Обмен веществ и превращение энергии – главный признак живых организмов. Энергетический и пластический обмен, их взаимосвязь.

Обмен вещества (метаболизм).

Совокупность протекающих в клетке химических превращений, обеспечивающих ее рост, жизнедеятельность, воспроизведение, обмен с окружающей средой называется обменом веществ или метаболизмом.

Благодаря обмену веществ происходит расщепление и синтез молекул, входящих в состав клеток, образование, разрушение и обновление клеточных структур и межклеточного вещества.

Все химические реакции, происходящие в клетке, организованы и упорядочены, они происходят в строго определенных местах и при участии биологических катализаторов - ферментов.

Обмен веществ складывается из двух взаимосвязанных, одновре­менно протекающих в организме процессов - ассимиляции (анаболизм, пластический обмен) и диссимиляции (катаболизм или энергетический обмен).

1. Энергетический обмен (диссимиляция, катаболизм):

А) подготовительный этап - расщепление крупных органических молекул (с помощью фер­ментов в лизосомах) до простых соединений с выделением энергии (полисахариды – до ди- и моносахаридов –глюкозы; белки – до аминокислот; жиры – до глицерина и жирных кислот). В ходе этих превращений энергии выделяется мало, она рассеивается в виде тепла, и АТФ не образуется. Первый этап энергетического обмена (расщепление жиров, белков, углеводов) идет в лизосомах.

Б) - запасание энергии, главным образом в виде АТФ, может протекать: а) в отсутствие кислорода - анаэробный гликолиз (брожение) протекает в цитоплазме. Гликолиз происходит в животных клетках и некоторых микроорганизмов. При гликолизе из одной молекулы глюкозы образуется всего лишь ДВЕ молекулы АТФ.

В) в присутствии кислорода - аэробный гликолиз (клеточное дыхание) протекает в митохондриях. Это совокупность ферментативных окислительно-восстановительных

 

реакций. Аэробный гликолиз обеспечивает расщепление органических веществ (глюкозы) до СО₂ и Н₂О с образованием 36 молекул АТФ; Таким образом, при окислении одной молекулы глюкозы образуется 38 молекул АТФ.

2. Пластический обмен (ассимиляция, анаболизм):

- биосинтез сложных органических молекул из простых молекул-­предшественников. Автотрофные организмы (зеленые растения и бактерии, способные синтезировать органические вещества из неорганических) могут осуществлять фотосинтез (синтез органи­ческих веществ из СО₂ и Н₂О с использованием энергии солнца) в хлоропластах или хроматофорах (у водорослей). Кроме фотосинтеза к пластическому обмену относятся биосинтез белков и хемосинтез.

- гетеротрофные (животные, грибы) синтезируют органические соединения, используя готовые органические вещества, поступающие с пищей.

Биосинтез белка в клетках также протекает с участием ферментов. Это матричный синтез. Матрицей является ДНК. Информация о последовательности аминокислот в одной полипептидной цепи находится в участке ДНК, который называется ген. В ДНК заложена информация о первичной структуре ДНК. Синтезированная и-РНК поступает в цитоплазму на рибосомы, где и идет синтез белка.

Фотосинтез – это процесс синтеза (образования) органических веществ из неорганических (СО₂ и Н₂О), идущий благодаря энергии солнечного излучения. Суммарное уравнение фотосинтеза:

6 СО₂ +6 Н₂О + энергия света Þ С ₆Н ₁₂О ₆+ 6О₂ ­.

Фотосинтез проходит в две стадии – световую и темновую. Световые реакции проходят только на свету, в мембразах тилакоидов хлоропластов, и связаны с фотосинтетическими пигментами, расположенными в этих мембранах. В результате синтезируется АТФ, НАДФ × Н и выделяется О₂ (побочный продукт). Темновые реакции проходят и на свету и в темноте, в строме хлоропласта, где идет фиксация СО₂ , и в ходе ряда химических реакций синтезируется глюкоза, при этом расходуется АТФ и НАДФ × Н, запасенные в световую фазу.

Многие виды бактерий, способные синтезировать необходимые им органические соединения из неорганических за счет энергии химических реакций окисления, происходящих в клетке, относятся к хемотрофам. Захватываемые бактерией вещества окисляются, а образующаяся энергия используется на синтезорганических молекул из СО₂ и Н₂О. Этот процесс носит название хемосинтеза.

