isporučiti hranom u gotovom obliku. Ove aminokiseline se obično nazivaju nezamjenjiv ili od vitalnog značaja. Tu spadaju: valin, metionin, treonin, leucin, izoleucin, fenilalanin, triptofan i lizin, a kod djece i arginin i histidin. Nedostatak esencijalnih kiselina u hrani dovodi do poremećaja u metabolizmu proteina u organizmu. Neesencijalne aminokiseline se uglavnom sintetiziraju u tijelu.

Proteini koji sadrže sve potrebne aminokiseline se nazivaju biološki kompletan. Najveća biološka vrijednost proteina je mlijeko, jaja, riba i meso. Biološki deficitarni proteini su oni kojima nedostaje barem jedna aminokiselina koja se ne može sintetizirati u tijelu. Nepotpuni proteini su proteini iz kukuruza, pšenice i ječma.

Balans azota. Bilans dušika je razlika između količine dušika sadržanog u ljudskoj hrani i njegovog nivoa u izlučevinama.

Balans azota- stanje u kojem je količina izlučenog azota jednaka količini unesenoj u organizam. Ravnoteža dušika se opaža kod zdrave odrasle osobe.

Pozitivan balans azota- stanje u kojem je količina dušika u tjelesnim izlučevinama znatno manja od sadržaja u hrani, odnosno uočava se zadržavanje dušika u organizmu. Pozitivan balans azota uočava se kod dece zbog povećanog rasta, kod žena u trudnoći, tokom intenzivnog sportskog treninga koji dovodi do povećanja mišićnog tkiva, prilikom zarastanja masivnih rana ili oporavka od teških bolesti.

Nedostatak azota(negativna ravnoteža dušika) se opaža kada je količina oslobođenog dušika veća od njegovog sadržaja u hrani koja ulazi u tijelo. Negativni dušikravnoteža se uočava tokom proteinskog gladovanja, grozničavih stanja i poremećaja neuroendokrine regulacije metabolizma proteina.

Razgradnja proteina i sinteza ureje. Najvažniji azotni proizvodi razgradnje proteina, koji se izlučuju urinom i znojem, su urea, mokraćna kiselina i amonijak.

METABOLIZAM MASTI.

Masti su podijeljene on jednostavnih lipida(neutralne masti, voskovi), kompleksnih lipida(fosfolipidi,glikolipidi, sulfolipidi) i steroidi(holesterol iitd.). Najveći dio lipida u ljudskom tijelu predstavljaju neutralne masti. Neutralne masti Ljudska hrana je važan izvor energije. Kada se 1 g masti oksidira, oslobađa se 37,7 kJ (9,0 kcal) energije.

Dnevna potreba odrasle osobe za neutralnom masnoćom je 70-80 g, za djecu od 3-10 godina - 26-30 g.

Energetski neutralne masti mogu se zamijeniti ugljikohidratima. Međutim, postoje nezasićene masne kiseline - linolna, linolenska i arahidonska, koje nužno moraju biti sadržane u ljudskoj ishrani, tzv. Ne zamjenjivo podebljano kiseline.

Neutralne masti koje čine hranu i ljudska tkiva predstavljene su uglavnom trigliceridima koji sadrže masne kiseline - palmitinsku,stearinska, oleinska, linolna i linolenska.

Jetra igra važnu ulogu u metabolizmu masti. Jetra je glavni organ u kojem dolazi do stvaranja ketonskih tijela (beta-hidroksimaslačna kiselina, acetosirćetna kiselina, aceton). Ketonska tijela se koriste kao izvor energije.

Fosfo- i glikolipidi se nalaze u svim ćelijama, ali uglavnom u nervnim ćelijama. Jetra je praktično jedini organ koji održava nivo fosfolipida u krvi. Kolesterol i drugi steroidi mogu se dobiti iz hrane ili sintetizirati u tijelu. Glavno mjesto sinteze holesterola je jetra.

U masnom tkivu neutralna mast se taloži u obliku triglicerida.

Formiranje masti iz ugljikohidrata. Prekomjeran unos ugljikohidrata iz hrane dovodi do taloženja masti u tijelu. Normalno, kod ljudi, 25-30% ugljikohidrata u hrani se pretvara u masti.

Formiranje masti iz proteina. Proteini su plastični materijali. Samo u ekstremnim okolnostima proteini se koriste u energetske svrhe. Pretvaranje proteina u masne kiseline najvjerovatnije se događa stvaranjem ugljikohidrata.

