ხდება რთული ორგანული ნივთიერებების დაშლა. მეტაბოლიზმი და ენერგია

მეტაბოლიზმი და ენერგია, ანუ მეტაბოლიზმი, - ნივთიერებებისა და ენერგიის ქიმიური და ფიზიკური გარდაქმნების ერთობლიობა, რომელიც ხდება ცოცხალ ორგანიზმში და უზრუნველყოფს მის სასიცოცხლო აქტივობას. მატერიისა და ენერგიის მეტაბოლიზმი წარმოადგენს ერთ მთლიანობას და ექვემდებარება მატერიისა და ენერგიის შენარჩუნების კანონს.

მეტაბოლიზმი შედგება ასიმილაციისა და დისიმილაციის პროცესებისგან. ასიმილაცია (ანაბოლიზმი)- ორგანიზმის მიერ ნივთიერებების შეწოვის პროცესი, რომლის დროსაც იხარჯება ენერგია. დისიმილაცია (კატაბოლიზმი)- რთული ორგანული ნაერთების დაშლის პროცესი, რომელიც ხდება ენერგიის გათავისუფლებით.

ადამიანის ორგანიზმისთვის ენერგიის ერთადერთი წყაროა საკვებით მიწოდებული ორგანული ნივთიერებების დაჟანგვა. როდესაც საკვები პროდუქტები იშლება საბოლოო ელემენტებად - ნახშირორჟანგი და წყალი - გამოიყოფა ენერგია, რომლის ნაწილი მიდის კუნთების მიერ შესრულებულ მექანიკურ მუშაობაში, მეორე ნაწილი გამოიყენება უფრო რთული ნაერთების სინთეზისთვის ან გროვდება სპეციალურ მაღალ ენერგიაში. ნაერთები.

მაკროერგიული ნაერთებიარის ნივთიერებები, რომელთა დაშლას თან ახლავს დიდი რაოდენობით ენერგიის გამოყოფა. ადამიანის ორგანიზმში მაღალენერგეტიკული ნაერთების როლს ასრულებს ადენოზინტრიფოსფორის მჟავა (ATP) და კრეატინ ფოსფატი (CP).

ცილის მეტაბოლიზმი.

ცილები(ცილები) არის მაღალმოლეკულური ნაერთები, რომლებიც აგებულია ამინომჟავებისგან. ფუნქციები:

სტრუქტურული ან პლასტიკური ფუნქცია არის ის, რომ ცილები ყველა უჯრედისა და უჯრედშორისი სტრუქტურის მთავარი კომპონენტია. კატალიზური ან ფერმენტული ცილების ფუნქცია არის ორგანიზმში ბიოქიმიური რეაქციების დაჩქარების უნარი.

დამცავი ფუნქცია ცილები ვლინდება იმუნური სხეულების (ანტისხეულების) წარმოქმნაში, როდესაც უცხო ცილა (მაგალითად, ბაქტერია) შედის სხეულში. გარდა ამისა, ცილები აკავშირებს ორგანიზმში შემავალ ტოქსინებსა და შხამებს და უზრუნველყოფს სისხლის შედედებას და აჩერებს სისხლდენას ჭრილობების შემთხვევაში.

სატრანსპორტო ფუნქცია მოიცავს მრავალი ნივთიერების გადაცემას. ცილების ყველაზე მნიშვნელოვანი ფუნქცია გადაცემაა მემკვიდრეობითი თვისებები , რომელშიც წამყვან როლს ასრულებენ ნუკლეოპროტეინები. არსებობს ნუკლეინის მჟავების ორი ძირითადი ტიპი: რიბონუკლეინის მჟავები (რნმ) და დეზოქსირიბონუკლეინის მჟავები (დნმ).

მარეგულირებელი ფუნქცია ცილები მიზნად ისახავს ორგანიზმში ბიოლოგიური მუდმივების შენარჩუნებას.

ენერგიის როლი ცილები პასუხისმგებელნი არიან ენერგიით უზრუნველყოფაზე ცხოველებისა და ადამიანების ორგანიზმში არსებული ყველა სასიცოცხლო პროცესისთვის. 1 გ ცილის დაჟანგვისას, საშუალოდ, ენერგია გამოიყოფა ტოლი 16,7 კჯ (4,0 კკალ).

