Робота всіх систем в організмі безперервна. У ньому постійно протікають складні хімічні реакції, що забезпечують нормальну життєдіяльність. Одним із найважливіших процесів є обмін речовин та енергії, тобто метаболізм.

Саме завдяки йому клітини зберігають сталість складу, ростуть, функціонують, а також оновлюються. Процес цей непростий і складається з двох видів обміну – пластичного та енергетичного, які, у свою чергу, мають кілька стадій.

Вконтакте

Однокласники

В організмі безперервно відбувається як розщеплення складних речовин на простіші, так і синтез необхідних сполук з різних елементів. В результаті першого типу реакцій, який називається енергетичним обміном, або катаболізмом, тіло людини одержує необхідну для нормального функціонування енергію. Але її частина витрачається створення нових сполук, які необхідні життєдіяльності. Такий процес зветься пластичного обміну, або анаболізму.

Енергетичний обмін

Катаболізм, званий також дисиміляцією, відбувається до того моменту, поки всі поживні речовини, що надійшли в організм, не розщепляться до вуглекислого газу, води або інших простих сполук, які вже не можна використовувати.

Цей процес аналогічний горінню, адже в результаті виділяються ті ж речовини. Але він відбувається з значно більшою швидкістю і не потребує високих температур. Крім того, важливою відмінністю є те, що енергія не переходить у теплову, щоб безповоротно розсіятися, а запасається для подальших потреб організму. Це робить процес неймовірно ефективним та унікальним.

Розпад речовин для отримання організмом енергії – це те, що характеризує енергетичний обмін у клітині. Відбувається він у кілька стадій:

• підготовча;
• неповна (анаеробне дихання);
• аеробне дихання.

Кожна з цих стадій має свої особливості та відіграє важливу роль у метаболізмі загалом. Далі буде докладніше розказано про кожну з них.

Підготовчий етап

Єдина зі стадій, що протікає у шлунково-кишковому тракті. Вона полягає у травленні, тобто розпаді складних органічних сполук на прості. Розпад у складних організмів здійснюється під дією травних ферментів, а у одноклітинних – за допомогою лізосом. При цьому білки розпадаються на амінокислоти, жири – на аліфатичні карбонові кислоти та гліцерин, вуглеводи – на сахариди, нуклеїнові кислоти – на нуклеотиди.

При всіх цих процесах додатково виділяється енергія у вигляді тепла, але не у найбільших кількостях. Далі процеси відбуваються на клітинному рівні.

Анаеробне дихання

Ця стадія називається також гліколізомстосовно царства тварин, або бродінням, якщо маються на увазі рослини та мікроорганізми. Весь процес відбувається у цитоплазмі клітин рахунок роботи ферментів.

Він продовжує попередню стадію тим, що з моносахариду, яким є глюкоза, виділяються ще простіші речовини - спирт і вуглекислий газ, а також кислоти.

Цей вид обміну універсальний всім організміві використовується навіть у повсякденному житті. Оскільки він протікає і в бактеріях, його широко застосовують у харчовій промисловості: дріжджі виробляють етиловий спирт, кисломолочні бактерії – молочну кислоту, а тваринні клітини – піровиноградну. У деяких мікроорганізмах виділяється ацетон та етанова кислота.

При цьому також виділяється енергія, частина якої запасається у двох молекулах аденозинтрифосфату (АТФ) і деяка кількість розсіюється з виділенням тепла. Але двох молекул АТФ недостатньо для повноцінної роботи організму, тому за анаеробним етапом піде кисневе розщеплення.

Аеробне дихання

Інші назви цього етапу - клітинне дихання, або кисневе розщеплення. Як очевидно з назви, процес неможливий без кисню, що у ролі окислювача продуктів розпаду глюкози. Крім кисню, у роботі бере участь фосфорна кислота та аденозиндифосфат (АДФ). Під дією ферментів вони без підвищення температури миттєво спалюють органічні речовини до вуглекислого газу та води.

Завдяки окисленню з однієї молекули речовини (утворилися на попередньому етапі молочна, піровиноградна кислоти і так далі) клітина отримує 18 АТФ, кожна з яких є потужним джерелом енергії. Цей етап відбувається в мітохондріях клітини і є найважливішим у всьому енергетичному обміні, оскільки забезпечує клітину великою кількістю АТФ.

Пластичний обмін

Пластичний обмін ще називається анаболізмом, асиміляцією та біосинтезом. Він є не менш важливою складовою метаболізму, адже саме пластичний обмін у клітині характеризується синтезом нових речовин, що забезпечує утворення ферментів, гормонів, а також білків, ліпідів та інших речовин, що беруть участь у побудові клітин, міжклітинного простору та інших складових організму. Так само, як і енергетичний обмін, він є складним та протікає у багатьох організмах. Далі будуть наведені приклади та процеси пластичного обміну.

• , який властивий рослинам, а також деяким бактеріям. Вони називаються автотрофами, оскільки здатні самостійно синтезувати необхідні життя органічні речовини з неорганічних сполук.
• Хемосинтез протікає у бактерій, які називаються хемотрофами. Вони також можуть забезпечувати себе необхідними органічними сполуками. Для їхньої життєдіяльності не потрібен кисень, вони використовують діоксид вуглецю.
• Біосинтез білків здійснюється у живих організмах. До них належать і гетеротрофи, які, на відміну двох попередніх згадуваних форм, нездатні самостійно забезпечувати себе органічними речовинами, тому отримують їх з допомогою інших організмів.

Зупинимося цих процесах докладніше.

Процес, без якого не було б можливим життя на Землі. Багатьом формам життя для дихання потрібен кисень замість вуглекислого газу, що видихається ними в повітря. Цією важливою речовиною нас забезпечують рослини, в зеленому листі якого містяться хлоропласти. Їх оточує пара мембран, оскільки всередині хлоропласту в цитоплазмі містяться цінні грани із власними захисними оболонками. У цих стопках тилакоїдів, у свою чергу, присутній хлорофіл, який відповідає за колір рослини, але головне - процес фотосинтезу, що робить, можливим.

Здійснюється він за допомогою з'єднання шести молекул вуглекислого газу з водою, у результаті утворюється глюкоза. Побічним продуктом реакції є життєво необхідний кисень. Процес можливий лише на світлі при використанні сонячної енергії.

Хемосинтез

Хемосинтез протікає у мікроорганізмів, також здатних до самостійного перетворення неорганічних сполук на органічні. До них відносяться:

Окислення вуглекислого газу відбувається без участі кисню з використанням запасеної раніше енергії. З діоксиду вуглецю синтезуються органічні речовини, необхідних життєдіяльності.

Біосинтез білків

Складний процес, спрямований на розкладання білків, що потрапляють в організм на складові, з яких згодом синтезуються власні унікальні білки. Складається із двох стадій.

Транскрипція- процес, що складається із трьох етапів (освіта транскрипта, процесинг, сплайсинг), які відбуваються в ядрі клітини. Вони спрямовані створення інформаційної РНК (іРНК) з ДНК. В результаті новий полімер повністю копіює невелику ділянку нитки ДНК з тією різницею, що тиміну в ньому еквівалентний урацил.

Трансляція- перенесення інформації з синтезованої на попередньому етапі молекули РНК на поліпептид, що будується, із вказівками про його майбутню структуру. Процес відбувається на рибосомах, розміщених у цитоплазмі клітини. Вони мають овальну форму і складаються з частин, які можуть з'єднуватись лише за наявності іРНК. Саме перенесення інформації здійснюється у кілька етапів.

Отже, всі речовини, що у живий організм, розподіляються у ньому те щоб приносити йому користь. Складні розпадаються із виділенням енергії, яка потрібна на подальшої життєдіяльності (наприклад, виконання фізичної чи розумової роботи людиною), запасаемой в АТФ. А з простих речовин організм синтезує нові сполуки з використанням енергії, що накопичилася в універсальному джерелі - молекулі тієї самої АТФ. При цьому енергія не витрачається безповоротно – вона запасається у нових з'єднаннях.

Дисиміляція та асиміляція докорінно відрізняються один від одного, але при цьому вони нерозривно пов'язані. Адже саме катаболізм дає енергію, без якої неможливий анаболізм, тобто синтез необхідних організму речовин. Ось чому ці два процеси є дуже важливими.

Конспект уроку біології у 8 класі «Обмін речовин. Пластичний та енергетичний обмін»

Мета уроку:

1. Сформувати теоретичні знання про пластичний та енергетичний обміни, простежити їх взаємозв'язок, розкрити особливості обміну води, мінеральних солей, білків, жирів та вуглеводів.