METABOLIZAM UGLJIKOHIDRATA.

Biološka uloga ugljikohidrata za ljudski organizam određena je prvenstveno njihovom energetskom funkcijom. Energetska vrijednost 1 g ugljikohidrata je 16,7 kJ (4,0 kcal). Ugljikohidrati su direktan izvor energije za sve stanice u tijelu i obavljaju plastične i potporne funkcije.

Dnevne potrebe odrasle osobe za ugljikohidratima su otprilike 0,5 kg. Najveći dio njih (oko 70%) oksidira se u tkivima u vodu i ugljični dioksid. Oko 25-28% glukoze u ishrani pretvara se u masnoću, a samo 2-5% se sintetiše u glikogen – rezervni ugljeni hidrat organizma.

Jedini oblik ugljikohidrata koji se može apsorbirati su monosaharidi. Apsorbiraju se uglavnom u tankom crijevu i krvotokom se prenose do jetre i tkiva. Glikogen se sintetizira iz glukoze u jetri. Ovaj proces se zove glikogeneza. Glikogen se može razgraditi u glukozu. Ovaj fenomen se zove glikogenoliza. U jetri je moguće novo stvaranje ugljikohidrata iz proizvoda njihovog razgradnje (pirogrožđana ili mliječna kiselina), kao i iz produkata razgradnje masti i bjelančevina (keto kiselina), što se označava kao glikoneogeneza. Glikogeneza, glikogenoliza i glukoneogeneza su usko povezani procesi koji se odvijaju u jetri koji osiguravaju optimalne razine šećera u krvi.

U mišićima, kao iU jetri se sintetiše glikogen. Razgradnja glikogena je jedan od izvora energije za kontrakciju mišića. Kada se mišićni glikogen razgradi, proces nastavlja do stvaranja pirogrožđane i mliječne kiseline. Ovaj proces se zove glikoliza. U fazi mirovanja dolazi do ponovne sinteze glikogena iz mliječne kiseline u mišićnom tkivu.

Mozak sadrži male rezerve ugljikohidrata i zahtijeva stalnu opskrbu glukozom. Glukoza se u moždanom tkivu pretežno oksidira, a mali dio se pretvara u mliječnu kiselinu. Potrošnja energije mozga pokriva se isključivo ugljikohidratima. Smanjenje opskrbe mozga glukozom praćeno je promjenama u metaboličkim procesima u nervnom tkivu i poremećenom funkcijom mozga.

Stvaranje ugljikohidrata iz proteina i masti (glikoneogeneza). Kao rezultat transformacije aminokiselina, prilikom oksidacije masnih kiselina nastaje pirogrožđana kiselina, nastaje acetil koenzim A, koji se može pretvoriti u pirogrožđanu kiselinu, prekursor glukoze. Ovo je najvažniji opći put za biosintezu ugljikohidrata.

Postoji bliska fiziološka veza između dva glavna izvora energije – ugljikohidrata i masti. Povećanje glukoze u krvi povećava biosintezu triglicerida i smanjuje razgradnju masti u masnom tkivu. Manje slobodnih masnih kiselina ulazi u krv. Ako dođe do hipoglikemije, inhibira se proces sinteze triglicerida, ubrzava se razgradnja masti, a slobodne masne kiseline ulaze u krv u velikim količinama.

RAZMJENA VODE-SOLI.

Svi hemijski i fizičko-hemijski procesi koji se odvijaju u organizmu odvijaju se u vodenoj sredini. Voda obavlja sljedeće važne funkcije u tijelu: funkcije: 1) služi kao rastvarač za hranu i metabolizam; 2) prevozi materije rastvorene u njemu; 3) smanjuje trenje između dodirnih površina u ljudskom tijelu; 4) učestvuje u regulaciji telesne temperature zbog visoke toplotne provodljivosti i velike toplote isparavanja.

Ukupan sadržaj vode u organizmu odraslog čovjeka je 50 —60% od svoje mase, odnosno dosega 40—45 l.

Uobičajeno je vodu dijeliti na intracelularnu, unutarćelijsku (72%) i vanćelijsku, vanćelijsku (28%). Ekstracelularna voda se nalazi unutar vaskularnog kreveta (kao dio krvi, limfe, likvora) i u međućelijskom prostoru.

Voda ulazi u tijelo kroz probavni trakt u obliku tekućine ili vode koja se nalazi u gustom oblikuprehrambeni proizvodi. Dio vode se formira u samom tijelu tokom metaboličkog procesa.