ცილის მოთხოვნილება.სხეული მუდმივად იშლება და სინთეზირებს ცილებს. ახალი ცილის სინთეზის ერთადერთი წყარო საკვები ცილებია. საჭმლის მომნელებელ ტრაქტში ცილები ფერმენტებით იშლება ამინომჟავებად და შეიწოვება წვრილ ნაწლავში. ამინომჟავებიდან და მარტივი პეპტიდებიდან უჯრედები ასინთეზებენ საკუთარ ცილას, რომელიც მხოლოდ მოცემული ორგანიზმისთვისაა დამახასიათებელი. ცილები არ შეიძლება შეიცვალოს სხვა საკვები ნივთიერებებით, რადგან მათი სინთეზი ორგანიზმში შესაძლებელია მხოლოდ ამინომჟავებისგან. ამავდროულად, ცილებს შეუძლიათ შეცვალონ ცხიმები და ნახშირწყლები, ანუ გამოიყენონ ამ ნაერთების სინთეზისთვის.

ცილების ბიოლოგიური ღირებულება.ზოგიერთი ამინომჟავა არ სინთეზირდება ადამიანის ორგანიზმში და უნდა მიეწოდოს საკვებს მზა ფორმით. ამ ამინომჟავებს ჩვეულებრივ უწოდებენ შეუცვლელი, ან სასიცოცხლოდ აუცილებელი. ესენია: ვალინი, მეთიონინი, თრეონინი, ლეიცინი, იზოლეიცინი, ფენილალანინი, ტრიპტოფანი და ლიზინი, ხოლო ბავშვებში ასევე არგინინი და ჰისტიდინი. საკვებში აუცილებელი მჟავების ნაკლებობა იწვევს ორგანიზმში ცილების მეტაბოლიზმის დარღვევას. არაარსებითი ამინომჟავები ძირითადად სინთეზირდება ორგანიზმში.

ყველა საჭირო ამინომჟავას შემცველ პროტეინებს ე.წ ბიოლოგიურად სრული. ცილების ყველაზე მაღალი ბიოლოგიური ღირებულებაა რძე, კვერცხი, თევზი და ხორცი. ბიოლოგიურად დეფიციტური ცილები არის ცილები, რომლებსაც აკლიათ მინიმუმ ერთი ამინომჟავა, რომლის სინთეზირებაც შეუძლებელია ორგანიზმში. არასრული ცილები არის სიმინდის, ხორბლისა და ქერის ცილები.

აზოტის ბალანსი.აზოტის ბალანსი არის განსხვავება ადამიანის საკვებში შემავალი აზოტის რაოდენობასა და ექსკრეტში მის დონეს შორის.

აზოტის ბალანსი- მდგომარეობა, რომელშიც გამოყოფილი აზოტის რაოდენობა უდრის ორგანიზმში შეყვანილ რაოდენობას. აზოტის ბალანსი შეინიშნება ჯანმრთელ ზრდასრულ ადამიანში.

დადებითი აზოტის ბალანსი- მდგომარეობა, რომლის დროსაც ორგანიზმის სეკრეტში აზოტის რაოდენობა მნიშვნელოვნად ნაკლებია საკვებში მის შემცველობაზე, ანუ შეინიშნება ორგანიზმში აზოტის შეკავება. აზოტის დადებითი ბალანსი შეინიშნება ბავშვებში ზრდის გაზრდის გამო, ქალებში ორსულობის დროს, ინტენსიური სპორტული ვარჯიშის დროს, რაც იწვევს კუნთოვანი ქსოვილის ზრდას, მასიური ჭრილობების შეხორცების ან სერიოზული დაავადებებისგან გამოჯანმრთელების დროს.

აზოტის დეფიციტი(აზოტის უარყოფითი ბალანსი) შეინიშნება, როდესაც გამოთავისუფლებული აზოტის რაოდენობა აღემატება მის შემცველობას ორგანიზმში შემავალ საკვებში. უარყოფითი აზოტიბალანსი შეინიშნება ცილოვანი შიმშილის, ცხელების და ცილის მეტაბოლიზმის ნეიროენდოკრინული რეგულაციის დარღვევის დროს.