2. Сприяти розвитку навичок наукового мислення, вміння аналізувати, синтезувати знання, ставити перед собою цілі та домагатися їх реалізації.

3. Виховувати інтерес до уроків біології через застосування мультимедійного обладнання; повага до вчителя, однокласників, їх праці (робота у парах); відповідальне ставлення до своєї роботи.

Тип уроку: вивчення нового матеріалу

Методи : словесний, наочний.

Устаткування : мультимедійне обладнання (проектор, екран, комп'ютер)

Хід уроку:

1. Організаційний момент (перевірка готовності до уроку)

Здрастуйте, хлопці! На цьому уроці на нас чекають цікаві та пізнавальні моменти.

1. Повідомлення теми уроку.

Минулого уроку ми завершили вивчення складної, але у свою чергу цікавої теми «Внутрішнє середовище організму». Для того щоб визначити тему цього уроку, необхідно розгадати кросворд, а за одне і повторимо вивчений матеріал:

Запитання:

1. Особливий вид сполучної тканини
2. Потік крові
3. Прозора рідина, у якій багато лімфоцитів
4. Білок, рознощик кисню
5. Препарат, виготовлений з культур ослаблених мікроорганізмів
6. Судини, що несуть кров до серця
7. Головний орган кровообігу
8. Рух крові у кровоносній системі
9. Судини, якими кров тече від серця
10. Імунітет, що виробляється внаслідок перенесених хвороб
11. Несприйнятливість організму до інфекційних захворювань
12. Препарат, що одержується з крові тварини

1. Повідомлення мети уроку.

На цьому уроці ми розглянемо пластичний та енергетичний обміни, простежимо їхній взаємозв'язок, розкриємо особливості обміну води, мінеральних солей, білків, жирів та вуглеводів.

IV. Актуалізація знань необхідних засвоєння нового матеріалу

Вчитель: Згадайте основні ознаки живих організмів. Чому харчування, дихання, виділення продуктів життєдіяльності виділено серед інших ознак живого?

Згадайте, що називається живленням, диханням, виділенням. Чи залишаються незмінними речовини, що надійшли із зовнішнього середовища в організм?

Таким чином, узагальнивши та впорядкувавши все вище сказане, сформулюйте визначення обміну речовин.

1. Вивчення нової теми

Обмін речовин у клітині (метаболізм)

Пластичний обмін Ассиміляція

Енергетичний обмін Дисиміляція

Анаболізм Біосинтез

Катаболізм Розпад

А тепер розглянемо ці процеси поетапно. Запишіть у зошитах.

Пластичний обмін. Речовини, необхідні даного етапу надходять у клітину разом із кров'ю і утворюються у процесі травлення. Отже, згадаймо процес травлення.

Актуалізація знань з пройденої теми:

Що таке травлення?

Де розщеплюються вуглеводи і до чого?

Де розщеплюються білки і до чого?

Де розщеплюються жири і до чого?

Отже, високомолекулярні сполуки перетворилися на низькомолекулярні для того, щоб кров могла доставити їх у клітину. У клітині з цих низькомолекулярних сполук відбувається повторний синтез високомолекулярних сполук.

Будівельним матеріалом є клітина. Речовини, що утворилися у процесі пластичного обміну, насамперед йдуть на побудову нових клітин. За рахунок чого ми ростемо та відновлюємо клітини, які гинуть у процесі життєдіяльності. Але для життєдіяльності організму потрібна й енергія. Цю енергію ми отримуємо у процесі енергетичного обміну. У процесі цього етапу частина високомолекулярних сполук розщеплюється. Цей процес протікає поетапно. Спочатку вони знову розщеплюються до тих самих сполук, які утворюються в процесі травлення, давайте згадаємо та запишемо, (питання та відповіді)

Вуглеводи – глюкоза

Білки – амінокислоти

Жири – гліцерин та 3 молекули жирних кислот

Глюкоза - СO2, H 2O +енергія

Амінокислоти – СO2 , H 2O +енергія + сполуки азоту, його солі Гліцерин+3 молекули жирних кислот – СO2 , H 2O +енергія.

В організмі людини постійно йдуть складні процеси перетворення енергії. В результаті одних організм поповнюється енергією, внаслідок інших втрачає її. Наприклад, при розпаді органічних сполук енергія (хімічна) звільняється і перетворюється на електричну та механічну. Електроенергія забезпечує передачу нервових імпульсів нервовими волокнами, а механічна – скорочення м'язів. Зрештою вся енергія перетворюється на теплову. Тепло підтримує температуру тіла, надлишок видаляється у навколишнє середовище. Отже, організм підпорядковується закону збереження енергії.

Під час вивчення якого предмета ви познайомилися із цим законом?

Хто з вас пам'ятає цей закон?

Як він формулюється?

Враховуючи те, що зрештою енергія перетворюється на теплову, вченим експериментальним шляхом вдалося визначити кількість енергії, що витрачається організмом людини. Для цього випробуваного поміщають у спеціальну камеру з подвійним склом з теплоізоляційного матеріалу, влаштованого за принципом калориметра (актуалізація знань з фізики, принцип пристрою калориметра).

Щоб людина в камері могла нормально дихати, в неї подають повітря, а вуглекислий газ уловлюють спеціальними поглиначами. У верхній частині камери знаходиться система звивистих труб, через які протікає вода. Температура води, що надходить у цю систему і з неї, вимірюється термометрами. Знаючи загальну кількість води, що пройшла через труби протягом доби, і різницю температури, що надійшла і води, що видалився з них, неважко визначити добовий витрата енергії. Відомо, що у дітей вашого віку за добу витрачається приблизно 10 500 кДж енергії. Молодий організм росте, клітки його розмножуються. Для утворення нових клітин потрібні поживні речовини. Учень, який витрачає приблизно 10500 кДж на добу, повинен отримувати з їжею 12200 – 12500 кДж. енергії.

Враховуючи ті знання, які ви отримали при вивченні теми: "Гігієна харчування", можна обчислити скільки енергії ви отримуєте протягом дня, а далі вміти цю енергію правильно витрачати.

Сніданок – 25%

Обід -50%

Полудень -15%

Вечеря -10%

А тепер застосуємо ваші знання з математики та хімії, складемо пропорції. Якщо прийняти загальну кількість витраченої енергії за 100%, скільки енергії ви отримуєте за сніданком.

Але визначення норм харчування недостатньо знати добовий витрата енергії. Адже ця цифра лише показує, скільки кДж на добу має людина отримувати з їжею. При складанні харчового раціону враховують, що організм потребує поживних речовин всіх трьох груп. Особливо важливо, щоб у їжі було достатньо білків, адже вони є основним джерелом, з якого утворюється речовина клітин. Жири містять найбільші запаси енергії та необхідні для побудови клітин, тому їхня присутність теж необхідна. Вуглеводи – це основний енергетичний матеріал організму. Дізнавшись, скільки енергії ви отримуєте протягом доби, і знаючи скільки енергії ви повинні витратити, можна для себе обчислити, яка сторона обміну у вас повинна переважати. Якщо ви будете використовувати їжу тільки для побудови клітин, то на вас чекає ожиріння, а якщо будете вести активний спосіб життя: займатися спортом, стежити за гігієною, нормою харчування, то ви будете здоровими і довгостроками. Професор М'ясников А. П. здійснив облік змін, що відбуваються за добу в організмі людини масою 70 кг. Перелік цих змін:

Розщеплюється: білків-120г; жирів-70г.; вуглеводів-450г.

Виділяється: енергії-12,6 Дж.

Поглинається: кисню-460 л.

Вирізняється: вуглекислого газу-430 л.

Гине і замінюється: - еритроцитів-450 млрд.; лейкоцитів-22до 30 млрд.; тромбоцитів-270 до 430 млрд.

Гине і відновлюється: клітини шлунка та кишечника-50%; кісткових клітин скелета – 1/75; покривних клітин-1/20.

А також:

Серце проштовхує від 10 до 70 000 л. крові;

Передсердя та шлуночки 86 400 разів;

Зі шлунка та кишечника всмоктується 7-9 л. рідини;

Здійснюється 23040 разів вдих і видих;

Утворюється та виводиться з організму 1,5 л. сечі;

Утворюється 20 г шкірного сала;

Випаровується через легені 0,4 л. води, і потім виводиться 0.5 л.

За 70 років життя людина вживає:

Води-50 т.