В каждой клетке синтезируются характерные только для нее вещества. Процессы биосинтеза (пластический обмен) идут в эндоплазматической сети (гранулярная - синтез белков на рибосомах, гладкая - ­синтез липидов). Синтез углеводов в клетках растений происходит в хлоропластах.

Пластический и энергетический обмен (анаболизм и катаболизм) протекает в клетках одновременно, и заключительная стадия плас­тического обмена является исходной стадией энергетического.

 

Однако эти процессы идут различными путями и разделены пространственно.

Основная сущность обмена веществ заключается в обеспечении клеток энергией, которая расходуется на:

-процессы химического синтеза;

- все виды движения и сокращения мышц;

- для передачи нервного импульса;

- на процесс активного переноса веществ через плазматическую мембрану;

- для образования тепла.

Из вышесказанного можно сделать вывод, что источником энергии в живых организмах является энергия солнца, которая превращается в химическую энергию, а та, в свою очередь, в другие виды энергии.

Все реакции обмена веществ и преобразования энергии происходят с участием биологических катализаторов - ферментов. Каждый химический процесс происходит с участием специфических ферментов. Все они строго специфичны.

2. Многообразие животных – результат эволюции. Одноклеточные и многоклеточные животные. Почему одноклеточные организмы существуют в природе наряду с многоклеточными? Среди готовых микропрепаратов простейших найдите инфузорию-туфельку. По каким признакам вы ее определите?

Животные - одно из царств органического мира, являются предметом изучения зоологии. Современный животный мир, как показывают данные палеонтоло­гии, эмбриологии, сравнительной анатомии, представ­ляет собой результат длительной эволюции' животных, существовавших в предыдущие эпохи истории Земли. Приспосабливаясь к разнообразным условиям среды, виды изменялись и расселялись по поверхности плане­ты, занимая подходящие для их жизнедеятельности пространства гидросферы, литосферы, атмосферы или вымирали. Эволюционный процесс, с одной стороны, сопровождался увеличением числа видов животных, а с другой - усложнением их строения и появлением новых групп организмов.

Многообразие животного мира. Многообразие жи­вотного мира можно характеризовать, во-первых, ко­личеством видов, образующих царство, во-вторых, чис­лом систематических групп в пределах надвидовых таксонов - от рода до типа. Современная систематика насчитывает более 2 млн. видов, находящихся на раз­личных уровнях организации -. от клеточного (Про­стейшие), до многоклеточных различной сложности строения (от Губок до Млекопитающих).

Подцарств животных только два: Простейшие, или Одноклето­чные животные, и Многоклеточные животные. Главное различие их состоит в том, что у простейших каждая клетка - это самосто­ятельный организм. Клетки же многоклеточных животных входят в состав организма и выполняют различные функции: одни - за­щитные, другие - по добыванию пищи или ее перевариванию и т. д. Вне организма эти клетки жить не могут. Подцарства однокле­точных и многоклеточных составляют царство животных. Оно выделяется на основе признаков, характерных для всех животных: питание органическими веществами, как правило, живыми орга­низмами; отсутствие плотной наружной оболочки в строении кле­ток; в большинстве случаев подвижность и наличие приспособ­лений для движения.

Таким образом, основные систематические группы животных выглядят так: царство, подцарство, тип, класс, отряд, семейство, род, вид. В этой схеме царство - самая высшая и самая крупная си­стематическая группа животных, а вид - основная мелкая группа.

В водоемах с загрязненной водой можно обнаружить быстроплавающее простей­шее диной 0,1-0,3мм, тело которого по форме напоминает туфлю, покрытую продольными рядами многочисленных мелких ресничек. Это инфузория-туфелька Инфу­зория - наиболее сложно устроенное простейшее. Она сохраняет постоянную форму тела благодаря тому, что наружный слой ее цитоплазмы плотный. Реснички совершают волнообразные движения, и с их помощью туфелька плавает тупым концом вперед. На теле инфузории виден желобок - предротовое углубление, в глубине которого рас­положен рот. В цитоплазме. можно различить две выделительные вакуоли и два яда -макронуклеус и микронуклеус.