ცილების დაშლა და შარდოვანას სინთეზი. ცილების დაშლის ყველაზე მნიშვნელოვანი აზოტოვანი პროდუქტები, რომლებიც გამოიყოფა შარდით და ოფლით, არის შარდოვანა, შარდმჟავა და ამიაკი.

ცხიმის მეტაბოლიზმი.

ცხიმები იყოფა on მარტივი ლიპიდები(ნეიტრალური ცხიმები, ცვილები), რთული ლიპიდები(ფოსფოლიპიდები,გლიკოლიპიდები, სულფოლიპიდები) და სტეროიდები(ქოლესტერინი დადა ა.შ.). ადამიანის ორგანიზმში ლიპიდების უმეტესი ნაწილი წარმოდგენილია ნეიტრალური ცხიმებით. ნეიტრალური ცხიმები ადამიანის საკვები ენერგიის მნიშვნელოვანი წყაროა. როდესაც 1 გ ცხიმი იჟანგება, გამოიყოფა 37,7 კჯ (9,0 კკალ) ენერგია.

ზრდასრული ადამიანის ყოველდღიური მოთხოვნილება ნეიტრალურ ცხიმზე არის 70-80 გ, 3-10 წლის ბავშვებისთვის - 26-30 გ.

ენერგეტიკულად ნეიტრალური ცხიმები შეიძლება შეიცვალოს ნახშირწყლებით. თუმცა, არსებობს უჯერი ცხიმოვანი მჟავები - ლინოლეური, ლინოლენური და არაქიდონი, რომლებიც აუცილებლად უნდა შეიცავდეს ადამიანის დიეტაში, მათ ე.წ. არა შესაცვლელი თამამი მჟავები.

ნეიტრალური ცხიმები, რომლებიც ქმნიან საკვებს და ადამიანის ქსოვილებს, წარმოდგენილია ძირითადად ცხიმოვანი მჟავების შემცველი ტრიგლიცერიდებით - პალმიტური,სტეარიული, ოლეური, ლინოლეური და ლინოლენური.

ღვიძლი მნიშვნელოვან როლს ასრულებს ცხიმის მეტაბოლიზმში. ღვიძლი არის მთავარი ორგანო, რომელშიც ხდება კეტონის სხეულების წარმოქმნა (ბეტა-ჰიდროქსიბუტირიუმის მჟავა, აცეტოძმარმჟავა, აცეტონი). კეტონის სხეულები გამოიყენება როგორც ენერგიის წყარო.

ფოსფო- და გლიკოლიპიდები გვხვდება ყველა უჯრედში, მაგრამ ძირითადად ნერვულ უჯრედებში. ღვიძლი პრაქტიკულად ერთადერთი ორგანოა, რომელიც ინარჩუნებს სისხლში ფოსფოლიპიდების დონეს. ქოლესტერინი და სხვა სტეროიდები შეიძლება მიღებულ იქნას საკვებიდან ან ორგანიზმში სინთეზირდეს. ქოლესტერინის სინთეზის მთავარი ადგილი არის ღვიძლი.

ცხიმოვან ქსოვილში ნეიტრალური ცხიმი დეპონირდება ტრიგლიცერიდების სახით.

ცხიმების წარმოქმნა ნახშირწყლებიდან. საკვებიდან ნახშირწყლების ჭარბი მიღება იწვევს ორგანიზმში ცხიმის დეპონირებას. ჩვეულებრივ, ადამიანებში საკვების ნახშირწყლების 25-30% გარდაიქმნება ცხიმებად.

ცილებისგან ცხიმების წარმოქმნა. ცილები პლასტმასის მასალაა. მხოლოდ ექსტრემალურ შემთხვევებში გამოიყენება ცილები ენერგეტიკული მიზნებისთვის. ცილის გადაქცევა ცხიმოვან მჟავებად, სავარაუდოდ, ნახშირწყლების წარმოქმნით ხდება.

ნახშირწყლების მეტაბოლიზმი.

ნახშირწყლების ბიოლოგიური როლი ადამიანის ორგანიზმისთვის განისაზღვრება, პირველ რიგში, მათი ენერგეტიკული ფუნქციით. 1 გ ნახშირწყლების ენერგეტიკული ღირებულებაა 16,7 კჯ (4,0 კკალ).ნახშირწყლები ენერგიის პირდაპირი წყაროა სხეულის ყველა უჯრედისთვის და ასრულებს პლასტიკურ და დამხმარე ფუნქციებს.

ზრდასრული ადამიანის ყოველდღიური ნახშირწყლების მოთხოვნილება დაახლოებით არის 0,5 კგ. მათი ძირითადი ნაწილი (დაახლოებით 70%) ქსოვილებში იჟანგება წყალში და ნახშირორჟანგამდე. დიეტური გლუკოზის დაახლოებით 25-28% გარდაიქმნება ცხიმად და მისი მხოლოდ 2-5% სინთეზირდება გლიკოგენად - ორგანიზმის სარეზერვო ნახშირწყლად.

ნახშირწყლების ერთადერთი ფორმა, რომელიც შეიძლება შეიწოვება, არის მონოსაქარიდები. ისინი შეიწოვება ძირითადად წვრილ ნაწლავში და სისხლის მიმოქცევის გზით გადადის ღვიძლში და ქსოვილებში. გლიკოგენი სინთეზირდება ღვიძლში გლუკოზისგან. ამ პროცესს ე.წ გლიკოგენეზი. გლიკოგენი შეიძლება დაიშალოს გლუკოზად. ამ ფენომენს ე.წ გლიკოგენოლიზი. ღვიძლში ნახშირწყლების ახალი წარმოქმნა შესაძლებელია მათი დაშლის პროდუქტებიდან (პირუვინი ან რძემჟავა), აგრეთვე ცხიმებისა და ცილების დაშლის პროდუქტებიდან (კეტო მჟავები), რომლებიც დასახელებულია როგორც გლიკონეოგენეზი. გლიკოგენეზი, გლიკოგენოლიზი და გლიკონეოგენეზი მჭიდროდ ურთიერთდაკავშირებული პროცესებია, რომლებიც მიმდინარეობს ღვიძლში, რაც უზრუნველყოფს სისხლში შაქრის ოპტიმალურ დონეს.

კუნთებში, ისევე როგორცღვიძლში გლიკოგენი სინთეზირდება. გლიკოგენის დაშლა არის ენერგიის ერთ-ერთი წყარო კუნთების შეკუმშვისთვის. როდესაც კუნთების გლიკოგენი იშლება, პროცესი მიდის პირუვიური და რძემჟავების წარმოქმნამდე. ამ პროცესს ე.წ გლიკოლიზი. დასვენების ფაზაში გლიკოგენის ხელახალი სინთეზი ხდება ლაქტური მჟავისგან კუნთოვან ქსოვილში.

Ტვინიშეიცავს ნახშირწყლების მცირე მარაგს და საჭიროებს გლუკოზის მუდმივ მიწოდებას. ტვინის ქსოვილში გლუკოზა უპირატესად იჟანგება და მისი მცირე ნაწილი გარდაიქმნება რძემჟავად. ტვინის ენერგეტიკული ხარჯები დაფარულია მხოლოდ ნახშირწყლებით. ტვინში გლუკოზის მიწოდების შემცირებას თან ახლავს ნერვულ ქსოვილში მეტაბოლური პროცესების ცვლილებები და ტვინის ფუნქციის დარღვევა.

ცილებისა და ცხიმებისგან ნახშირწყლების ფორმირება (გლიკონეოგენეზი).ამინომჟავების ტრანსფორმაციის შედეგად ცხიმოვანი მჟავების დაჟანგვის დროს წარმოიქმნება აცეტილ კოენზიმი, რომელიც შეიძლება გარდაიქმნას პირუვიკ მჟავად, გლუკოზის წინამორბედად. ეს არის ყველაზე მნიშვნელოვანი ზოგადი გზა ნახშირწყლების ბიოსინთეზისთვის.

მჭიდრო ფიზიოლოგიური კავშირი არსებობს ენერგიის ორ ძირითად წყაროს - ნახშირწყლებსა და ცხიმებს შორის. სისხლში გლუკოზის მატება ზრდის ტრიგლიცერიდების ბიოსინთეზს და ამცირებს ცხიმების დაშლას ცხიმოვან ქსოვილში. ნაკლები თავისუფალი ცხიმოვანი მჟავები შედის სისხლში. ჰიპოგლიკემიის შემთხვევაში, ტრიგლიცერიდების სინთეზის პროცესი ინჰიბირდება, ცხიმების დაშლა აჩქარებულია და თავისუფალი ცხიმოვანი მჟავები დიდი რაოდენობით ხვდება სისხლში.