Білків-2,5 т.

Жиров-2 т.

Вуглеводів-10 т.

Повареної солі-0,2-0,3 т.

Розкриємо особливості обміну води, мінеральних солей, білків, жирів та вуглеводів:

Обмін білків

Харчові білки в процесі попередньої стадії обміну речовин розщеплюються спочатку в шлунку пепсином, а потім у дванадцятипалій кишці – трипепсином, ферментом підшлункової залози, до амінокислот. Амінокислоти через кровоносні капіляри ворсинок йдуть у печінку. Тут надлишкові амінокислоти втрачають свій азот і перетворюються на вуглеводи та жири. У клітинах із амінокислот будуються білки тіла. Білки входять до складу мембран, цитоплазми, ядер клітин. Вони є ферментами, а також входять до складу антитіл. Білки беруть участь у транспортуванні газів та у згортанні крові. Білки входять і до складу кісток.

Обмін жирів

В органах травлення в період підготовчої фази обміну жири розпадаються на жирні кислоти та гліцерин. В епітелії кишечника синтезується жир, який характерний для організму, і через лімфатичну систему йде в жирове депо та клітини, тут він застосовується як будівельний матеріал та запасна речовина.

Жири виконують у організмі безліч функцій. Вони розчиняються деякі вітаміни, вони входять до складу клітинних мембран. З жирів утворюються біологічно активні речовини та деякі гормони. В організмі людини виконують роль захисту.

Обмін вуглеводів

Складні вуглеводи свій розпад починають у ротовій порожнині під впливом ферментів слини – амілази. У дванадцятипалій кишці під впливом ферментів, що виділяються підшлунковою залозою, вони розщеплюються до глюкози та інших простих вуглеводів. У тонкій кишці продукти розпаду кишковими ворсинками всмоктуються у кров і у печінку. Тут надлишки цукрів затримуються і перетворюються на глікоген та інші сполуки, а частина глюкози, що залишилася, в потрібній кількості йде в кров і розподіляється між клітинами тіла.

В організмі перш за все глюкоза є джерелом енергії.

Як ви зрозуміли, то печінка далеко не останній орган, що бере участь у процесі обміну речовин, давайте подивимося відео, в якому розповідається, яким чином очистити її від шлаків

Обмін води

Вода – це універсальний розчинник. Усі біохімічні реакції, життєві процеси відбуваються у водному середовищі. Внутрішнє людське середовище містить 90% води. В організмі вода або хімічно пов'язана з іншими сполуками, або містить органічні речовини або розчинені мінеральні солі.

Травні соки містять воду. У рідкому середовищі здійснюється транспорт кисню та поживних речовин. Продукти розпаду також виносяться водою. Таким чином, в організмі підтримується необхідний баланс між водою, що виділяється і надходить.

Обмін мінеральних солей

Ні мінеральні солі, ні вода не є джерелами енергії, проте вони потрібні для здійснення основних функцій організму. Мінеральні солі містяться в цитоплазмі та клітинних ядрах, у рідинах, що утворює внутрішнє середовище, у травних соках та інших біологічних рідинах.

Обмін речовин залежить з багатьох умов та факторів: це правильне харчування, заняття спортом, правильний розподіл розумової та фізичної праці; від шкідливих для організму речовин: алкоголю, нікотину, вмісту в їжі мінеральних солей та вітамінів. Про це ми говоритимемо на наступних уроках.

VI. Повторення дослідженої теми.

Нині ми з вами проведемо невелике дослідження. Перевірте самі себе – чи ви зрозуміли той матеріал, про який говорили сьогодні на уроці.

Розв'яжіть завдання.

На ваги кладуть мишу під металеву сітку та ваги врівноважують. Тварина активно пересувається по чашці, дереться сіткою. Приблизно через 30 хвилин після початку експерименту чашка з мишею піднялася вгору. З якої причини?

Правильна відповідь: за рахунок видихання пар води та вуглекислого газу втрачається маса тіла, які утворюються для отримання енергії при розщепленні речовин їжі.

Поясніть, чому голодна людина буває слабкою і худою?

Тепер давайте закріпимо наші знання:

Що таке обмін речовин?

Який обмін називається пластичним?

Які процеси тут протікають?

Що таке енергетичний обмін?

Які речовини при цьому утворюються і як вони видалятимуться з організму? Які системи братимуть участь у цьому?

VII. Підсумок уроку . Домашнє завданнявивчити параграф підручника, закінчити завдання у зошиті.

Тепер, хлопці, наш урок добігає кінця, і мені хотілося б підбити підсумки. Ще раз згадайте, які цілі ви ставили собі на сьогоднішній урок і проаналізуйте, чи досягли ви цих цілей. Отже, питання: які є моїми головними результатами, що я зрозумів, чому навчився на уроці.

Хотілося б закінчити наш урок словами: «Великі люди завжди були поміркованими в їжі». Оноре де Бальзак

Дякую всім за урок.

1. Які речовини отримує організм із зовнішнього середовища; виділяє у зовнішнє середовище?

З довкілля організм отримує кисень, органічні речовини, мінеральні солі, воду. У довкілля віддає кінцеві продукти обміну речовин: вуглекислий газ, надлишок води, мінеральних солей, а також сечовину, солі сечової кислоти та деякі інші речовини.

2. Із яких протилежно спрямованих процесів складається обмін речовин?

Залежно від спрямованості процесів обміну обмін речовин поділяють на два протилежно спрямовані види: анаболізм і катаболізм. Анаболізм, або асиміляція, пластичний обмін – це сукупність процесів синтезу складних органічних речовин із простих із витратою енергії, дані речовини специфічні та служать для побудови та оновлення клітин або для подальшого вивільнення енергії. Катаболізм (дисиміляція, енергетичний обмін) – сукупність реакцій розщеплення складних органічних речовин до більш простих, що супроводжуються вивільненням енергії та запасанням її у вигляді молекул АТФ.

3. Поясніть, на якій підставі всі амінокислоти, що надходять до нашого організму, ділять на замінні та незамінні. Наведіть приклади тих та інших амінокислот.

Замінні амінокислоти (наприклад, гліцин, серин) можуть синтезуватися в нашому організмі з інших амінокислот, що надходять з їжею. Однак 12 необхідних нам амінокислот не можуть синтезуватися в організмі людини і обов'язково мають бути присутніми на білках їжі. Ці амінокислоти називають незамінними (лізин, триптофан, лейцин, метіонін, валін, ізолейцин, треонін, фенілаланін, аргінін, гістидин). Для запам'ятовування 10 незамінних амінокислот існує мнемонічне правило: Ліза Метнула Фен до Трибуни, Тверезий Лейтенант валявся в Ізоляторі з Аргентинським гітаристом.

4. Що таке неповноцінні білки?

Неповноцінними називають харчові білки, у яких відсутні якісь незамінні амінокислоти. До них відносять, наприклад, білки кукурудзи, ячменю, пшениці.

5. Чому при втомі людині часто рекомендують з'їсти щось солодке?

У солодких продуктах міститься багато вуглеводів, які є основним джерелом енергії в організмі. Особливо потрібна підтримка оптимального вуглеводного балансу в організмі для роботи мозку, тому що він харчується тільки за рахунок вуглеводів. Вуглеводи в нашому організмі перетравлюються в глюкозу. Важливо підтримувати рівень глюкози в крові на певному рівні, її підвищення може призвести до розвитку цукрового діабету, зниження ж викликає порушення нервової діяльності, призводить до сильної дратівливості, необґрунтованої агресії, загальмованості та зниження працездатності.

6. Порівняйте енергетичну цінність білків, жирів та вуглеводів.

При розщепленні 1 г білків чи вуглеводів виділяється 17,6 кДж енергії, жирів - 38,9 кДж енергії, отже, жири є найбільш енергоємними.

7. Якими є кінцеві продукти розпаду білків, жирів, вуглеводів при обміні речовин? Яка їхня подальша доля?

Білки, жири та вуглеводи в нашому організмі розпадаються до вуглекислого газу та води. Вуглекислий газ виводиться через легені, надлишок води – через нирки. При розпаді амінокислот також утворюється отруйний аміак. У клітинах печінки з аміаку швидко утворюється сечовина, що виводиться назовні через нирки.

8. Відомо, що людина важче переносить нестачу води, ніж відсутність їжі. Чому? Скільки води потрібно людині на добу?

Вода є найбільш поширеною речовиною в нашому організмі, вона необхідна організму як середовище, в якому протікають усі хімічні реакції. Вода є транспортним засобом, переносячи розчини речовин у всьому організмі (плазма крові, лімфа, міжклітинна рідина). Вода необхідна підтримки постійної температури тіла. Вода в організмі не може запасатися так само, як деякі поживні речовини, її кругообіг постійний, тому брак води переноситься важче за брак інших речовин.

Доросла людина складається приблизно на 65% води, а людський ембріон містить близько 90% води. За добу організм дорослої людини втрачає близько 2,0–2,5 л води. Видаляється вода з організму через нирки (близько 1 л на добу), шкіру (0,8 л на добу), з парами повітря через легені (0,5 л на добу), з калом (0,15 л на добу). Стільки ж він повинен отримувати у сумі з питвом (1 л) та їжею (1 л).

9. Чому пластичний та енергетичний обмін нерозривно пов'язані між собою та є двома сторонами єдиного процесу обміну речовин та енергії?

Реакції пластичного та енергетичного обміну (анаболізму та катаболізму) є протилежними сторонами єдиного процесу обміну речовин. У реакціях пластичного обміну споживається енергія, що виділилася у процесі реакцій енергетичного обміну. Також реакції катаболізму були б неможливі без біосинтезу ферментів і структур органоїдів, що забезпечується процесами анаболізму.

Обмін речовин (метаболізм)– це сукупність взаємозалежних процесів синтезу та розщеплення хімічних речовин, що відбуваються в організмі. Біологи поділяють його на пластичний ( анаболізм) та енергетичний обміни ( катаболізм), які пов'язані між собою. Всі синтетичні процеси потребують речовин та енергії, що поставляються процесами розщеплення. Процеси розщеплення каталізуються ферментами, що синтезуються під час пластичного обміну, з використанням продуктів та енергії енергетичного обміну.

Для окремих процесів, що відбуваються в організмах, використовуються такі терміни:

Анаболізм (асиміляція) – синтез складніших мономерів із найпростіших із поглинанням і накопиченням енергії як хімічних зв'язків у синтезованих речовинах.

Катаболізм (дисиміляція) – розпад складніших мономерів більш прості зі звільненням енергії та її запасанням як макроергічних зв'язків АТФ.

Живі істоти для своєї життєдіяльності використовують світлову та хімічну енергію. Зелені рослини автотрофи , – синтезують органічні сполуки у процесі фотосинтезу, використовуючи енергію сонячного світла. Джерелом вуглецю їм є вуглекислий газ. Багато автотрофних прокаріотів видобувають енергію в процесі хемосинтеза- Окислення неорганічних сполук. Їх джерелом енергії може бути сполуки сірки, азоту, вуглецю. Гетеротрофи використовують органічні джерела вуглецю, тобто. харчуються готовими органічними речовинами. Серед рослин можуть зустрічатися ті, які харчуються змішаним способом. міксотрофно) – росянка, венерина мухоловка або навіть гетеротроф – але – раффлезія. З представників одноклітинних тварин міксотрофами вважаються евгени зелені.

Ферменти, їхня хімічна природа, роль у метаболізмі. Ферменти – це специфічні білки – каталізатори. Термін «специфічні» означає, що об'єкт, стосовно якого цей термін використовується, має унікальні особливості, характеристики, показники. Кожен фермент має такі особливості, тому що, як правило, каталізує певний вид реакцій. Жодна біохімічна реакція у організмі немає без участі ферментів. Особливості специфічності молекули ферменту пояснюються її будовою та властивостями. У молекулі ферменту є активний центр, просторова конфігурація якого відповідає просторової конфігурації речовин, із якими фермент взаємодіє. Дізнавшись свій субстрат, фермент взаємодіє з ним та прискорює його перетворення.

Ферментами каталізуються всі біохімічні реакції. Без їхньої участі швидкість цих реакцій зменшилася б у сотні тисяч разів. Як приклади можна навести такі реакції, як участь РНК – полімерази у синтезі – і-РНК на ДНК, дію уреази на сечовину, роль АТФ – синтетази у синтезі АТФ та інші. Зверніть увагу, що назви багатьох ферментів закінчуються на «аза».

Активність ферментів залежить від температури, кислотності середовища, кількості субстрату, з яким взаємодіє. У разі підвищення температури активність ферментів збільшується. Однак це до певних меж, т.к. за досить високих температур білок денатурується. Середовище, у якому можуть функціонувати ферменти, кожної групи різна. Є ферменти, які активні в кислому або слабокислому середовищі або в лужному або слаболужному середовищі. У кислому середовищі активні ферменти шлункового соку у ссавців. У слаболужному середовищі активні ферменти кишкового соку. Травний фермент підшлункової залози активний у лужному середовищі. Більшість ферментів активні в нейтральному середовищі.

Енергетичний обмін у клітині (дисиміляція)

Енергетичний обмін- Це сукупність хімічних реакцій поступового розпаду органічних сполук, що супроводжуються вивільненням енергії, частина якої витрачається на синтез АТФ. Процеси розщеплення органічних сполук у аеробнихорганізмів відбуваються у три етапи, кожен із яких супроводжується кількома ферментативними реакціями.

Перший етап – підготовчий . У шлунково-кишковому тракті багатоклітинних організмів він здійснюється травними ферментами. У одноклітинних – ферментами лізосом. На першому етапі відбувається розщеплення білків до амінокислот, жирів до гліцерину та жирних кислот, полісахаридів до моносахаридів, нуклеїнових кислот до нуклеотидів.Цей процес називається травленням.

Другий етап – безкисневий (гліколіз ). Його біологічний сенс полягає на початку поступового розщеплення та окислення глюкози з накопиченням енергії у вигляді 2 молекул АТФ. Гліколіз відбувається у цитоплазмі клітин. Він складається з кількох послідовних реакцій перетворення молекули глюкози на дві молекули піровиноградної кислоти (пірувата) та дві молекули АТФ, у вигляді якої запасається частина енергії, що виділилася при гліколізі: С6Н12O6 + 2АДФ + 2Ф → 2С3Н4O3 + 2АТФ. Решта енергії розсіюється у вигляді тепла.

У клітинах дріжджів та рослин ( при нестачі кисню) піруват розпадається на етиловий спирт та вуглекислий газ. Цей процес називається спиртовим бродінням .

Енергії, накопиченої при гліколізі, замало для організмів, які використовують кисень для свого дихання. Ось чому у м'язах тварин, у тому числі й у людини, при великих навантаженнях та нестачі кисню утворюється молочна кислота (С3Н6O3), яка накопичується у вигляді лактату. З'являється біль у м'язах. У нетренованих людей це відбувається швидше, ніж у людей тренованих.

Третій етап – кисневий , Що складається з двох послідовних процесів - циклу Кребса, названого на ім'я Нобелівського лауреата Ганса Кребса, та окисного фосфорилювання. Його сенс у тому, що з кисневому диханні піруват окислюється остаточних продуктів – вуглекислого газу та води, а енергія, що виділяється при окисленні, запасається як 36 молекул АТФ. (34 молекули в циклі Кребса та 2 молекули в ході окисного фосфорилювання). Ця енергія розпаду органічних сполук забезпечує реакції їхнього синтезу в пластичному обміні. Кисневий етап виник після накопичення в атмосфері достатньої кількості молекулярного кисню та появи аеробних організмів.

Окисне фосфорилюванняабо клітинне дихання відбувається на внутрішніх мембранах мітохондрій, в які вбудовані молекули-переносники електронів. У ході цієї стадії звільняється більшість метаболічної енергії. Молекули-переносники транспортують електрони до молекулярного кисню. Частина енергії розсіюється як тепла, а частина витрачається освіту АТФ.

Сумарна реакція енергетичного обміну:

С6Н12O6+6O2 → 6СO2+6Н2O+38АТФ.

ПРИКЛАДИ ЗАВДАНЬ

Частина А

А1. Спосіб харчування хижих тварин називається

1) автотрофним 3) гетеротрофним

2) міксотрофний 4) хемотрофний

А2. Сукупність реакцій обміну речовин називається:

1) анаболізм 3) дисиміляція

2) асиміляція 4) метаболізм

А3. На підготовчому етапі енергетичного обміну відбувається освіта:

1) 2 молекул АТФ та глюкози

2) 36 молекул АТФ та молочної кислоти

3) амінокислот, глюкози, жирних кислот

4) оцтової кислоти та спирту

А4. Речовини, що каталізують біохімічні реакції в організмі, – це:

1) білки; 3) ліпіди.

