Обмен веществ и энергии. Регуляция обмена веществ
Обмен веществ (метаболизм) — последовательное потребление, превращение, использование, накопление и потеря веществ и энергии в живых организмах в процессе жизни, позволяющий им самосохраняться, расти, развиваться и самовоспроизводиться. Он состоит из энергетического (диссимиляция) и пластического (ассимиляция) обменов.
Ассимиляция (пластический обмен) — совокупность процессов биосинтеза, когда из более простых веществ синтезируются более сложные с накоплением энергии.
Диссимиляция (энергетический обмен) — совокупность ферментативных процессов расщепления сложных органических веществ в организме до более простых.
Согласно закону сохранения энергии энергия не возникает и не исчезает бесследно, а переходит из одного вида в другой.
Химическая энергия (химические связи органических веществ)
¯
окисление органических веществ
¯
Химическая энергия электрическая энергия механическая энергия
(биосинтез АТФ, (передача информации (сокращение скелетных
белков, жиров и по нервным волокнам мышц, сердца, диафрагмы)
углеводов) с помощью импульса)
¯
Тепловая энергия
поддержка постоянной температуры тела, выделение избытка тепла в окружающую среду
Обмен органических веществ
Все обмены органических веществ тесно связаны между собой. Например, белки при необходимости могут превращаться в жиры и углеводы. При обильном питании углеводной пищей часть углеводов в организме превращается в жиры, при недостаточном поступлении в организм происходит превращение жиров в углеводы. И лишь недостаток белков в пище невосполним, так как они образуются только из аминокислот.
Обмен белков: аминокислоты из пищеварительного канала поступают в клетки, где из них синтезируются белки, характерные для нашего организма, белки используются на построение структур клетки, являются ферментами. При расщеплении 1 г белков выделяется 17,6 кДж энергии. При распаде белков кроме воды и углекислого газа образуется еще аммиак (превращающийся в печени в мочевину) и другие соединения. Углекислый газ удаляется из организма через органы дыхания, вода — через почки, кожу и легкие, мочевина — через почки.
Обмен углеводов: глюкоза поступает в клетки и используется в качестве основного источника энергии (для синтеза АТФ). При расщеплении 1г углеводов выделяется 17,6 кДж энергии. Углеводы откладываются в запас в мышцах и печени в виде животного крахмала гликогена. Конечными продуктами распада углеводов являются вода и углекислый газ.
Обмен жиров: глицерин и жирные кислоты поступают в клетки, из них синтезируются жиры, характерные для нашего организма. Являются запасниками энергии и строительным материалом. При расщеплении 1г жира выделяется 38,9 кДж энергии. Конечными продуктами распада жиров и углеводов являются вода и углекислый газ.
Потребность в органических веществах у взрослого человека в сутки следующая:
· белков — 85 г, при тяжелом физическом труде эта величина может удваиваться (из них 48 г — белки животного происхождения),
· жиров — около 100 г (из них 30 г – жиры растительного происхождения),
· углеводов — около 380 г.
Регуляция обмена веществ:Железы внутренней секреции вырабатывают гормоны, регулирующие процессы обмена веществ
Эндокринная система — это совокупность основных желез внутренней секреции, согласованная деятельность которых обеспечивает регуляцию всех жизненно важных функций организма.
В организме различают три типа желез: железы внешней секреции (потовые, пищеварительные, сальные) имеют выводные протоки, секреты выводятся в полости органов или за пределы организма, выделяют вещества периодически, состав секрета - ферменты, вода, соли, конечные продукты обмена веществ.
железы внутренней секреции (гипофиз, щитовидная железа, надпочечники), не имеют протоков, секреты выделяются во внутреннюю среду организма, выделяют вещества непрерывно, В состав секрета обязательно входят гормоны
железы смешанной секреции (половые, поджелудочная железа).
Гипофиз находится в полости черепа, ниже моста головного мозга. Состоит из трех частей: передней, промежуточной и задней доли. Выделяет тропные гормоны (АКТГ, ТТГ, ФСГ и др.), которые регулируют деятельность щитовидной, половых желез и надпочечников, гормон роста, который регулирует рост организма и стимулирует белковый синтез, и вазопрессин, который обеспечивает водный обмен.
