Referat.me

Название: Обмен веществ и энергии. Теплообмен

Вид работы: реферат

Рубрика: Биология и химия

Размер файла: 19.61 Kb

Скачать файл: referat.me-21822.docx

Краткое описание работы: Обмен веществ и энергии или метаболизм - главное свойство организма.

Обмен веществ и энергии. Теплообмен

Сущность его состоит в постоянном обмене веществ между организмом и внешней средой. Живые организмы нуждаются в постоянном притоке О2 , питательных веществ (белков, жиров, углеводов), минеральных веществ, витаминов и воды. Поступившие в организм вещества в результате химических изменений превращаются в собственные вещества организма и продукты обмена, которые затем выводятся из него (СО2, Н2О, NН3 и аммиак). При этих химических превращений происходит освобождение энергии, которая необходима для совершения работы, роста и развития организма, а также для нормального функционирования клеток организма. Обмен веществ состоит из двух процессов, тесно связанных между собой: ассимиляции или анаболизма и диссимиляции или катаболизма.

Ассимиляция - это процесс усвоения организмом веществ, при этом расходуется энергия.

Диссимиляция - это процесс распада сложных органических соединений, при этом высвобождается энергия. В разные возрастные периоды соотношение между этими процессами различные: у детей преобладают процессы ассимиляции, у взрослых устанавливается равновесие между этими процессами, в старческом возрасте преобладают процессы диссимиляции. При болезнях нарушается это соотношение между анаболизмом и катаболизмом.

Расщепление продуктов идет двумя путями: аэробным и анаэробным.

Аэробный механизм расщепления происходит при участии аэробов, организмов использующих для своего существования О2. При этом происходит расщепление веществ до конечных продуктов - СО2 и Н2О и высвобождение энергии полностью.

Анаэробный путь расщепления происходит при участии анаэробов - организмов, развивающихся без О2. При этом процесс расщепления идет не до конца, и образуются промежуточные продукты обмена (спирты, кислоты).

У всех организмов есть аэробная и анаэробная фазы расщепления. Анаэробный распад характерен для эмбриональных тканей и клеток злокачественных опухолей.

Для жизнедеятельности организма необходима энергия, которая освобождается в результате диссимиляции белков, жиров и углеводов путем присоединения О2 - путем окисления. При окислении и образуется теплоэнергия, которая необходима для построения новых клеток и тканей, для сокращения мышц, проведения нервного импульса, синтеза ферментов, гормонов и для поддержания постоянной температуры тела. Энергетические затраты организма при его жизнедеятельности называются общим обменом. Он состоит из основного обмена и рабочей прибавки.

Основной обмен - это минимальный уровень расхода энергии для поддержания жизнедеятельности всех органов и систем организма и температуры тела, это показатель интенсивности окислительных процессов в организме.

Основной обмен определяют утром натощак (через 12 часов после приема пищи), в положении лежа, при температуре окружающей среды 18 - 22 градуса, т.е. в условиях комфорта. В состоянии покоя организм расходует энергию на химические процессы, работу сердца, сосудов, дыхания и т.д. и поддержание температуры тела. Величина основного обмена зависит от пола, возраста, массы тела и роста. У детей основной обмен выше. Расход энергии зависит от состояния организма и мышечной деятельности. При мышечной работе значительно увеличиваются энергетические затраты организма, это увеличение составляет рабочую прибавку, которая тем больше, чем интенсивнее работа. Восполнение энергетических затрат организма происходит за счет поступления в организм питательных веществ: белков, жиров, углеводов. Гармоничное взаимодействие питательных веществ - это основа физического и психического здоровья.

Обмен белков (протеинов). Белки - это сложные высокомолекулярные соединения, содержащие азот и построенные из аминокислот. В пищевых продуктах содержится около 20 аминокислот, они всасываются в кишечнике и идут на построение специфических для каждого организма белков. Все аминокислоты делятся на заменимые и незаменимые. Заменимые аминокислоты синтезируются в организме (аланин, цестоин). Незаменимые аминокислоты не синтезируются в организме и должны поступать с пищей. К ним относятся: валин, метионин, лейцин, фенилаланин, триптофан и лизин.

Белки, содержащие весь необходимый набор аминокислот, называются биологически полноценными (белки молока, яиц, рыбы, мяса). Биологически неполноценными называют белки, в составе которых отсутствует хотя бы одна незаменимая аминокислота (белки пшеницы, кукурузы, ячменя).