Используя знания о строении и функциях кожи, дайте обоснование гигиенических требований, предъявляемых к одежде. Какова доврачебная помощь пострадавшим от теплового и солнечного удара, при обморожении? Почему очень вредно ходить в холодное время года без головного убора?

Наружный покров тела человека - кожа 2 м². Кожа выполняет ряд важнейших функций: защитную, чувствительную, выделительную, запасающую и терморегуля­торную.

Кожа состоит из трех слоев: эпидермиса, дермы (или собственно, кожи), подкожной жировой клетчатки.

 

 

Эпидермис состоит из нескольких десятков слоев эпителиальных клеток. Наибо­лее толстый эпидермис - на подошвах и ладонях, а самый тонкий - на веках глаз. Верхние слои эпидермиса мертвые. В клетках эпидермиса вырабатывается пигмент меланин, от количества которого зависит цвет кожи.

Дерма - это соединительная ткань, богатая переплетающимися эластичными во­локнами, придающими коже упругость. В дерме расположено большое число разнооб­разных рецепторов: температурных, прикосновения (тактильных), давления, болевых. По всей поверхности кожи расположены выводные протоки потовых желез. Больше всего их подмышками, на ладонях, подошвах. В дерме находится большое число Кро­веносных сосудов и нервных волокон.

Дерма переходит в третий слой кожи - подкожную жировую клетчатку, образован­ную рыхлой соединительной тканью. Накапливающийся в этой ткани жир защищает организм от переохлаждения, служит запасом на случай больших энергетических за­трат.

Для нормального состояния кожных покровов нужна удобная одежда. Она долж­на быть чистой, хорошо пропускать влагу и воздух, не препятствовать теплообмену. Большое значение для нашего организма имеет покрой одежды. Гигиеническим тре­бованиям больше всего отвечает свободный покрой одежды, не стесняющий дыхания, движения крови и лимфы, допускающий самые разнообразныe движения, удобный во время работы. Кроме того, очень важно, чтобы размеры и форма одежды соответство­вали размерам и формам тела.

При низкой температуре окружающего воздуха одежда должна препятствовать по­тере тепла организмом, сохраняя температуру кожи туловища на уровне 32-34°С. В жаркие солнечные дни одежда, наоборот, должна препятствовать притоку к нашему телу энергии солнечного излучения. И летом, и зимой рекомендуется ходить в голо­вном уборе. Особенно опасно появляться на улице без головного убора при минусовой температуре. Еще хуже выходить на мороз с влажными после мытья волосами. Под воздействием холода в коже головы начинает ухудшаться кровообращение вследствие спазма сосудов, что, в конце концов, приводит к выпадению волос. Спазм сосудов обеспечен при резком перепаде температур, к примеру, когда при выходе из теплого помещения без головного убора сразу же попадаем на мороз.

Причиной возникновения теплового удара является перегревание тела при одно: временной низкой его теплоотдаче. При тепловом ударе появляются слабость, головок­ружение, тошнота, головная боль, часто случается рвота. При оказании первой помощи при тепловом ударе пострадавшего необходимо быстро перенести в прохладное поме­щение или в тень, положить на спину, подложить под голову подушку или сложенное одеяло; освободить от мешающей нормальному дыханию одежды. Пострадавшему дают пить холодную воду, на голову накладывают компресс из смоченного в холодной воде полотенца или салфетки, протирают тело холодной водой.

Солнечный удар возникает при длительном пребывании без головного убора под прямыми лучами солнца. У получившего солнечный удар появляются шум в ушах, го­ловная боль, тошнота, иногда возникают рвота, головокружение. Первую помощь при солнечном ударе оказывают так же, как и при тепловом ударе. Если образовался ожог, то наносят на пораженное место какой-либо косметический крем, вазелин, можно при­менить и растительное масло.

Обморожением называется повреждение тканей, обусловленное воздействием низ­ких температур. Наиболее подвержены обморожению пальцы рук и ног, кисти, стопы, нос, уши. При оказании первой помощи пострадавшего переводят в теплое помеще­ние. Обмороженный участок кожи накрывают сухой стерильной повязкой, пострадав­шего тепло укутывают, для восполнения тепла в организме и улучшения его кровооб­ращения дают пить горячий чай, кофе, молоко. Необходимо также обеспечить непод­вижность обмороженных участков тела, так как Кровеносные сосуды в них становятся очень хрупкими и могут возникнуть кровоизлияния. Если на обмороженных участках появились пузыри, то на них необходимо наложить чистую повязку и доставить пост­радавшего в медицинское учреждение.