2) нуклеїнові кислоти 4) вуглеводи

А5. Процес синтезу АТФ в ході окисного фосфорилювання відбувається в:

1) цитоплазмі 3) мітохондріях

2) рибосомах 4) апараті Гольджі

А6. Енергія АТФ, запасена в процесі енергетичного обміну, частково використовується для реакцій:

1) підготовчого етапу

2) гліколізу

3) кисневого етапу

4) синтезу органічних сполук

А7. Продуктами гліколізу є:

1) глюкоза та АТФ

2) вуглекислий газ та вода

3) піровиноградна кислота та АТФ

4) білки, жири, вуглеводи

Частина В

В 1. Виберіть події, які відбуваються на підготовчому етапі енергетичного обміну у людини

1) білки розпадаються до амінокислот

2) глюкоза розщеплюється до вуглекислого газу та води

3) синтезуються 2 молекули АТФ

4) глікоген розщеплюється до глюкози

5) утворюється молочна кислота

6) ліпіди розщеплюються до гліцерину та жирних кислот

В 2. Співвіднесіть процеси, що відбуваються при енергетичному обміні з етапами, де вони відбуваються

ВЗ. Визначте послідовність перетворень шматка сирої картоплі в процесі енергетичного обміну в організмі свині:

А) утворення пірувату

Б) утворення глюкози

В) всмоктування глюкози у кров

Г) утворення вуглекислого газу та води

Д) окисне фосфорилювання та утворення Н2О

Е) цикл Кребса та утворення СО2

Частина С

З 1. Поясніть причини стомлюваності спортсменів-марафонців на дистанціях і як вона долається?

Фотосинтез та хемосинтез

Всі живі істоти потребують їжі та поживних речовин. Живлячись, вони використовують енергію, запасену, насамперед, в органічних сполуках – білках, жирах, вуглеводах. Гетеротрофні організми, як говорилося, використовують їжу рослинного і тваринного походження, що вже містить органічні сполуки. Рослини створюють органічні речовини в процесі фотосинтезу. Дослідження у сфері фотосинтезу розпочалися 1630 р. експериментами голландця ван Гельмонта. Він довів, що рослини одержують органічні речовини не з ґрунту, а створюють їх самостійно. Джозеф Прістлі 1771 р. довів «виправлення» повітря рослинами. Поміщені під скляний ковпак вони поглинали вуглекислий газ, що виділяється тліючою лучиною. Дослідження тривали, і зараз встановлено, що фотосинтез – це процес утворення органічних сполук з діоксиду вуглецю (СО2) та води з використанням енергії світла і проходить у хлоропластах зелених рослин та зелених пігментах деяких фотосинтезуючих бактерій.

Хлоропласти та складки цитоплазматичної мембрани прокаріотів містять зелений пігмент. хлорофіл. Молекула хлорофілу здатна збуджуватися під дією сонячного світла і віддавати свої електрони та переміщати їх на більш високі енергетичні рівні. Цей процес можна порівняти з підкинутим догори м'ячем. Піднімаючись, м'яч запасається потенційною енергією; падаючи, він втрачає її. Електрони не падають назад, а підхоплюються переносниками електронів (НАДФ+ – нікотинаміддіфосфат). У цьому енергія, накопичена ними раніше, частково витрачається освіту АТФ. Продовжуючи порівняння з підкинутим м'ячем, можна сказати, що м'яч, падаючи, нагріває навколишній простір, а частина енергії електронів, що падають, запасається у вигляді АТФ. Процес фотосинтезу поділяється на реакції, що викликаються світлом, та реакції, пов'язані з фіксацією вуглецю. Їх називають світловийі темновийфазами.

«Світлова фаза»- Це етап, на якому енергія світла, поглинена хлорофілом, перетворюється на електрохімічну енергію в ланцюзі переносу електронів. Здійснюється на світлі, у мембранах гран за участю білків – переносників та АТФ-синтетази.

Реакції, що спричиняються світлом, відбуваються на фотосинтетичних мембранах гран хлоропластів:

1) збудження електронів хлорофілу квантами світла та його перехід більш високий енергетичний рівень;

2) відновлення акцепторів електронів – НАДФ+ до НАДФ Н

2Н+ + 4е-+ НАДФ+ → НАДФ Н;

3) фотоліз води, що відбувається за участю квантів світла: 2Н2О → 4Н + + 4е + О2.

Цей процес відбувається всередині тилакоїдів- Складки внутрішньої мембрани хлоропластів. З тилакоїдів формуються грани – стопки мембран.

Оскільки в екзаменаційних роботах запитують не про механізми фотосинтезу, а про результати цього процесу, то ми й перейдемо до них.

Результатами світлових реакцій є: фотоліз води з утворенням вільного кисню, синтез АТФ, відновлення НАДФ+ до НАДФ Н. Таким чином, світло потрібен тільки для синтезу АТФ і НАДФ-Н.

"Темнова фаза"– процес перетворення СО2 у глюкозу у стромі (просторі між гранами) хлоропластів з використанням енергії АТФ та НАДФ Н.

Результатом темнових реакцій є перетворення вуглекислого газу глюкозу, а потім в крохмаль. Крім молекул глюкози у стромі відбувається утворення, амінокислот, нуклеотидів, спиртів.

Сумарне рівняння фотосинтезу

Значення фотосинтезу. У процесі фотосинтезу утворюється вільний кисень, необхідний дихання організмів:

киснем утворений захисний озоновий екран, що оберігає організми від шкідливого впливу ультрафіолетового випромінювання;

фотосинтез забезпечує виробництво вихідних органічних речовин, отже, їжу всім живих істот;

фотосинтез сприяє зниженню концентрації діоксиду вуглецю в атмосфері

Хемосинтез- Утворення органічних сполук з неорганічних за рахунок енергії окислювально-відновних реакцій сполук азоту, заліза, сірки. Існує кілька видів хемосинтетичних реакцій:

1) окислення аміаку до азотистої та азотної кислоти нітрифікуючими бактеріями:

NH3 → HNQ2 → HNO3 + Q;

2) перетворення двовалентного заліза на тривалентне залізобактеріями:

Fe2+ ​​→ Fe3+ + Q;

3) окислення сірководню до сірки чи сірчаної кислоти серобактеріями

H2S + O2 = 2H2O + 2S + Q,

H2S + O2 = 2H2SO4 + Q.

Енергія, що виділяється використовується для синтезу органічних речовин.

Роль хемосинтезу. Бактерії – хемосинтетики, руйнують гірські породи, очищають стічні води, беруть участь у освіті з корисними копалинами.

ПРИКЛАДИ ЗАВДАНЬ

Частина А

А1. Фотосинтез – це процес, що відбувається у зелених рослинах. Він пов'язаний із:

1) розщепленням органічних речовин до неорганічних

2) створенням органічних речовин із неорганічних

3) хімічним перетворення глюкози на крохмаль

4) освітою целюлози

А2. Вихідним матеріалом для фотосинтезу є

1) білки та вуглеводи 3) кисень та АТФ

2) вуглекислий газ та вода 4) глюкоза та кисень

А3. Світлова фаза фотосинтезу відбувається

1) у гранах хлоропластів 3) у стромі хлоропластів

2) у лейкопластах 4) у мітохондріях

А4. Енергія збуджених електронів у світловій стадії використовується для:

1) синтезу АТФ 3) синтезу білків

2) синтезу глюкози; 4) розщеплення вуглеводів.

А5. В результаті фотосинтезу у хлоропластах утворюються:

1) вуглекислий газ та кисень

2) глюкоза, АТФ та кисень

3) білки, жири, вуглеводи

4) вуглекислий газ, АТФ та вода

А6. До хемотрофних організмів відносяться

1) збудники туберкульозу

2) молочнокислі бактерії

3) серобактерії

Частина В

В 1. Виберіть процеси, що відбуваються у світловій фазі фотосинтезу

1) фотоліз води

2) утворення глюкози

3) синтез АТФ та НАДФ Н

4) використання СО2

5) утворення вільного кисню

6) використання енергії АТФ

В 2. Виберіть речовини, які беруть участь у процесі фотосинтезу

целюлоза 4) вуглекислий газ

глікоген 5) вода

хлорофіл 6) нуклеїнові кислоти

Частина С

З 1. Які умови необхідні для початку процесу фотосинтезу?

С2. Як будова листа забезпечує його фотосинтезуючі функції?

Обмін речовин та енергії є однією з основних ознак живої речовини. Обмін речовин - це сукупність процесів хімічного перетворення речовин від моменту їх надходження до організму до виділення кінцевих продуктів обміну. У клітинах постійно йде синтез складних органічних сполук з використанням енергії і водночас їх розщеплення та окислення з виділенням енергії та утворенням низькомолекулярних речовин.

Обмін речовин- Сукупність реакцій пластичного (асиміляції) та енергетичного (дисиміляції) обмінів.

Пластичний обмін (асиміляція)- Сукупність реакцій синтезу складних органічних речовин (білків, жирів, вуглеводів і нуклеїнових кислот) з більш простих. Реакції пластичного обміну є ендотермічними (йдуть із поглинанням енергії).

Енергетичний обмін (дисиміляція)- Сукупність реакцій, що забезпечують клітину енергією, в ході яких відбувається розщеплення та окислення складних органічних речовин: білків - до O 2 , H 2 O, NH 2 або сечовини; жирів і вуглеводів - до CO 2 і H 2 O.

Джерелом енергії для організму є органічні речовини: вуглеводи, жири, білки. Хімічна енергія, що утворилася в реакціях енергетичного обміну, перетворюється надалі в електричну, теплову та механічну енергію. Для нормального обміну необхідні також вода, мінеральні солі та вітаміни.

Етапи обміну речовин:

Асиміляція та дисиміляція нерозривно пов'язані між собою:

• для асиміляції необхідна енергія, що утворюється у реакціях енергетичного обміну;
• для реакцій дисиміляції необхідні ферменти, що утворюються у реакціях пластичного обміну;
• асиміляція та дисиміляція протікають у клітині одночасно і заключні етапи одного обміну є початковими стадіями іншого.

Водно-мінеральний обмін в організмі

Вода входить до складу клітин, міжклітинної речовини, тканинної рідини та лімфи. Вона становить 65-70% маси тіла людини (у дітей більше), а плазма крові та лімфа містять понад 90% води.

Значення води в організмі:

• визначає фізичні властивості клітини (обсяг, масу, тургор);
• універсальний розчинник;
• основний компонент внутрішнього середовища, місце перебігу більшості біохімічних реакцій у клітині;
• учасник реакцій гідролізу, АТФ + H 2 O = АДФ + H 3 PO 4< 40кДж;
• бере участь у транспорті речовин: поглинання поживних речовин, їх пересування та виведення кінцевих продуктів обміну відбувається у вигляді водних розчинів;
• забезпечує терморегуляцію, забезпечуючи однакову температуру в усіх частинах тіла організму.

Пов'язана вода утворює сольватні (водні) оболонки навколо білків, завдяки чому білки не злипаються одна з одною. Гідрофобно-гідрофільні взаємодії між різними частинами білкової молекули забезпечують утворення четвертинної структури.

Добова потребалюдини у воді змінюється в залежності від умов зовнішнього середовища та в середньому становить 2-2,5 л.

Вода надходить в організм при пиття (близько 1 л), з їжею (близько 1 л) і невелика кількість (300-350 мл) утворюється в результаті окислення органічних речовин.

Вода всмоктується в кишечнику (тонкому та товстому), і невелика кількість її може всмоктуватися в ротовій порожнині та шлунку.

З організму вода виводиться із сечею (1,2-1,5 л), з потом (500-700 мл), з повітрям, що видихається (350-800 мл), з калом (100-150 мл).

Мінеральні солі в організмі можуть бути у твердому стані у вигляді кристалів - Ca 3 (PO 4) 2 і CaCO 3 в кістковій тканині; у дисоційованому стані у вигляді катіонів та аніонів.

Аніони фосфорної і вугільної кислот мають буферні властивості, тобто. здатні підтримувати pH (концентрацію іонів водню) певному рівні. Аніони фосфорної кислоти HPO 4 2- створюють фосфатну буферну систему, що підтримує всередині клітин слабокисле середовище (pH = 6,9), а вугільна кислота та її аніони HCO 3 - створюють бікарбонатну буферну систему, яка підтримує слаболужну реакцію позаклітинного середовища (наприклад, плазма ) (pH = 7,4).

Деякі іони беруть участь у активації ферментів, створенні осмотичного тиску у клітині (K + , Na + ,Cl —), процесах м'язового скорочення, зсіданні крові (Ca 2+), інші необхідні синтезу важливих органічних речовин. Наприклад, залишки фосфорної кислоти входять до складу нуклеотидів, АТФ, іон Fe 2+ – до складу гемоглобіну, Mg 2+ – до складу ферментів. Іони NO 3 - , NH 4 + є джерелом атомів азоту, іон SO 4 2 - атомів сірки, які необхідні для синтезу амінокислот. Мінеральні солі створюють осмотичний тиск, який забезпечує транспортування речовин між клітинами організму.

Загальна кількість мінеральних солей в організмі людини становить близько 4,5%.

Потреби організму у мінеральних солях задовольняються продуктами харчування. Заліза багато в яблуках, йоду – у морській капусті, кальцію – у молочних продуктах. Людина потребує постійного надходження натрію та хлору. Поварену сіль (хлористий натрій) додають до їжі (до 10 г на добу). У деяких регіонах в кухонну сіль додають йод (у зв'язку з нестачею його у воді та місцевих продуктах харчування).

Всмоктування мінеральних солей відбувається разом із водою переважно у товстому кишечнику. Мінеральні солі, що потрапили в кров, доставляються клітинам організму.

Надлишки мінеральних солей виводяться з організму із сечею, потім і калом.

Обмін білків

Усе білкипобудовані з 20 амінокислот, але, незважаючи на це, різноманітність білкових молекул величезна. Вони мають специфічність, яка визначається кількістю та порядком розташування амінокислот, різним поєднанням амінокислот, здатністю білків приєднувати інші речовини.

Роль білків в організмі:

• входять до складу мембран та органел клітини;
• з кератину та колагену складаються хрящі, сухожилля, волосся, нігті;
• деякі білки здатні приєднувати та переносити різні речовини:
  • гемоглобін переносить кисень та діоксид вуглецю;
  • альбуміни крові транспортують жирні кислоти;
  • глобуліни - іони металів та гормони;
• актин та міозин входять до складу міофібрил м'язової тканини;
• імуноглобуліни (антитіла) забезпечують захисні реакції імунітету, протромбін та фібриноген беруть участь у захисній реакції згортання крові;
• деякі білки, вбудовані в плазмалемму, здатні змінювати свою просторову конфігурацію під впливом факторів довкілля (родопсин паличок сітківки ока);
• багато гормонів мають білкову природу (інсулін, глюкагон, АКТГ);
• всі ферменти є білками (трипсин, ДНК-полімераза).

Добова потреба у білкахстановить 72-92 р. Джерелом білків для людини є переважно продукти тварини. Велика кількість білків міститься у м'ясі (від 14 до 21%), рибі, молоці та продуктах його переробки. Продукти рослинного походження містять 8-23% білків (бобові рослини).

За вмістом необхідних для організму амінокислот білки поділяються на повноцінні(білки молока, м'яса, риби та ін.) та неповноцінніякі не містять хоча б однієї з незамінних кислот. Особливо важливими є 10 амінокислот, які не можуть синтезуватися в організмі та називаються незамінними (лізин, валін, лейцин, ізолейцин, треонін, фенілаланін, триптофан, метіонін, аргінін та гістидин). Відсутність їжі деяких з них призводить до порушення синтезу білків. За відсутності в їжі лізину сповільнюється ріст дитини, за нестачі валіну - порушується почуття рівноваги і т.д.

Протеолітичні ферменти (пепсин та хімозин шлункового соку, трипсин та хімотрипсин соку підшлункової залози, ентерокіназа, амінопептидаза, карбоксипептидаза кишкового соку) розщеплюють білки до поліпептидів та амінокислот.

Амінокислоти всмоктуються в кровоносні капіляри ворсинок тонкого кишечника та розносяться кров'ю по всьому організму. У клітинах з амінокислот утворюються білки, властиві цьому організму. При надлишку білки перетворюються на вуглеводи та жири. Частина амінокислот, не використаних у синтезі білка, окислюється зі звільненням енергії (17,6 кДж на 1 г речовини) та утворенням води, діоксиду вуглецю, аміаку та ін. Аміак у печінці знешкоджується та перетворюється на сечовину.

Продукти дисиміляції білків виводяться з організму із сечею, потім і частково з повітрям, що видихається.

Обмін вуглеводів

Вуглеводи— є первинні продукти фотосинтезу та вихідні продукти для біосинтезу всіх інших органічних речовин. Вуглеводи поділяються на моносахариди, олігосахариди та полісахариди.