Функции белка:

1.Пластическая, структурная. Белки являются главной составной частью клетки и межклеточных структур, входят в состав основного вещества хрящей, костей, кожи. Биосинтез белков определяет рост и развитие всего организма.

2.Ферментативная - могут ускорять химические процессы в организме. Все ферменты являются белками.

.Защитная - образование антител, связывание токсинов и ядов, участие в свертывании крови (фибриноген).

.Транспортная - Нb переносит О2 и СО2, липопротеиды - жиры и т.д.

.Передача наследственности при помощи нуклеопротеидов, содержащих нуклеиновые кислоты - ДНК и РНК.

.Регуляторная - поддержание биологических констант в организме.

.Энергетическая - обеспечение энергией всех жизненных процессов организма.

Суточная потребность в белке составляет 13-15% от суточного объема пищи, животный белок - 40-50%. Повышена потребность в белке у детей, беременных, спортсменов и у людей после тяжелой болезни. Продукты, содержащие белки животного происхождения - мясо, рыба, яйца, молоко. Растительного происхождения - грибы, фасоль, гречневая крупа, злаковые, орехи.

Белковый обмен регулирует:

1)Соматотропный гормон гипофиза.

2)Гормон щитовидной железы - тироксин.

)Глюкокортикоиды коры надпочечников.

Азот - составная часть белка и аминокислот и поступает с пищей, причем, только с белковой. Азотистый баланс - разность между количеством азота в пище человека и уровнем его в выделениях. Различают азотистое равновесие, положительный и отрицательный азотистый баланс.

Азотистое равновесие - количество выделенного азота равняется количеству поступившего азота. Наблюдается у взрослого человека.

Положительный азотистый баланс - количество азота в выделениях меньше, чем количество азота в пище. Азот задерживается в организме. Наблюдается у женщин во время беременности, у детей, у спортсменов, при выздоровлении после тяжелых заболеваний.

Отрицательный азотистый баланс или азотистый дефицит - количество азота в выделениях больше, чем в пище (наблюдается при белковом голодании, лихорадке).

Неиспользованные аминокислоты распадаются в печени и почках с отщеплением аммиака и освобождением энергии. Аммиак в печени синтезируется в мочевину, которая выводится с мочой и потом. Аммиак является токсичным веществом для центральной нервной системы и тканей организма, а мочевина - вещество нетоксичное. Кроме мочевины, белки распадаются на мочевую кислоту, креатин, креатинин, гистамин.

Обмен жиров. Жир поступает в организм с пищей, а также образуется из углеводов и белков.

К жирам относятся:

1.Простые липиды - нейтральные жир является обязательной составной частью цитоплазмы, ядра, оболочки клетки, выполняет пластическую функцию. Это основная масса жира в организме.

2.Сложные липиды - фосфолипиды.

.Стероиды - холестерин.

Функция жира:

·Жир может депонироваться в подкожной клетчатке - роль теплоизоляции, а откладываясь вокруг органов - защита от травм.

·Жир - источник энергии, участие в синтезе жирорастворимых витаминов А, Д, Е, К.

·Жир под действием липазы превращается в глицерин и жирные кислоты, а затем окисляется до СО2 и Н2О.

Суточная потребность в жирах составляет 30-35% от суточного объема пищи. Жиры содержат незаменимые жирные кислоты (ненасыщенные жирные кислоты) - линоленовая, линолевая, арахидоновая, которые есть в растительном масле, сливочном масле. При их отсутствии замедляется рост и способность к размножению, нарушается синтез витамина А, Е, Д, К.

В обмене жиров большая роль принадлежит печени, где синтезируются:

1.Фосфолипиды, которые входят в состав всех клеток, а особенно это имеет значение для нервных клеток. Печень поддерживает уровень фосфолипидов в крови.

2.Образование в печени кетоновых тел (?-оксимасляная кислота, ацетоуксусная кислота, ацетон), которые используются как источник энергии.

.Синтез холестерина в основном происходит в печени. Из него образуются половые гормоны, гормоны коры надпочечников. Неиспользованный холестерин расщепляется в печени до желчных кислот, которые поступают с желчью в кишечник и способствуют эмульгированию жиров.

Жир может образовываться в организме из углеводов при избыточном их поступлении с пищей. 25-30% углеводов пищи превращаются в жиры.

Белки же являются строительным материалом и только при особых обстоятельствах могут использоваться для энергетических целей.

Обмен углеводов. Это тоже источник энергии, пластическая функция. В организм поступает с растительной пищей (хлеб, крупы, овощи, фрукты). Суточная потребность - 50-55% от суточного объема пищи.