Щитовидная железа расположена поверх щитовидного хряща гортани, образована двумя долями, соединенными перемычкой. Каждая доля состоит из пузырьков. Выделяет гормоны тироксин, который повышает интенсивность энергетического обмена и роста организма, и кальцитонин, который контролирует обмен кальция в организме, сберегая его в костях.
Околощитовидная железа находится на поверхности или в толще щитовидной железы в количестве двух или четырех. Она выделяет паратгормон, который регулирует концентрацию в крови кальция и фосфатов.
Поджелудочная железа (островки Лангерганса) расположена в брюшной полости тела ниже желудка. В самой железе имеются «островки» клеток, расположенные в разных местах железы. Она вырабатывает гормоны инсулин, который снижает уровень глюкозы в крови, стимулирует печень на превращение глюкозы в гликоген и ускоряет поступление глюкозы в клетки, и глюкагон, который повышает уровень глюкозы в крови, стимулирует быстрое расщепление гликогена до глюкозы в печени и превращение белков и жиров в глюкозу.
Надпочечники — это парные железы, расположенные над верхней частью почек, они двухслойные. Наружный слой — корковый, внутренний — мозговой. Мозговой слой вырабатывает адреналин, который ускоряет работу сердца, сужает кровеносные сосуды, тормозит пищеварение, расщепляет гликоген, и норадреналин, действие которого схоже с действием адреналина. Корковый слой вырабатывает глюкокортикоиды, которые регулируют обмен минеральных и органических веществ, повышают устойчивость к стрессу, обладают противовоспалительным действием, и альдостерон, который увеличивает количество натрия в крови, что вызывает задержку жидкости в организме
Половые железы. Мужские (семенники) расположены вне брюшной полости, в мошонке, и имеют дольчатое строение. Женские (яичники) расположены внутри брюшной полости, их внутренняя часть представлена пузырьками. Семенники вырабатывают мужские адрогены (тестостерон и др.), яичники — женские эстрогены (эстрадиол и др.). И те и другие обеспечивают половую функцию организма и развитие вторичных половых признаков.
Железы внутренней секреции
| Железа | гормон | нарушения при недостатке | нарушения при избытке |
| Щитовидная железа | Тироксин | в период внутриутробного и раннего развития возникает кретинизм (малый рост, нарушения пропорций тела и отставание в умственном, физическом, половом и психическом развитии) У взрослого человека развивается микседема (замедление обмена веществ, отек тканей, снижение возбудимости нервной системы, ослабление памяти, снижение иммунитета) | базедова болезнь– уровень обмена веществ значительно возрастает, повышается температура тела, частота сердечных сокращений, артериальное давление; больные худеют, отмечается пучеглазие, повышенная возбудимость нервной системы, раздражимость и быстрая утомляемость |
| Поджелудочная железа | инсулин | сахарный диабет (резкое увеличение сахара в крови, клетки не усваивают глюкозу, глюкоза выводится с мочой, у больных жажда, похудение, истощение организма); | гипогликемия (при резком понижении сахара в крови возникает инсулиновый (гипогликемический) шок – острое нарушение деятельности мозга с судорогами и потерей сознания) |
| Надпочечники | Кортикоиды | Бронзовая болезнь (кожа серовато-коричневого оттенка, похудение, слабость, быстрая утомляемость) | преждевременное образование половых гормонов, раннее половое созревание с быстрым прекращением роста. У взрослых женщин иногда появляются вторичные мужские половые признаки, у мужчин разрастаются грудные железы и атрофируются половые органы |
| гипофиз | Гормон роста | в детстве приводит к замедлению роста –карликовость(пропорции тела не нарушены, умственное и психическое развитие в норме) У взрослого – вызывает крайнее исхудание, истощение | у ребенка – гигантизм, у взрослого – акромегалия – разрастание хрящевых тканей, непропорциональный рост отдельных частей тела: носа, языка, пальцев рук и ног |
Витамины
Витамины – биологически активные вещества, поступающие с пищей или синтезируемые в организме, необходимые для нормального обмена веществ.