Значення вуглеводів в організмі:

• олігосахариди входять до складу цитоплазматичної мембрани клітини та утворюють глікоколікс;
• глікоген становить енергетичний запас у клітинах;
• глюкоза є основним джерелом енергії, що вивільняється в клітинах живих організмів у ході дихання;
• моносахариди є основою для синтезу багатьох органічних речовин у клітині - полісахаридів, нуклеїнових кислот та ін.

За добу людина повинна отримувати 358-484 г вуглеводів. Основним їх джерелом є продукти рослинного походження (картопля, хліб, фрукти та ін.). Вуглеводи в організмі можуть утворюватися з білків та жирів.

Амілолітичні ферменти (амілаза та мальтаза слини, амілаза, мальтаза, лактаза, сахараза соку підшлункової залози та тонкого кишечника) розщеплюють вуглеводи до дисахаридів та моносахаридів.

Моносахариди всмоктуються в кровоносні капіляри ворсинок тонкого кишечника та розносяться кров'ю по всьому організму. Рівень глюкози у крові відносно постійний і становить 4,4-7,0 ммоль/л.

Надлишок глюкози перетворюється на печінки на глікоген. При надмірному надходженні в організм вуглеводів вони можуть перетворюватися на жири.

У клітинах глюкоза окислюється до діоксиду вуглецю і води, які видаляються з повітрям, що видихається, сечею, потім, при цьому виділяється енергія (17,6 кДж на 1 г глюкози).

Обмін жирів

Ліпіди— органічні сполуки, які не розчиняються у воді, але добре розчиняються в органічних розчинниках (ефірі, бензині, бензолі, хлороформі та ін.). З усіх біомолекул ліпіди мають найменшу відносну молекулярну масу. Молекула жиру утворена молекулою триатомного спирту гліцерину та приєднаними до неї ефірними зв'язками трьома молекулами вищих карбонових кислот: пальмітинової, стеаринової, арахідонової, олеїнової, лінолевої, ліноленової.

Значення жирів та жироподібних речовин в організмі:

• входять до складу клітинних мембран, цитоплазми, ядра;
• у формі ліпідів зберігається значна частина енергетичних запасів організму;
• накопичуючись у підшкірній жировій клітковині та навколо деяких органів (нирки, кишечник), жировий шар захищає організм та окремі органи від механічних пошкоджень;
• завдяки низькій теплопровідності шар підшкірного жиру допомагає зберігати тепло;
• багато біологічно активних речовин (гормони і вітаміни) є стероїдами (тестостерон у чоловіків і прогестерон у жінок, кортикостероїди, вітамін D).

Добова потреба у жирахскладає 81-110 г. Жири надходять в організм із рослинною та тваринною їжею. Тварини жири надходять до організму у вигляді вершкового масла, сиру, сметани, свинячого сала. Рослинні жири надходять до організму у вигляді рослинної олії.

Ліполітичні ферменти (ліпази шлункового соку, соку підшлункової залози та тонкого кишечника) розщеплюють жири до гліцерину та жирних кислот. Жирні кислоти з'єднуються з лугами та жовчними кислотами, омиляються, утворюючи розчинні солі, які всмоктуються через стінки ворсинок. У ворсинках із гліцерину та жирних кислот синтезуються жири, що надходять у лімфатичні капіляри ворсинок тонкого кишечника. Жири всмоктуються в лімфу, потім надходять у кров і розносяться всіма клітинами.

Частина жиру, що у клітини, є будівельним матеріалом. Велика ж його частина відкладається в підшкірній клітковині, сальнику, печінці, м'язах. Жири є також важливим джерелом енергії: при окисленні 1 г жиру виділяється 38,9 кДж енергії. В організмі людини жири можуть синтезуватися з вуглеводів та білків.

Кінцевими продуктами окислення жирів є діоксид вуглецю і вода, які видаляються з повітрям, що видихається, сечею, потім.

Вітаміни та його роль обміні речовин. Гіповітамінози

Вітаміни- низькомолекулярні речовини, що мають велику біологічну активність, необхідні для життєдіяльності організмів.

У 1881 р. російським вченим М. І. Луніним було виявлено, що миші гинуть, якщо їх годувати харчовою сумішшю, що складається з очищених продуктів. Якщо ж додати до раціону 1 мл молока, миші залишаються здоровими. У 1911-1912 pp. польський учений К. Функ виділив препарат із висівок і назвав його вітаміном. З цього часу розпочалося інтенсивне вивчення вітамінів.

Вітаміни позначають літерами латинського алфавіту А, В, С, D, Е, Р тощо. буд. Вітаміни бувають водорозчинні (C, P, групи B) та жиророзчинні (A, D, E, K).

Властивості вітамінів:

• входять до складу молекул багатьох ферментів та деяких фізіологічно активних речовин;
• неміцні сполуки: швидко руйнуються під час нагрівання харчових продуктів;

Відсутність вітамінів в організмі називається авітамінозом, Недолік гіповітамінозом. Надмірне надходження вітамінів в організм гіпервітамінозспостерігається при вживанні синтетичних препаратів вітамінів. Найбільш токсичні вітаміни А і D. Іноді гіпервітаміноз А виникає при вживанні продуктів, що містять велику кількість цього вітаміну (овочі, печінка морських тварин). З водорозчинних вітамінів найтоксичніший B 12 (у великих дозах викликають сильні алергічні реакції).

Вітамін А (ретинол)бере участь в окисно-відновних реакціях. Міститься у вершковому маслі, печінці, молоці, риб'ячому жирі. В овочах (морква) міститься провітамін A – каротин. Він перетворюється на вітамін A у печінці. Добова доза – 1,5 мг.

Ознаки гіпо- та авітамінозу:

• затримка зростання;
• сухість та помутніння рогівки;
• «куряча сліпота» (порушення сутінкового зору);
• сухість шкіри;
• зниження опірності до захворювань.

Вітамін D (антирахітичний, кальциферол)стимулює утворення кісткової тканини, регулює обмін кальцію та фосфору. Міститься у вершковому маслі, печінці тріски, курячому жовтку, риб'ячому жирі. Може утворюватися у шкірі з эргостерина (провітамін D) під впливом ультрафіолетових променів. Добова доза – 0,01-0,02 мг.

Ознаки гіпо- та авітамінозу:

• рахіт:
  • розм'якшення кісток;
  • викривлення кісток ніг;
  • сплощення грудей;
  • незаростання тім'ячків;
  • пізня поява зубів в дітей віком.

Вітамін E (токоферол)оберігає мембрани клітин та мітохондрій від пошкоджень, бере участь в окисно-відновних процесах, в обміні білків, скороченні м'язів, зміцнює стінки судин, руйнує вільні радикали. Міститься в зеленому листі овочів, горіхах, насінні, гречаній крупі, паростках пшениці, в яйцях, рослинних оліях. Добова доза – 10-12 мг.

Ознаки гіпо- та авітамінозу:

• дистрофія скелетних м'язів;
• порушення статевої функції.

Вітамін K (вікасол)бере участь у згортанні крові. Синтезується мікрофлорою кишечника, міститься у капусті, зелених томатах, шпинаті, ягодах горобини. З тваринних продуктів його джерелом є печінка. Добова доза – 1 мг.

Ознаки гіпо- та авітамінозу:

• уповільнення зсідання крові;
• мимовільні кровотечі.

Вітамін C (аскорбінова кислота)бере участь в окисно-відновних реакціях. Міститься в смородині, лимонах, журавлинах, зеленій цибулі, картоплі. Добова доза – 50 мг.

Ознаки гіпо- та авітамінозу:

• цинга:
  • підвищена стомлюваність;
  • кровоточивість ясен;
  • випадання зубів;
  • крововиливи;
  • зниження імунітету.

Вітамін B 1 (тіамін)бере участь у регуляції обміну білків, жирів та вуглеводів. Міститься у дріжджах, горіхах, неполірованому рисі, печінці, жовтку курячого яйця. Добова доза – 2,5 мг. Гіпо-і авітаміноз - бери бері (ураження нервової системи з паралічем кінцівок та атрофією м'язів).

Вітамін B 2 (рибофлавін)бере участь у регуляції обміну речовин, в окисно-відновних реакціях. Міститься у м'ясі, яйцях, молоці, печінці, фруктах, овочах. Добова доза – 2,5 мг. Ознаки гіпо- та авітамінозу: ураження рогівки, «заїди» (ангулярний стоматит), затримка росту.