 

Билет № 24

Разнообразие организмов: одноклеточные и многоклеточные. Ткани, органы, системы органов, их взаимосвязь как основа целостности многоклеточного организма (на примере растительного или животного организма).

Все живые организмы состоят из клеток - из одной клетки (одноклеточные орга­низмы) или многих (многоклеточные). Клетка - это один из основных структурных, функциональных и воспроизводящих элементов живой материи; это элементарная живая система. У одноклеточных организмов клетка соответствует целостному мно­гоклеточному организму и выполняет все присущие ему функции. У многоклеточных клетки, имеющие сходное строение и выполняющие одинаковые функции, объединя­ются в ткани.

Тканью называется группа клеток, имеющих общее происхождение, сходных по форме и строению и выполняемым функциям. В организме животных различают четыре вида тканей: эпителиальную, соединительную, мышечную и нервную.

Эпителиальные ткани состоят из тесно прилегающих друг к другу клеток. Межклеточного вещества мало. Эпителиальные ткани (эпителии) образуют покровы тела, а также слизистые оболочки всех внутренних органов и полостей. Эпителий образует также большинство желез. Эпителиальные ткани выполняют несколько функций: за­щитную, ногти и волосы; роговица глаза; железистую, обменную.

Соединительные ткани состоят из клеток и большого количества межклеточного вещества. Межклеточное вещество представлено основным веществом и волокнами коллагена или эластина. К соединительным тканям относят; кость, хрящ, кровь, лимфу, дентин зубов, жировую ткань. Соединительная ткань выполняет следующие функции: механическую, соединительную, защитную; участие в заживлении ран и регенерации органов; кроветворную; трофическую, или обменную.

Клетки мышечных тканей обладают свойствами возбудимости, проводимости и со­кратимости. Мышечные ткани входят в состав опорно-двигательного аппарата, обра­зуют сердце, входят в состав стенок внутренних органов и большинства кровеносных и лимфатических сосудов. Различают несколько видов мышечной ткани: поперечно-полосатую (скелетную и сердечную) и гладкую. Основные функции мышечной ткани: двигательная.

Нервная ткань образована нервными клетками (нейронами) и нейроглией. Нейроны обладают особыми свойствами - возбудимостью и проводимостью. Клетки нейрог­лии, выполняющих по отношению к нейронам «обслуживающие» функции: защит­ную, опорную и питательную. Нервная ткань выполняет важнейшую функцию по снабжению организма информацией о происходящем во внешней среде, объединяет различные органы и системы в целостный организм.

Из тканей формируются органы, строение которых связано с выполняемыми ими функциями. Каждый орган образован несколькими тканями. Органы, выполняющие одинаковые функции, объединяются в системы органов. Различают следующие системы органов:

1. покровная - кожа, слизистые оболочки;

2. опорно-двигательная - состоит из скелета и мышц;

3. кровеносная - сердце и сосуды;

4. дыхательная - легкие и воздухоносные пути;

5. лимфатическую - лимфатические сосуды и лимфатические узлы;

6. пищеварительная - желудочно-кишечный тpакт, печень и поджелудочная железа;

7. выделительная - почки, мочевыводящие пути, мочевой пузырь;

8. половая - мужские и женские половые органы;

9. эндокринная - железы внутренней секреции; нервная - центральная и периферическая.

Особую роль играет система иммунитета, благодаря которой организм защищает себя от вредных воздействий. Система иммунитета включает в себя не только орга­ны,

 

но и ткани: красный костный мозг, тимус, селезенку, кровь, лимфу, межклеточную жидкость, миндалины, лимфатические узлы, скопления лимфоидной ткани.

Ни одна из перечисленных систем органов не может функционировать независимо. Взаимодействием всех органов и систем обеспечивается целостность организма. Регуляция работы всех органов и их постоянное объединение происходят при участии нервной системы (нервная регуляция) и гуморальным путем, через кровь и тканевую жидкость посредством биологически активных веществ, в первую очередь гормонов (гуморальная регуляция). Вместе с нервной эндокринная система обеспечивает при­способление организма к условиям внешней среды.

 

⇐ Предыдущая13141516171819202122Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: