§ 5. Обмін речовин та перетворення енергії в організмі людини - основа забезпечення його нормального функціонування

Пригадайте, які організми належать до гетеротрофів. Які вуглеводи запасаються в клітинах грибів, рослин і тварин? Що таке гомеостаз?

Огляд будови та процесів життєдіяльності людини ми починаємо з обміну речовин і перетворення енергії, оскільки ці процеси забезпечують

основу існування нашого організму.

Що таке обмін речовин? Організм людини, як й інші біологічні системи, є відкритою системою (мал. 31). Також ви знаєте, що обмін речовин є однією з головних властивостей живого. Тому неодмінною умовою існування нашого організму є надходження ззовні поживних речовин, що містять у собі енергію (пригадайте: організм рослин здатний вловлювати й використовувати енергію світла). Отримані ззовні речовини та енергія зазнають значних перетворень у нашому організмі. Потрібні речовини засвоюються. Енергія, що в них накопичена, використовується, а непотрібні речовини виводяться назовні (мал. 32).

Обмін речовин ще називають метаболізмом. Це основа функціонування будь-якого живого організму. У процесах обміну

речовин нашого організму беруть участь різні типи сполук - як органічні (білки, жири, вуглеводи тощо), так і неорганічні (неорганічні кислоти, солі, кисень, вуглекислий газ, вода та ін.). Процеси метаболізму забезпечують ріст і розвиток нашого організму, дають змогу реагувати на подразники зовнішнього та внутрішнього середовища, залишати нащадків. Завдяки обміну речовин структури організму постійно оновлюються, підтримується сталість його внутрішнього середовища - гомеостаз.

ЗАПАМ’ЯТАЙТЕ! Обмін речовин, або метаболізм, - складний ланцюг перетворень різноманітних сполук в організмі, починаючи з моменту потрапляння їх із зовнішнього середовища й закінчуючи видаленням продуктів розщеплення (мал. 32).

Основу обміну речовин становлять комплекси взаємопов’язаних біохімічних реакцій, які підтримують існування живого організму. Будь-яка біохімічна реакція не може здійснюватись без участі ферментів.

Що таке ферменти? Ферменти, або ензими, — це біологічно активні речовини, здебільшого білкової природи, здатні впливати на швидкість перебігу реакції. Уявіть собі: біохімічні реакції за участі ферментів відбуваються у 10^е—10¹² разів швидше, ніж за їхньої відсутності. За кілька секунд чи навіть частки секунди в організмі відбувається складна послідовність реакцій, кожна з яких потребує участі свого специфічного ферменту. Одні з них прискорюють розщеплення складних органічних сполук на простіші, інші - забезпечують утворення власних речовин організму. Ланцюги взаємопов’язаних ферментативних реакцій загалом забезпечують обмін речовин і перетворення енергії в окремих клітинах і організмі в цілому.

Однією з головних особливостей ферментів є те, що їхня просторова структура відповідає просторовій структурі речовин, які вступають у реакцію, подібно до того, як відповідають ключ і замок (мал. 33). Тому ферментам притаманна специфічність: певний фермент може забезпечувати один або декілька типів подібних реакцій.

Яке значення для організму мають поживні речовини? Процеси обміну речовин складаються з реакцій двох типів: розщеплення складних орга-нічних сполук до простіших - процеси дисиміляції, и одночасного утворення складніших сполук з простих - процеси асиміляції. Зазвичай ці два процеси в організмі людини збалансовані. Але в організмі, що росте й розвивається, процеси асиміляції повинні переважати над процесами дисиміляції (поміркуйте чому).

Під час перебігу реакцій дисиміляції звільняється необхідна організму енергія. Реакції асиміляції натомість відбуваються з витратами енергії. Тому запаси енергії в організмі мають постійно відновлюватись.

Організм людини має здатність запасати певні речовини і відповідно й накопичену в них енергію. Певна кількість жирів запасається в підшкірній жировій клітковині, сальнику тощо, а вуглеводів (у вигляді глікогену) -насамперед у клітинах печінки та м’язів. За потреби ця енергія може бути використана організмом.