Основная часть углеводов окисляется в тканях до СО2 и Н2О (70%).

Углеводы бывают: сложные и простые.

% глюкозы превращается в жир, а оставшиеся 5% синтезируется в резервные углевод организма - гликоген в печени - гликогенез.

Гликоген может также синтезироваться и в мышцах, т.к. они во время своей работы захватывают много глюкозы из крови. Распад гликогена является одним из источников энергии мышечного сокращения. Мышечный гликоген распадается до молочной кислоты, которая способствует синтезу гликогена в печени, этому способствуют также продукты распада жиров и белков - кетокислоты. Этот процесс называется гликонеогенез. Процесс, при котором гликоген распадается до глюкозы называется гикогенолиз. Эти три процесса взаимосвязаны и регулируют уровень сахара в крови.

Головной мозг содержит небольшой запас углеводов и поэтому нуждается в постоянном поступлении глюкозы, потому что энергетические затраты покрываются только за счет углеводов.

Регуляция углеводного обмена.

Уровень глюкозы в крови 4, 4 - 6, 6 ммоль/л. Это важнейшая гомеостатическая константа организма.

Снижение уровня глюкозы в крови называется гипогликемия. К этому состоянию особенно чувствительна центральная нервная система.

Повышение уровня сахара в крови называется гипрегликемия, ее результатом является гликозурия - выделение глюкозы с мочой.

В регуляции углеводного обмена участвуют:

1.ЦНС - гипоталамус.

2.Поджелудочная железа, вырабатывающая гормон инсулин, который понижает уровень сахара в крови, т.к. он усиливает синтез гликогена в печени и мышцах и повышает потребление глюкозы тканями организма.

Увеличивает уровень сахара в крови гормон глюкагон.

3.Надпочечники: мозговой слой - адреналин, корковый слой - глюкокортикоиды.

4.Гипофиз - соматотропин.

.Щитовидная железа - тироксин, трийодтиронин.

Водно-солевой обмен (организм состоит на 60% из Н2О).

Все процессы, протекающие в организме, осуществляются в водной среде.

Функции воды:

1.Растворитель продуктов питания.

2.Переносит растворенные в ней вещества к органам и тканям.

.Уменьшает трение между поверхностями в теле человека.

.Участие в регулировании азотом температуры тела.

.Составная часть крови, лимфы, пищеварительных соков, слизистых, мышц.

Вода в организме находится внутри клетки и вне клетки. В основном вода поступает в организм в виде питья и в составе пищи. Потеря 10% воды приводит к обезвоживанию организма, а 20% - к смерти. Длительное голодание возможно лишь при поступлении в организм воды и минеральных солей. Из организма вода выделяется почками 1500 мл, легкими - 500 мл и кожей 500 мл, вместе с водой выделяются и минеральные соли, которые имеют для организма большое физиологическое значение, т.к. входят в состав белков, ферментов, гормонов, медиаторов.

Na - обеспечивает постоянство осмотического давления внеклеточной жидкости. Депо - костная ткань.

K - обеспечивает постоянство осмотического давления внутриклеточной жидкости, образование ацетилхолина; синтез и отложение гликогена в тканях происходит с поглощением ионов К (печеный картофель, курага, изюм, бананы).

Са и Р - находятся в основном в костной ткани (>90%). Содержание Са в крови - биологическая константа, небольшие сдвиги уровня этого минерала приводят к серьезным последствиям для организма. Фосфор входит в состав АТФ. (творог, рыба, желток).

Fe - входит в состав Нb (отвечает за тканевое дыхание) и в состав ферментов, участвующих в окислительно-востановительных процессах. Снижение Fe уменьшает синтез Hb, что приводит к анемии.

J - в организме содержится в небольшом количестве, но значение его велико. Йод входит в состав гормонов щитовидной железы, оказывает влияние на все обменные процессы, рост и развитие организма

(морепродукты).

Вывод: для нормального существование всех органов и систем организму человека необходимо сбалансированное питание.

Теплообмен.

В живом организме благодаря непрерывному обмену веществ постоянно образуется тепло. Теплообмен - это обмен тепловой энергией между организмом и окружающей средой. Нормальная температура человека 36, 6º-37º, измеряется в подмышечной впадине. Внутренние органы имеют температуру выше (печень, почки температура равна 38-39º). В прямой кишке температура равна 37, 0º-37, 5º. Кроме образования тепла происходит постоянная отдача тепла в окружающую среду, т.е. температура тела человека зависит от двух процессов: теплообразование и теплоотдача.

Теплообразование.