Вітамін B 3 (пантотенова кислота)є коферментом ключових реакцій метаболізму жирів. Міститься в бджолиному маточному молочку та пивних дріжджах. Досить багато його в печінці тварин, яєчному жовтку, гречки, вівсі, бобових. Добова доза – 10-15 мг. Ознаки гіпо- та авітамінозу: психоемоційна нестійкість, схильність до непритомності, зміна ходи, відчуття печіння стоп.

Вітамін B 5 (вітамін PP, нікотинова кислота)входить до складу ферментів, що є каталізаторами окислювально-відновних реакцій, обміну білків та т-РНК. Джерелом вітаміну є тварини (особливо печінка, м'ясо) та багато рослинних продуктів (рис, хліб, картопля). Добова доза – 10-20 мг. Ознаки гіпо- та авітамінозу: дерматит (запалення відкритих ділянок шкіри), діарея (проноси), деменція (недоумство).

Вітамін B 6 (піридоксин)бере участь у регуляції обміну амінокислот. Міститься у дріжджах, рисі, м'ясі, бобах. Добова доза – 2,5 мг. Ознаки гіпо- та авітамінозу: запалення шкіри та нервів.

Вітамін B 9 (фолієва кислота, вітамін B c)бере участь в обміні білків та нуклеїнових кислот. Вітаміну багато в листяних овочах, наприклад, у шпинаті. Він міститься в салаті, капусті, томатах, суниці. Багаті їм печінка та м'ясо, яєчний жовток. Добова доза – 0,3-1 мг. Ознаки гіпо- та авітамінозу: анемія - у крові з'являються великі незрілі кровотворні клітини; знижується кількість еритроцитів та гемоглобіну в крові.

Вітамін B 12 (антіанемічний)- бере участь у регуляції обміну білків, жирів та вуглеводів. Міститься у печінці, м'ясі, сирі, яйцях. Добова доза – 200-300 мкг. Гіпо-і авітаміноз - злоякісна недокрів'я (анемія).

Вітамін H (біотин)- бере участь у транспорті діоксиду вуглецю, в обміні вуглеводів та жирів. Міститься у молоці, яйцях, печінці, цвітній капусті, грибах, синтезується бактеріями кишечника. Добова доза – 150-200 мкг. Гіпо- та авітаміноз - захворювання шкіри, випадання волосся.

Методами збереження вітамінів у харчових продуктах є:

• консервування (метод збереження продуктів із порівняно невеликими втратами вітамінів);
• заморожування з утворенням у цитоплазмі клітин кристалів льоду (швидке заморожування добре зберігає вітаміни);
• найбільшою мірою забезпечує збереження вітамінів вакуумне сушіння. Проводиться в умовах розряджання при температурі не вище 50 ° С;
• квашення овочів і фруктів (у процесі молочнокислого бродіння утворюється молочна кислота, що сприяє збереженню в продуктах, що заквашуються вітаміну C).

Приклади закритих тестів

2.1. Загальна кількість мінеральних солей в організмі людини (% від маси тіла):

1. 0,45;
2. 22,5;
3. 2,25.

3.1. Незамінними амінокислотами не є:

1. валін;
2. метіонін;
3. серин;
4. фенілаланін;
5. лізин.

3.2. Розщеплення білків починається в:

1. ротової порожнини;
2. шлунку;
3. тонкому кишечнику;
4. товстому кишечнику;
5. печінки.

3.3. В організмі людини білки можуть:

1. перетворюватися на жири;
2. відкладатися у запас;
3. окислюватися з вивільненням 7,6 кДж енергії на 1 г речовини;
4. окислюватися з вивільненням 40 кДж енергії на 1 г речовини.

4.1. Розщеплення вуглеводів починається в:

1. ротової порожнини;
2. шлунку;
3. тонкому кишечнику;
4. товстому кишечнику;
5. печінки.

4.2. Кінцевими продуктами дисиміляції вуглеводів є:

1. O 2 H 2 O;
2. CO 2 глюкоза, H 2 O;
3. CO 2 H 2 S;
4. O 2 H 2 S;
5. CO2, H2O.

4.3. В організмі людини вуглеводи можуть:

1. запасатися як глікоген;
2. запасатися як крохмалю;
3. запасатися як целюлози;
4. окислюватися з вивільненням 38,9 кДж енергії на 1 г речовини;
5. перетворюватися на білки.

5.1. Розщеплення жирів закінчується в:

1. ротової порожнини;
2. шлунку;
3. тонкому кишечнику;
4. товстому кишечнику;
5. печінки.

5.2. Одним із кінцевих продуктів обміну жирів є:

1. амінокислота;
2. вода;
3. кисень;
4. гліцерин;
5. карбонова кислота.

5.3. В організмі людини жири можуть:

1. відкладатися у запас;
2. запасатися як крохмалю;
3. окислюватися з вивільненням 17,6 кДж енергії на 1 г речовини;
4. окислюватися з вивільненням 40 кДж енергії на 1 г речовини;
5. перетворюватися на білки.

6.1. Бері-бері - це прояв гіповітамінозу:

1. B 1;
2. B 12 .

6.2. Фолієва кислота - це вітамін:

1. B 1;
2. B 6;
3. B 12;
4. B c .

Приклади відкритих тестів

• 1.1. Дайте визначення поняття «обмін речовин».
• 1.2. Дайте визначення поняття асиміляція.
• 1.3. Дайте визначення поняття «дисиміляція».
• 1.4. Перерахуйте етапи обміну речовин.
• 2.1. Вкажіть добову потребу організму людини у воді.
• 3.1. Вкажіть добову потребу організму людини у білках.
• 4.1. Вкажіть добову потребу організму людини у вуглеводах.
• 5.1. Вкажіть добову потребу організму людини у жирах.
• 6.1. Нестача вітамінів в організмі називається ...
• 6.2. Перелічіть ознаки гіповітамінозу A.
• 6.3. Перелічіть ознаки гіповітамінозу D.
• 6.4. Перелічіть ознаки гіповітамінозу групи В.
• 6.5. Перерахуйте ознаки гіповітамінозу С.
• 6.6. Перерахуйте властивості вітамінів.
• 6.7. Перерахуйте способи збереження вітамінів у харчових продуктах.

Відповіді на закриті тести

2.1 — 2	3.1 — 3	3.2 — 2	3.3 — 1	4.1 — 1	4.2 — 5
4.3 — 1	5.1 — 3	5.2 — 2	5.3 — 1	6.1 — 4	6.2 — 5

Відповіді на відкриті тести

• 1.1. Обмін речовин - сукупність реакцій пластичного (асиміляції) та енергетичного (дисиміляції) обмінів.
• 1.2. Пластичний обмін (асиміляція) - сукупність реакцій синтезу складних органічних речовин (білків, жирів, вуглеводів та нуклеїнових кислот) з більш простих.
• 13. Енергетичний обмін (дисиміляція) - сукупність реакцій, що забезпечують клітину енергією, в ході яких відбувається розщеплення та окиснення складних органічних речовин до неорганічних речовин.
• 1.4:
  • надходження речовин в організм;
  • зміна речовин у ході асиміляції та дисиміляції;
  • виведення кінцевих продуктів обміну.
• 2.1. Добова потреба людини у воді становить 2-2,5 л залежно від умов існування.
• 3.1. Добова потреба організму людини у білках становить 72-92 р.
• 4.1. Добова потреба людини у вулгеводах становить 358-484 р.
• 5.1. Добова потреба організму людини у жирах становить 81-110 г.
• 6.1. Гіповітаміноз.
• 6.2:
  • куряча сліпота (порушення сутінкового зору);
  • сухість рогівки ока та її помутніння;
  • зниження імунітету;
  • сухість шкіри.
• 6.3:
  • викривлення кісток ніг;
  • сплощення грудей;
  • не заростання тім'ячків черепа.
• 6.4:
  • ураження нервової системи;
  • затримка зростання;
  • порушення зору;
  • недокрів'я;
  • дерматити.
• 6.5:
  • ураження стінок кровоносних судин;
  • кровоточивість ясен;
  • зниження імунітету;
  • швидка стомлюваність.
• 6.6:
  • входять до складу ферментів та фізіологічно активних речовин;
  • швидко руйнуються під час нагрівання харчових продуктів;
  • дія їх проявляється у малих кількостях і виявляється у регуляції процесів обміну речовин.
• 6.7:
  • консервування;
  • заморожування;
  • вакуумне сушіння;
  • квашення продуктів.