Значение витаминов было доказано в работах русского врача Н. И. Лунина.
Являясь компонентами ферментных систем, витамины оказывают влияние на рост, развитие, обмен веществ организма, также они способствуют повышению сопротивляемости к различным заболеваниям.
Источниками витаминов для человека служат растения, животные, некоторые витамины при определенных условиях могут вырабатываться в организме самого человека.
Авитаминоз – отсутствие витаминов; Гиповитаминоз – пониженное содержание витаминов; Гипервитаминоз – избыток витаминов. Наиболее токсичное действие оказывает передозировка жирорастворимых витаминов.
В настоящее время известно около 20 различных витаминов
| витамин | источники получения | функции | недостаток |
| А ретинол | жир печени трески, морковь, красный перец, абрикосы, шпинат, сливочное масло, икра | обеспечивает нормальный рост, входит в зрительный пигмент родопсин | куриная слепота замедление роста молодого организма, поражение кожи, роговицы глаза, кишечника |
| В1 тиамин | печень, бобовые культуры, дрожжи, оболочки риса, ржи, пшеницы, гречневая, овсяная крупа, картофель, печень | регуляция углеводного обмена веществ, передача возбуждения нервной системе | бери-бери (полиневрит): исхудание, нарушение координации движений, паралич конечностей, атрофия мышц, поражение нервной системы |
| В2 рибофлавин | Синтезируется микрофлорой кишечника; молочные, мясные продукты, пивные дрожжи, яйца, овощи | Влияние на ЦНС, обмен белков, жиров, углеводов; обеспечивает восприятие глазом света и цвета | Задержка роста, поражение глаз, слизистой оболочки рта, шелушение кожи, слабость, снижение аппетита |
| В6 пиридоксин | печень, яйца, молоко, зерновые, бобовые культуры | участие в обмене аминокислот, жиров | анемия, судороги, расстройства пищеварения |
| С аскорбиновая кислота | овощи, плоды, ягоды, молоко, печень | сопротивляемость заболеваниям, укрепление сосудов | Цинга, снижение сопротивляемости к заболеваниям, повышенная утомляемость, боль в суставах, мышцах, поражение капилляров,десен зубов, местные кровоизлияния |
| Д Кальци-ферол | жир печени рыб, яичный желток, сливочное масло, печень, молоко, синтезируется в коже под действием ультрафиолетовых лучей | кальциевый и фосфорный обмен, необходим для образования костей и зубов | Рахит: нарушение фосфорно-кальциевого обмена у детей, снижение минерализации костей, кости ног искривляются |
Тест «Обмен веществ»
Часть А
1. В организме человека не может происходить превращение
А. жиров в белки Б. белков в углеводы В. углеводов в жиры Г. жиров в углеводы
2. При недостаточности гормонов щитовидной железы развивается
А. микседема Б. Базедова болезнь В. сахарный диабет Г. несахарный диабет
3. Какой витамин растворим в воде? А. А Б. Е В. С Г. Д
4. При недостатке какого витамина нарушается минеральный состав костей? А. А Б. В В. С Г. Д
5. Куда непосредственно попадают гормоны, вырабатывающиеся железами внутренней секреции?
А. кишечник Б. полость тела В. кровь Г. тканевая жидкость
6. Образованию витамина Д в организме способствует
А. инфракрасная часть спектра Б. ультрафиолетовая часть спектра
В. употребление рыбьего жира Г. видимая часть спектра
7. Какой из названных витаминов повышает сопротивляемость организма к простудным заболеваниям?
А. А Б. В В. С Г. Д
8. На рост человека наибольшее влияние оказывают гормоны
А. надпочечников Б. гипофиза В. щитовидной железы Г.поджелудочной железы
9. Недостаток какого витамина приводит к малокровию? А. В1 Б. В6 В. В12 Г. С
10. Для лечения тяжелых форм сахарного диабета больным необходимо вводить
А. гемоглобин Б. антитела В. инсулин Г. гликоген
11. Какой химический элемент является действующим началом в тироксине, гормоне щитовидной железы?