Источник тепла в организме - все ткани. Кровь, протекая через ткани, нагревается. Печень, скелетные мышцы отдают крови больше тепла, чем другие органы. Повышение температуры окружающей среды вызывает рефлекторное снижение обмена веществ, поэтому в организме уменьшается теплообразование. Понижение температуры окружающей среды вызывает рефлекторное увеличение метаболизма и усиливается теплообразование. Теплообразование так же усиливается за счет мышечной активности. Непроизвольное сокращение мышц (дрожь) является основной формой повышения теплообразования.

Теплоотдача осуществляется несколькими путями:

1.Путем проведения - нагревается воздух, окружающие предметы, соприкасающиеся с теплом.

2.Путем излучения - нагретое тело излучает тепло (в виде инфракрасных лучей).

.Путем испарения - с поверхности кожи испаряется вода и пот.

Регуляция постоянства температуры тела осуществляется нейрогуморальным путем.

Нервный механизм терморегуляции. Колебания температуры окружающей среды воспринимаются особыми рецепторами - терморецепторами. Их очень много в коже, слизистой полости рта, верхних дыхательных путей. Терморецепторы кожи очень чувствительны к колебаниям температуры окружающей среды; в них возникают нервные импульсы, которые по афферентным (центростремительным) нервным волокнам поступают в спинной мозг. По проводящим путям нервный импульс достигает таламус, гипоталамуса и коры головного мозга. Центр терморегуляции находится в гипоталамусе. Нейроны гипоталамуса возбуждаются под влиянием нервных импульсов, поступивших от терморецепторов. Из центра терморегуляции нервные импульсы по эфферентным (центробежным) нервным волокнам пойдут к мышцам, сосудам (суживая или расширяя сосуды кожи), к потовым железам.

Гуморальная регуляция (гормональная)

1.Гормоны щитовидной железы, надпочечников и поджелудочной железы усиливают окислительные процессы, т.е. повышает обмен веществ и температуру тела.

2.Гипофиз тормозит секрецию гормонов щитовидной железы, т.е. снижает обмен веществ и температуру тела.

Похожие работы

  • Функции белков

    Ниже рассматриваются главные и в некотором смысле уникальные биологические функции белков, несвойственные или лишь частично присущие другим классам биополимеров.

  • Живая система

    Живая система в условиях Земли - это открытая система состоящая из органических в-в и их компонентов, основными из которых являются белки и нукл. кислоты, обладающая единым метоболизмом, который обеспечивает её саморегуляцию и самовоспроизведение.

  • Влияние новых синтетических йодсодержащих препаратов на переваримость, баланс и конверсию в яйцо минеральных веществ корма в организме кур-несушек

    В работе на основе обменного опыта было исследовано влияние йодовидона отдельно и в сочетании с Р-каротином на накопление минеральных веществ в организме и яйце кур-несушек кросса «Иза-Браун».

  • Обмен веществ у животных

    Обмен веществ - одно из основных свойств живых организмов. Поступление питательных веществ и кислорода, превращение их в организме и выделение конечных продуктов во внешнюю среду определяется как обмен веществ, или метаболизм.

  • АТФ и ее роль в клетке

    В цитоплазме каждой клетки, а также в митохондриях, хлоро-пластах и ядрах содержится аденозинтрифосфорная кислота (АТФ). Она поставляет энергию для большинства реакций, происходящих в клетке.

  • Неорганические вещества и их роль в клетке

    Из неорганических веществ, входящих в состав клетки, важнейшим является вода. Количество ее составляет от 60 до 95% общей массы клетки. Вода играет важнейшую роль в жизни клеток и живых организмов в целом.

  • Свойства талой воды

    Если бы все молекулы воды были по размерам меньше отверстия клеточной мембраны и свободно проходили через него, химические реакции проходили бы быстрее и обмен солей активизировался.

  • Применение метода множественной регрессии для оценки значений энергии водородных связей

    Метод множественных регрессий дает возможность нахождения характеристик различных дефицитных или отсутствующих свойств. Представлена возможность использования ММР для оценки энергий водородных связей в различных растворителях.

  • Свекла столовая (свекла обыкновенная)

    Вероятно, немногим известно, что обыкновенная огородная красная свекла обладает изрядными лекарственными свойствами. А между тем еще древнегреческие врачи больным для ускорения выздоровления прописывали сок столовой свеклы.

  • Правило Аллена

    У теплокровных животных (то есть животных, которые выделяют тепло в процессе обмена веществ), живущих в холодном климате, конечности меньше, чем у таких же животных, обитающих в более теплом климате.