Kada postoji višak vode u tijelu, postoji opšta prekomerna hidratacija(trovanje vodom), pri manjku vode dolazi do poremećaja metabolizma. Gubitak od 10% vode dovodi do stanja dehidracija(dehidracija), smrt nastupa kada se izgubi 20% vode.

Zajedno sa vodom u organizam ulaze i minerali (soli). Near 4% Suva masa hrane treba da se sastoji od mineralnih jedinjenja.

Važna funkcija elektrolita je njihovo učešće u enzimskim reakcijama.

Natrijum osigurava postojanost osmotskog tlaka ekstracelularne tekućine, učestvuje u stvaranju bioelektričnog membranskog potencijala, te u regulaciji kiselinsko-baznog stanja.

Kalijum obezbjeđuje osmotski pritisak intracelularne tečnosti, stimuliše stvaranje acetilholina. Nedostatak jona kalija inhibira anaboličke procese u tijelu.

Hlor je također najvažniji anjon u ekstracelularnoj tekućini, osiguravajući konstantan osmotski pritisak.

Kalcijum i fosfor nalaze se uglavnom u koštanom tkivu (preko 90%). Sadržaj kalcijuma u plazmi i krvi jedna je od bioloških konstanti, jer i male promjene u nivou ovog jona mogu dovesti do teških posljedica po organizam. Smanjenje razine kalcija u krvi uzrokuje nevoljne kontrakcije mišića, konvulzije, a smrt nastaje zbog zastoja disanja. Povećanje sadržaja kalcija u krvi praćeno je smanjenjem ekscitabilnosti nervnog i mišićnog tkiva, pojavom pareze, paralize i stvaranjem bubrežnih kamenaca. Kalcijum je neophodan za izgradnju kostiju, pa se mora u organizam uneti hranom u dovoljnim količinama.

Fosfor sudjeluje u metabolizmu mnogih tvari, jer je dio visokoenergetskih spojeva (na primjer, ATP). Taloženje fosfora u kostima je od velike važnosti.

Iron dio je hemoglobina i mioglobina, koji su odgovorni za tkivno disanje, kao i enzima uključenih u redoks reakcije. Nedovoljan unos gvožđa u organizam remeti sintezu hemoglobina. Smanjenje sinteze hemoglobina dovodi do anemije (anemije). Dnevne potrebe odrasle osobe za gvožđem su 10-30 mcg.

Jod nalazi se u organizmu u malim količinama. Međutim, njen značaj je veliki. To je zbog činjenice da je jod dio hormona štitnjače, koji imaju izražen učinak na sve metaboličke procese, rasti razvoj organizma.

Obrazovanje i potrošnja energije.

Energija koja se oslobađa pri razgradnji organskih supstanci akumulira se u obliku ATP-a, čija se količina u tkivima tijela održava na visokom nivou. ATP se nalazi u svakoj ćeliji tijela. Najveća količina se nalazi u skeletnim mišićima - 0,2-0,5%. Svaka ćelijska aktivnost uvijek se tačno poklapa sa razgradnjom ATP-a.

Uništeni ATP molekuli se moraju obnoviti. To se događa zbog energije koja se oslobađa prilikom razgradnje ugljikohidrata i drugih tvari.

Količina energije koju tijelo troši može se suditi po količini topline koju odaje vanjskoj sredini.

Metode mjerenja utroška energije (direktna i indirektna kalorimetrija).

Respiratorni koeficijent.

Direktna kalorimetrija zasniva se na direktnom određivanju toplote koja se oslobađa tokom života tela. Osoba je smještena u posebnu kalorimetrijsku komoru, u kojoj se uzima u obzir cjelokupna količina topline koju odaje ljudsko tijelo. Toplotu koju proizvodi tijelo apsorbira voda koja teče kroz sistem cijevi položenih između zidova komore. Metoda je vrlo glomazna i može se koristiti u posebnim naučnim institucijama. Kao rezultat toga, oni se široko koriste u praktičnoj medicini. indirektna metoda kalorimetrija. Suština ove metode je da se prvo određuje volumen plućne ventilacije, a zatim količina apsorbiranog kisika i oslobođenog ugljičnog dioksida. Omjer volumena oslobođenog ugljičnog dioksida i zapremine apsorbiranog kisika naziva se respiratorni kvocijent . Vrijednost respiratornog koeficijenta može se koristiti za suđenje prirode oksidiranih tvari u tijelu.

Nakon oksidacije ugljikohidrati respiratorni kvocijent je 1 jer za potpunu oksidaciju 1 molekula glukoze Potrebno je 6 molekula kiseonika da dođu do ugljičnog dioksida i vode, a oslobađa se 6 molekula ugljičnog dioksida:

S 6 N12O 6 +60 2 =6S0 2 +6N 2 0

Respiratorni koeficijent za oksidaciju proteina je 0,8, za oksidaciju masti - 0,7.

Određivanje potrošnje energije izmenom gasa. Količinatoplina koja se oslobađa u tijelu kada se potroši 1 litar kisika - kalorijski ekvivalent kiseonika - zavisi od toga koje supstance kiseonik koristi za oksidaciju. Kalorijski ekvivalent kiseonik tokom oksidacije ugljikohidrata jednaka je 21,13 kJ (5,05 kcal), proteini— 20,1 kJ (4,8 kcal), masti - 19,62 kJ (4,686 kcal).

Potrošnja energije kod ljudi se određuje na sljedeći način. Osoba diše 5 minuta kroz nastavak za usta postavljen u usta. Usnik, spojen na vrećicu od gumirane tkanine, ima ventili Oni su ovako raspoređeni Šta čovek slobodno diše atmosferski vazduh i izdiše vazduh u vreću. Koristeći gas sati izmjerite volumen izdahnutog daha zrak. Pokazatelji plinskog analizatora određuju postotak kisika i ugljičnog dioksida u zraku koji osoba udiše i izdahne. Zatim se izračunavaju količine apsorbiranog kisika i oslobođenog ugljičnog dioksida, kao i respiratorni kvocijent. Koristeći odgovarajuću tabelu, na osnovu respiratornog koeficijenta određuje se kalorijski ekvivalent kiseonika i utvrđuje se potrošnja energije.

Bazalni metabolizam i njegov značaj.

BX- minimalna količina energije neophodna za održavanje normalnog funkcionisanja organizma u stanju potpunog mirovanja, isključujući sve unutrašnje i spoljašnje uticaje koji mogu povećati nivo metaboličkih procesa. Osnovni metabolizam se utvrđuje ujutro na prazan želudac (12-14 sati nakon posljednjeg obroka), u ležećem položaju, uz potpunu relaksaciju mišića, u temperaturnim komfornim uslovima (18-20°C). Osnovni metabolizam izražava se količinom energije koju tijelo oslobađa (kJ/dan).

U stanju potpunog fizičkog i psihičkog mira tijelo troši energije na: 1) hemijske procese koji se stalno dešavaju; 2) mehanički rad pojedinih organa (srce, respiratorni mišići, krvni sudovi, creva i dr.); 3) stalna aktivnost žlezno-sekretornog aparata.

Osnovni metabolizam zavisi od starosti, visine, telesne težine i pola. Najintenzivniji bazalni metabolizam na 1 kg tjelesne težine opažen je kod djece. Kako se tjelesna težina povećava, bazalni metabolizam se povećava. Prosječna bazalna stopa metabolizma za zdravu osobu je približno 4,2 kJ (1 kcal) na 1 sat po 1 kg težine tijelo.

U pogledu potrošnje energije u mirovanju, tjelesna tkiva su heterogena. Unutrašnji organi aktivnije troše energiju, a mišićno tkivo manje aktivno.

Intenzitet bazalnog metabolizma u masnom tkivu je 3 puta manji nego u ostatku ćelijske mase tijela. Mršavi ljudi proizvode više toplote po kgtjelesne težine od pune.

Žene imaju niži bazalni metabolizam od muškaraca. To je zbog činjenice da žene imaju manju masu i tjelesnu površinu. Prema Rubnerovom pravilu, bazalni metabolizam je približno proporcionalan površini tijela.

Uočene su sezonske fluktuacije u vrijednosti bazalnog metabolizma – u proljeće se povećava, a zimi smanjuje. Mišićna aktivnost uzrokuje povećanje metabolizma srazmjerno težini obavljenog posla.

Značajne promjene u bazalnom metabolizmu uzrokovane su disfunkcijama organa i sistema tijela. Uz povećanu funkciju štitnjače, malariju, trbušni tifus, tuberkulozu, praćenu groznicom, bazalni metabolizam se povećava.

Potrošnja energije tokom fizičke aktivnosti.

Tokom mišićnog rada, potrošnja energije tijela značajno se povećava. Ovo povećanje troškova energije predstavlja povećanje rada, koje je veće što je rad intenzivniji.

U poređenju sa spavanjem, potrošnja energije se povećava za 3 puta kada hodate polako, a za više od 40 puta kada trčite na kratke udaljenosti tokom takmičenja.

Tokom kratkotrajnog vježbanja energija se troši oksidacijom ugljikohidrata. Tokom dugotrajnog vježbanja mišića tijelo razgrađuje uglavnom masti (80% sve potrebne energije). Kod treniranih sportista, energija mišićnih kontrakcija obezbeđuje se isključivo oksidacijom masti. Za osobu koja se bavi fizičkim radom troškovi energije rastu proporcionalno intenzitetu rada.

ISHRANA.

Nadoknada tjelesnih energetskih troškova odvija se kroz hranjive tvari. Hrana treba da sadrži proteine, ugljene hidrate, masti, mineralne soli i vitamine u malim količinama iu pravilnom odnosu. Probavljivosthranljive materije zaviseo individualnim karakteristikama i stanju organizma, o količini i kvalitetu hrane, odnosu njenih različitih komponenti i načinu pripreme. Biljna hrana je manje probavljiva od životinjskih proizvoda jer biljna hrana sadrži više vlakana.

Proteinska dijeta pospješuje apsorpciju i svarljivost nutrijenata. Kada u hrani prevladavaju ugljikohidrati, smanjuje se apsorpcija proteina i masti. Zamjena biljnih proizvoda proizvodima životinjskog porijekla pospješuje metaboličke procese u tijelu. Ako umjesto biljnih dajete proteine ​​iz mesa ili mliječnih proizvoda, a umjesto raženog kruha pšenični, tada se probavljivost prehrambenih proizvoda značajno povećava.

Dakle, da bi se osigurala pravilna ishrana ljudi, potrebno je voditi računa o stepenu apsorpcije hrane u organizmu. Osim toga, hrana mora nužno sadržavati sve esencijalne (esencijalne) nutrijente: proteine ​​i esencijalne aminokiseline, vitamine,visoko nezasićenih masnih kiselina, minerala i vode.

Najveći dio hrane (75-80%) čine ugljikohidrati i masti.

Dijeta- količina i sastav prehrambenih proizvoda potrebnih osobi dnevno. Mora nadoknaditi dnevnu potrošnju energije tijela i uključiti sve hranjive tvari u dovoljnim količinama.

Za sastavljanje obroka hrane potrebno je poznavati sadržaj proteina, masti i ugljikohidrata u namirnicama i njihovu energetsku vrijednost. Uz ove podatke moguće je kreirati naučno utemeljenu ishranu za ljude različite starosti, pola i zanimanja.

Ishrana i njen fiziološki značaj. Neophodno je pridržavati se određene dijete i pravilno je organizovati: stalni sati obroka, odgovarajući razmaci između njih, raspored dnevne ishrane tokom dana. Uvek treba jesti u određeno vreme, najmanje 3 puta dnevno: doručak, ručak i večera. Energetska vrijednost doručka treba da bude oko 30% ukupne ishrane, ručka - 40-50%, a večere - 20-25%. Preporučljivo je večerati 3 sata prije spavanja.

Pravilna prehrana osigurava normalan fizički razvoj i mentalnu aktivnost, povećava performanse, reaktivnost i otpornost organizma na uticaje okoline.

Prema učenju I.P. Pavlova o uslovnim refleksima, ljudsko tijelo se prilagođava određenom vremenu jela: pojavljuje se apetit i počinju se oslobađati probavni sokovi. Pravilni intervali između obroka osiguravaju osjećaj sitosti tokom ovog vremena.

Jedenje tri puta dnevno je generalno fiziološko. Ipak, poželjna su četiri obroka dnevno, čime se povećava apsorpcija nutrijenata, posebno proteina, nema osjećaja gladi u intervalima između pojedinih obroka i održava se dobar apetit. U ovom slučaju energetska vrijednost doručka je 20%, ručka - 35%, popodnevne užine - 15%, večere - 25%.

Uravnoteženu ishranu. Ishrana se smatra racionalnom ako je potreba za hranom u potpunosti zadovoljena u kvantitativnom i kvalitativnom smislu, a svi troškovi energije su nadoknađeni. Podstiče pravilan rast i razvoj organizma, povećava njegovu otpornost na štetne uticaje spoljašnje sredine, podstiče razvoj funkcionalnih sposobnosti organizma i povećava intenzitet rada. Racionalna ishrana podrazumeva izradu obroka i načina ishrane u odnosu na različite populacije i uslove života.

Kao što je već rečeno, ishrana zdrave osobe zasniva se na dnevnim obrocima hrane. Dijeta i ishrana pacijenta naziva se dijeta. Svaki dijeta ima određene komponente ishrane i karakterišu ga sledeće karakteristike: 1) energetska vrednost; 2) hemijski sastav; 3) fizička svojstva (zapremina, temperatura, konzistencija); 4) dijeta.

Regulacija metabolizma i energije.

Uvjetne refleksne promjene u metabolizmu i energiji uočene su kod ljudi u stanjima prije početka i prije rada. Kod sportaša prije početka takmičenja, a kod radnika prije rada dolazi do povećanja metabolizma i tjelesne temperature, povećanja potrošnje kisika i oslobađanja ugljičnog dioksida. Može izazvati uslovljene refleksne promjene u metabolizmu, energije i termičke procese ljudi imaju verbalni stimulus.

Nervni uticaj metaboličkih i energetskih sistema procesa u organizmu izvodi se na nekoliko načina:

Direktan uticaj nervnog sistema (preko hipotalamusa, eferentnih nerava) na tkiva i organe;

Indirektni uticaj nervnog sistema krozhipofiza (somatotropin);

Indirektnouticaj nervnog sistema preko tropika hormoni hipofiza i periferne žlezde unutrašnje sekrecija;

Direktan uticajnervozan sistema (hipotalamusa) na aktivnost endokrinih žlijezda i preko njih na metaboličke procese u tkivima i organima.

Glavni odjel centralnog nervnog sistema koji reguliše sve vrste metaboličkih i energetskih procesa je hipotalamus. Izrazit uticaj na metaboličke procese i stvaranje toplote vrši unutrašnje žlezde sekrecija. Hormoni kore nadbubrežne žlijezde i štitne žlijezde u velikim količinama pojačavaju katabolizam, odnosno razgradnju proteina.

Tijelo jasno demonstrira blisko povezan utjecaj nervnog i endokrinog sistema na metaboličke i energetske procese. Dakle, ekscitacija simpatičkog nervnog sistema ne samo da ima direktan stimulativni efekat na metaboličke procese, već i povećava lučenje hormona štitnjače i nadbubrežne žlezde (tiroksina i adrenalina). Zbog toga se metabolizam i energija dodatno pojačavaju. Osim toga, sami ovi hormoni povećavaju tonus simpatičkog nervnog sistema. Značajne promjene u metabolizmu I do razmjene topline dolazi kada u tijelu postoji nedostatak hormona endokrinih žlijezda. Na primjer, nedostatak tiroksina dovodi do smanjenja bazalnog metabolizma. To je zbog smanjenja potrošnje kisika u tkivima i smanjenja proizvodnje topline. Kao rezultat, tjelesna temperatura se smanjuje.

Hormoni endokrinih žlijezda uključeni su u regulaciju metabolizma I energije, mijenjanje permeabilnosti ćelijskih membrana (insulin), aktiviranje enzimskih sistema tijela (adrenalin, glukagon itd.) i uticanje na njihovu biosintezu (glukokortikoidi).

Dakle, regulaciju metabolizma i energije provode nervni i endokrini sistemi, koji osiguravaju prilagođavanje tijela promjenjivim uvjetima okoline.

Disimilacija je kompleks kemijskih reakcija u kojima dolazi do postepenog razlaganja složenih organskih tvari na jednostavnije. Ovaj proces je praćen oslobađanjem energije čiji se značajan dio koristi u sintezi ATP-a.

Disimilacija u biologiji

Disimilacija je suprotan proces asimilacije. Početne tvari koje se razlažu su nukleinske kiseline, proteini, masti i ugljikohidrati. A konačni proizvodi su voda, ugljični dioksid i amonijak. U tijelu životinja proizvodi razgradnje se izlučuju kako se postupno akumuliraju. U biljkama se ugljični dioksid djelomično oslobađa, a amonijak se u potpunosti koristi tokom procesa asimilacije, služeći kao polazni materijal za biosintezu organskih spojeva.

Odnos između disimilacije i asimilacije omogućava tjelesnim tkivima da se stalno obnavljaju. Na primjer, u roku od 10 dana se obnovi polovina albuminskih stanica u ljudskoj krvi, a za 4 mjeseca sva crvena krvna zrnca su degenerirana. Odnos intenziteta dva suprotstavljena metabolička procesa zavisi od mnogo faktora. Ovo je faza razvoja tijela, i starost, i fiziološko stanje. Tijekom rasta i razvoja u tijelu prevladava asimilacija, kao rezultat toga nastaju nove ćelije, tkiva i organi, dolazi do njihove diferencijacije, odnosno povećava se tjelesna težina. U slučaju patologija i tokom gladovanja, proces disimilacije prevladava nad asimilacijom, a tijelo smanjuje težinu.

Klasifikacija organizama prema prirodi disimilacije

Svi organizmi se mogu podijeliti u dvije grupe, u zavisnosti od uslova pod kojima dolazi do disimilacije. To su aerobi i anaerobi. Prvima je potreban slobodan kiseonik za život, dok drugima nije potreban. U anaerobima se disimilacija odvija fermentacijom, što je enzimsko razlaganje organskih tvari bez kisika u jednostavnije. Na primjer, fermentacija mliječne kiseline ili alkohola.

Faze disimilacije u aerobnim organizmima: pripremna faza

Razgradnja organskih tvari u aerobima odvija se u tri koraka. Istovremeno se na svakoj od njih događa nekoliko specifičnih enzimskih reakcija.

Prva faza je pripremna. Glavna uloga u ovoj fazi pripada digestivnim enzimima koji se nalaze u gastrointestinalnom traktu kod višećelijskih organizama. Kod jednoćelijskih organizama - enzimi lizozoma. Tokom prve faze, proteini se razlažu na aminokiseline, masti se razlažu na glicerol i masne kiseline, polisaharidi se razlažu na monosaharide, a nukleinske kiseline na nukleotide.

Glikoliza

Druga faza disimilacije je glikoliza. Javlja se bez kiseonika. Biološka suština glikolize je da ona predstavlja početak razgradnje i oksidacije glukoze, što rezultira akumulacijom slobodne energije u obliku 2 molekula ATP. To se događa u toku nekoliko uzastopnih reakcija, čiji je krajnji rezultat stvaranje dva molekula piruvata i iste količine ATP-a iz jedne molekule glukoze. U obliku adenozin trifosforne kiseline se pohranjuje dio energije koja se oslobađa kao rezultat glikolize, a ostatak se raspršuje u obliku topline. Hemijska reakcija glikolize: C6H12O6 + 2ADP + 2P → 2C3H4O3 + 2ATP.

U uslovima nedostatka kiseonika u biljnim ćelijama i ćelijama kvasca, piruvirat se razlaže na dve supstance: etil alkohol i ugljen dioksid. Ovo je alkoholna fermentacija.

Količina energije koja se oslobađa tokom glikolize nije dovoljna za one organizme koji udišu kiseonik. Zato se u organizmu životinja i ljudi, pri teškim fizičkim naporima, u mišićima sintetiše laktat, koji služi kao rezervni izvor energije i akumulira se u obliku laktata. Karakterističan znak ovog procesa je pojava bolova u mišićima.

Faza kiseonika

Disimilacija je veoma složen proces, a treća faza kiseonika se takođe sastoji od dve uzastopne reakcije. Govorimo o Krebsovom ciklusu i oksidativnoj fosforilaciji.

Tokom disanja kiseonika, piruvirat se oksidira do konačnih proizvoda, a to su CO2 i H2O. U tom slučaju se oslobađa energija, pohranjena u obliku 36 ATP molekula. Tada ista energija osigurava sintezu organskih tvari u plastičnom volumenu. Evolucijski, nastanak ove faze je povezan sa akumulacijom molekularnog kiseonika u atmosferi i pojavom aerobnih organizama.

Mjesto implementacije (ćelijsko disanje) su unutrašnje membrane mitohondrija, unutar kojih se nalaze molekuli nosači koji prenose elektrone do molekularnog kisika. Energija stvorena u ovoj fazi djelomično se raspršuje u obliku topline, dok ostatak ide na stvaranje ATP-a.

Disimilacija u biologiji je reakcija koja izgleda ovako: C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + 38ATP.

Dakle, disimilacija je skup reakcija koje se javljaju zbog organskih supstanci koje je prethodno sintetizirala stanica i slobodnog kisika koji je dolazio iz vanjskog okruženja tijekom disanja.

Nutrient Value

U svim današnjim živim organizmima, od najprimitivnijih do najsloženijih - ljudskog tijela - metabolizam i energija su osnova života.

U ljudskom tijelu, u njegovim organima, tkivima, stanicama, odvija se kontinuirani proces stvaranja i stvaranja složenih supstanci. Istovremeno dolazi do propadanja i uništavanja složenih organskih tvari koje čine ćelije tijela.