А. бром Б. калий В. йод Г. железо
12. Какая из желез внутренней секреции управляет всеми гормональными процессами организма?
А. гипофиз Б. надпочечники В. половые железы Г. щитовидная железа
13. Недостаток или отсутствие в организме витамина Д приводит к нарушению обмена
А. углеводов Б. кальция и фосфора В. жиров Г. белков
14. Сахарный диабет – это заболевание, связанное с нарушением деятельности
А. поджелудочной железы Б. щитовидной железы В. надпочечников Г. гипофиза
15. Избыточное количество углеводов в организме приводит к
А. отравлению организма Б. их превращению в белки
В. их превращению в жиры Г. расщеплению на более простые вещества
16. Повышенные температура тела, давление и частота сердечных сокращений, возбудимость нервной системы, худоба – это признаки, характерные для больных
А. базедовой болезнью Б. микседемой В. акромегалией Г. кретинизмом
17. Человек получает энергию, необходимую для жизнедеятельности, в процессе
А. пищеварения Б. транспорта веществ В. обмена веществ Г. биосинтеза белка
18. Какие вещества в организме человека определяют интенсивность и направление химических процессов, составляющих основу обмена веществ
А. жиры Б. ферменты В. витамины Г. минеральные
19. Под воздействием инсулина избыток сахара превращается в печени в
А. гликоген Б. крахмал В. жиры Г. белки
20. Превращение глюкозы в запасной углевод – гликоген наиболее интенсивно происходит в
А. желудке и кишечнике Б. печени и мышцах В. головном мозге Г. ворсинках кишечника
21. Реакции синтеза органических веществ в клетках человека и других организмов, расщепления пищи в пищеварительном канале ускоряются благодаря действию
А. ферментов Б. гормонов В. хлорофилла Г. гемоглобина
22. Липиды в организме человека образуются из
А. глицерина и жирных кислот Б. аминокислот В. глюкозы и фруктозы Г. углекислого газа и воды
23. При окислении жиров в клетках тела образуются
А. вода и углекислый газ Б. крахмал и гликоген В. аминокислоты Г. глюкоза и гликоген
24. Вещества, содержащие азот, образуются при биологическом окислении
А. белков Б. жиров В. углеводов Г. глицерина
25. Энергия, необходимая для мышечного сокращения, освобождается при
А. расщеплении органических веществ в органах пищеварения Б. раздражении мышц нервными импульсами
В. окислении органических веществ в мышцах Г. синтезе аденозинтрифосфорной кислоты
26. Витамины в организме человека и животных
А. регулируют поступление кислорода Б. оказывают влияние на рост, развитие, обмен веществ
В. вызывают образование антител Г. увеличивают скорость образования и распада окисигемоглобина
27. Черный хлеб является источником витамина: А. А Б. В В. С Г. Д
28. Недостаток в организме человека витамина А приводит к заболеванию
А. куриной слепоты Б. сахарным диабетом В. цингой Г. рахитом
29. При инфекционных заболеваниях повышают норму витамина С, так как он
А. уничтожает яды, выделяемые микробами Б. уничтожает яды, выделяемые вирусами
В. защищает от окисления ферменты, ответственные за синтез антител
Г. является составной частью антител
30. Химическое взаимодействие клеток, тканей, органов и систем органов, осуществляемое через кровь, происходит в процессе
А. пластического обмена Б. нервной регуляции В. энергетического обмена Г. гуморальной регуляции
31. В гуморальной регуляции функций организма принимают участие
А. антитела Б. гормоны В. ферменты Г. нуклеиновые кислоты
32. К эндокринной системе органов относят
А. слюнные железы Б. печень В. надпочечники Г. сальные железы
33. Деятельность какой железы нарушается при недостатке йода в пище
А. поджелудочной Б. щитовидной В. слюнной Г. печени
34. Обнаружение в крови человека повышенного содержания сахара свидетельствует о нарушении функций:
А. поджелудочной железы Б. щитовидной железы В. надпочечников Г. гипофиза
35. Рибофлавином называется витамин: А. В1 Б. В2 В. В12 Г. Д
36. К железам смешанной секреции относится
А. кора надпочечников Б. поджелудочная В. гипофиз Г. щитовидная
37. Витамин А называется А. ретинолом Б. филлохиноном В. цианокобаламином Г. пиридоксином
38. Гормоны обладают: А. физиологической активностью Б. высокой специфичностью
В. дистантным действием Г. всеми перечисленными свойствами
39. Гормоны коры надпочечников по химической природе являются
А. полипептидами Б. углеводами В. стероидами Г. производными аминокислот
40. Полиневрит развивается при нехватке витамина: А. В1 Б. В2 В. В6 Г. В12
41. Пример железы смешанной секреции А. печень Б. гипофиз В. семенник Г. щитовидная железа
42. Гормон прогестерон выделяет А. тимус Б. гипофиз В. желтое тело Г. щитовидная железа
43. К железам внешней секреции относят
А. надпочечники Б. половые железы В. кишечные железы Г.поджелудочную железу
44. Выделением какого гормона отвечает организм на недостаток воды?