Необхідна організмові енергія вивільняється внаслідок окиснення чи безкисневого розщеплення органічних сполук (білків, жирів, вуглеводів). Так, під час розщеплення 1 г білків і вуглеводів виділяється понад 17,2 кДж енергії, а 1 г жирів - 38,9 кДж {див. таблицю 1).

Таблиця 1

Функціональне значення для організму білків, жирів і вуглеводів

Продовження таблиці 1

Завдання. Проаналізуйте зазначену в таблиці добову потребу організму в органічних речовинах і вичисліть їх співвідношення.

У результаті біохімічних перетворень білки і вуглеводи можуть перетворитися на жири, а жири - на вуглеводи. Проте вуглеводи і жири ніколи не перетворюються на білки.

Здоров’я людини. Для повноцінної життєдіяльності організму людини потрібно

енергії приблизно 10 500 кДж на добу.

Обмін речовин і перетворення енергії в організмі людини регулюють нервова та ендокринна (за допомогою біологічно активних речовин, насамперед гормонів) системи. Докладніше про регуляцію обміну речовин ви дізнаєтеся згодом.

Ключові терміни і поняття: метаболізм, дисиміляція, асиміляція, ферменти.

УЗАГАЛЬНИМО ЗНАННЯ

• Однією з умов життєдіяльності організму людини є обмін речовин і перетворення енергії - метаболізм. Він складається з двох взаємозв'язаних процесів: дисиміляції (розщеплення складніших органічних речовин на простіші з вивільненням енергії) та асиміляції (утворення органічних речовин, необхідних для організму з витратами енергії).

• Ферменти - біологічно активні речовини, здатні впливати на швидкість перебігу біохімічних реакцій.

ПЕРЕВІРТЕ ТА ЗАСТОСУЙТЕ ЗДОБУТІ ЗНАННЯ Дайте відповідь на запитання

1. Що таке обмін речовин? 2. З яких процесів складається обмін речовин?

3. Для чого потрібні запаси енергії в організмі людини? 4. Що таке ферменти? Яка їхня роль в обміні речовин? 5. Що собою становлять процеси дисиміляції? 6. Яка роль процесів асиміляції в забезпеченні метаболізму?

Виберіть одну правильну відповідь

1. Зазначте, де в організмі людини переважно може відкладатись глікоген: а) у підшкірній жировій клітковині; б) у сальнику; в) у клітинах печінки; г) у кістках.

2. Укажіть процеси, з якими пов'язані утворення й розщеплення органічних сполук в організмі людини: а) фотосинтез і дихання; б) асиміляція та дисиміляція; в) дихання та виділення; г) дисиміляція та дихання.

Виберіть три правильні відповіді

Виберіть ознаки, характерні для асиміляції.

ПОМІРКУЙТЕ. Що спільного й відмінного в процесах асиміляції та дисиміляції? Який зв'язок існує між ними?

З допомогою дорослих виконайте дослідницький практикум

Самоспостереження за співвідношенням маси тіла і зросту

Обладнання та матеріали: підлогові ваги, сантиметрова стрічка.

1. Станьте рівно біля стіни без взуття так, щоб торкатися стінки трьома точками: на рівні п’ят, сідничних м’язів і лопаток. Голову слід тримати прямо. За допомогою сантиметрової стрічки виміряйте свій зріст із точністю до 0,5 см. Дані запишіть у таблицю.

2. Зважтеся на підлогових терезах. Дані занесіть у таблицю.

3. Визначте свій масо-ростовий індекс. Для цього показник маси тіла поділіть на показник зросту. Кожному сантиметрові зросту має відповідати 350-400 г маси у хлопчиків і 375-425 г - у дівчаток. Якщо цифри менші, то можна говорити про недостатню масу, якщо більші - про надлишкову. Проаналізуйте, чому збільшилася маса тіла: через жирові відкладення чи внаслідок розвитку м’язів.

4. Визначте свій росто-масовий показник (у кг), віднімаючи від показника зросту цифру 100, якщо зріст дорівнює 155-164 см, або цифру 110, якщо зріст дорівнює 165-185 см.

Відхилення від середніх величин росто-масового показника свідчить про збільшення чи зменшення маси завдяки зміні маси м’язів або жирових відкладень.

Це матеріал з підручника Біологія 8 клас Матяш