Rad organa prati njihovo kontinuirano obnavljanje: neke ćelije umiru, druge ih zamjenjuju. Kod odrasle osobe 1/20 epitela kože, polovina svih epitelnih ćelija digestivnog trakta, oko 25 g krvi itd. umire i zamenjuje se u roku od 24 sata.

Rast i obnova tjelesnih stanica mogući su samo ako se kisik i hranjive tvari kontinuirano opskrbljuju u tijelu. Hranljivi sastojci su građevni blokovi plastika materijal od kojeg su izgrađena živa bića.

Za izgradnju novih ćelija organizma, njihovo kontinuirano obnavljanje, za rad organa kao što su srce, gastrointestinalni trakt, respiratorni aparat, bubrezi itd., kao i za rad čoveka potrebna je energija. Tijelo prima ovu energiju razgradnjom ćelijskih supstanci tokom metabolizma.

Dakle, hranjive tvari koje ulaze u tijelo služe ne samo kao plastika, građevinski materijal, već i kao izvor energije, tako neophodne za život.

Ispod metabolizam razumjeti ukupnost promjena kojima se tvari podvrgavaju od trenutka ulaska u probavni trakt do stvaranja konačnih produkata razgradnje koji se izlučuju iz tijela.

Asimilacija i disimilacija

Metabolizam je jedinstvo dva procesa: asimilacije i disimilacije. Kao rezultat procesa asimilacija Relativno jednostavni probavni proizvodi, ulazeći u ćelije, prolaze kroz hemijske transformacije uz učešće enzima i upoređuju se sa supstancama neophodnim za organizam. Disimilacija- razgradnju složenih organskih supstanci koje čine ćelije tijela. Neki od proizvoda razgradnje tijelo ponovo koristi, a neki se izlučuju iz tijela.

Proces disimilacije se odvija i uz učešće enzima. Tokom disimilacije oslobađa se energija. Zahvaljujući toj energiji grade se nove ćelije, obnavljaju stare, funkcioniše ljudsko srce, obavlja mentalni i fizički rad.

Procesi asimilacije i disimilacije su neodvojivi jedan od drugog. Kada se proces asimilacije intenzivira, posebno tokom rasta mladog organizma, pojačava se i proces disimilacije.

Transformacija supstanci

Hemijske transformacije prehrambenih supstanci počinju u probavnom traktu. Ovdje se složeni proteini, masti i ugljikohidrati razlažu na jednostavnije koji se mogu apsorbirati kroz crijevnu sluznicu i postati građevinski materijal tokom procesa asimilacije. Probava oslobađa malu količinu energije u probavnom traktu. Supstance primljene kao rezultat apsorpcije u krv i limfu dovode se u ćelije, gdje prolaze kroz velike promjene. Nastale složene organske tvari dio su stanica i sudjeluju u provedbi njihovih funkcija. Energija koja se oslobađa pri razgradnji ćelijskih supstanci koristi se za život organizma. Iz njega se oslobađaju metabolički produkti različitih organa i tkiva koje tijelo ne koristi.

Uloga enzima u intracelularnom metabolizmu

Glavni procesi transformacije supstanci odvijaju se unutar ćelija našeg tijela. Ovi procesi leže u osnovi intracelularno razmjena. Odlučujuću ulogu u unutarćelijskom metabolizmu imaju brojni ćelijski enzimi. Zahvaljujući njihovoj aktivnosti dolazi do složenih transformacija sa ćelijskim supstancama, unutarmolekularne kemijske veze u njima se prekidaju, što dovodi do oslobađanja energije. Reakcije oksidacije i redukcije su ovdje od posebnog značaja. Krajnji proizvodi oksidacijskih procesa u ćeliji su ugljični dioksid i voda. Uz učešće posebnih enzima, provode se druge vrste hemijskih reakcija u ćeliji.

Energija koja se oslobađa tokom ovih reakcija koristi se za izgradnju novih supstanci u ćeliji i za održavanje vitalnih procesa u tijelu. Glavna baterija i nosilac energije koji se koristi u mnogim sintetičkim procesima je adenozin trifosforna kiselina (ATP). ATP molekul sadrži tri ostatka fosforne kiseline. ATP se koristi u svim metaboličkim reakcijama koje zahtijevaju energiju. U molekulu ATP-a, kemijska veza s jednim ili dva ostatka fosforne kiseline se prekida, oslobađajući uskladištenu energiju (cijepanje jednog ostatka fosforne kiseline rezultira oslobađanjem oko 42.000 J po 1 grama molekula).