А. адреналина Б. вазопрессина В. кальцитонина Г. альдостерона
45. Высший центр регуляции деятельности желез внутренней секреции находится в
А. гипофизе Б. среднем мозге В. продолговатом мозге Г. промежуточном мозге
46. Желтое тело, образующееся из клеток лопнувшего фолликула, образует гормон
А. прогестерон Б. альдостерон В. пролактин Г. кортизол
47. К гормонам, вырабатываемым передней долей гипофиза, не принадлежит гормон
А. соматотропный Б. тиреотропный В.адренокортикотропный Г. меланотропный
48. Отсутствие витаминов в пище человека приводит к нарушению обмена веществ, так как они участвуют в образовании А. углеводов Б. нуклеиновых кислот В. ферментов Г. минеральных солей
49. Витамин какой группы входит в состав зрительного пигмента: А. В Б. А В. С Г. Д
50. Вещества, поступающие непосредственно в кровь, образуются в железах
А. расположены в коже Б. внутренней и смешанной секреции
В. имеющих выводные протоки Г. выделяющих секреты в полость тела
51. При повышении содержания адреналина в крови усиливается деятельность
А. слизистой оболочки желудка Б. поджелудочной железы
В. красного костного мозга Г. сердечной мышцы
52. Пребывание детей на солнце предупреждает развитие
А. рахита Б. цинги В. куриной слепоты Г. бери-бери
53. Щитовидная железа: А. участвует в регуляции обмена веществ
Б. защищает носоглотку от проникновения микроорганизмов В. совместно с околоушной железой вырабатывает слюну
Г. участвует в образовании лимфоцитов
54. Метаболизм – это: А. совокупность реакций образования и расщепления органических веществ
Б. миграции атомов из неживой природы в организмы В. преобразование веществ биосферы живыми организмами
Г. переход вещества и энергии от звена к звену в цепи питания
55. Раннее половое созревание, сопровождаемое прекращением роста, - следствие гиперфункции
А. гипофиза Б. надпочечников В. поджелудочной железы Г. щитовидной железы
56. Карликовость – эндокринное заболевание, связанное с
А. гипофункцией гипофиза Б. гиперфункцией гипофиза
В. гипофункцией щитовидной железы Г. гиперфункцией надпочечников
57. Конечными продуктами распада полисахаридов в организме являются
А. аммиак и мочевина Б. жирные кислоты и глицерин
В. вода и углекислый газ Г. аминокислоты и нуклеотиды
Часть В
В1. Найдите соответствие между заболеваниями и дисфункцией железы
| заболевание | железа | ||||
| 1. Акромегалия 2. Кретинизм 3. Микседема 4. Гигантизм 5. Сахарный диабет 6. Базедова болезнь | А. гипофиз Б. щитовидная железа В. поджелудочная железа | ||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
В2. Выберите несколько верных ответов. Какие особенности организации человека играют важную роль в сохранении постоянной температуры тела?
А. снабжение клеток тела артериальной кровью Б. наличие потовых желез
В. развитие коры головного мозга Г. усложнение строения органов чувств
Д. интенсивный обмен веществ Е. усложнение строения органов пищеварения