წყალ-მარილის გაცვლა.

ორგანიზმში მიმდინარე ყველა ქიმიური და ფიზიკურ-ქიმიური პროცესი ხდება წყლის გარემოში. წყალი სხეულში ასრულებს შემდეგ მნიშვნელოვან ფუნქციებს: ფუნქციები: 1) ემსახურება როგორც გამხსნელს საკვებისა და მეტაბოლიზმისთვის; 2) გადააქვს მასში გახსნილი ნივთიერებები; 3) ამცირებს ხახუნს ადამიანის სხეულში კონტაქტურ ზედაპირებს შორის; 4) მონაწილეობს სხეულის ტემპერატურის რეგულირებაში მაღალი თბოგამტარობის და აორთქლების მაღალი სიცხის გამო.

ზრდასრული ადამიანის ორგანიზმში წყლის მთლიანი შემცველობა არის 50 —60% მისი მასიდან, ანუ აღწევს 40—45 ლ.

ჩვეულებრივია წყლის დაყოფა უჯრედშიდა, უჯრედშიდა (72%) და უჯრედგარე, უჯრედგარე (28%). უჯრედგარე წყალი მდებარეობს სისხლძარღვთა კალაპოტის შიგნით (როგორც სისხლის, ლიმფის, ცერებროსპინალური სითხის ნაწილი) და უჯრედშორის სივრცეში.

წყალი ორგანიზმში საჭმლის მომნელებელი ტრაქტის მეშვეობით ხვდება სითხის ან მკვრივი წყლის სახითსაკვები პროდუქტები. წყლის ნაწილი თავად ორგანიზმში წარმოიქმნება მეტაბოლური პროცესის დროს.

როდესაც სხეულში წყალი ჭარბობს, არის ზოგადი ჭარბი ჰიდრატაცია(წყლით მოწამვლა), წყლის ნაკლებობისას ირღვევა ნივთიერებათა ცვლა. წყლის 10%-ის დაკარგვა იწვევს მდგომარეობას გაუწყლოება(დეჰიდრატაცია), სიკვდილი ხდება მაშინ, როდესაც წყლის 20% იკარგება.

წყალთან ერთად ორგანიზმში მინერალებიც (მარილები) შედიან. ახლოს 4% საკვების მშრალი მასა უნდა შედგებოდეს მინერალური ნაერთებისგან.

ელექტროლიტების მნიშვნელოვანი ფუნქციაა მათი მონაწილეობა ფერმენტულ რეაქციებში.

ნატრიუმიუზრუნველყოფს უჯრედგარე სითხის ოსმოსური წნევის მუდმივობას, მონაწილეობს ბიოელექტრული მემბრანის პოტენციალის შექმნაში და მჟავა-ტუტოვანი მდგომარეობის რეგულირებაში.

კალიუმიუზრუნველყოფს უჯრედშიდა სითხის ოსმოსურ წნევას, ასტიმულირებს აცეტილქოლინის წარმოქმნას. კალიუმის იონების ნაკლებობა აფერხებს ანაბოლურ პროცესებს ორგანიზმში.

ქლორიის ასევე არის ყველაზე მნიშვნელოვანი ანიონი უჯრედგარე სითხეში, რომელიც უზრუნველყოფს მუდმივ ოსმოსურ წნევას.

კალციუმი და ფოსფორიგვხვდება ძირითადად ძვლოვან ქსოვილში (90%-ზე მეტი). პლაზმასა და სისხლში კალციუმის შემცველობა ერთ-ერთი ბიოლოგიური მუდმივია, რადგან ამ იონის დონის უმნიშვნელო ცვლილებამაც კი შეიძლება გამოიწვიოს სხეულისთვის მძიმე შედეგები. სისხლში კალციუმის დონის დაქვეითება იწვევს კუნთების უნებლიე შეკუმშვას, კრუნჩხვებს და სიკვდილს სუნთქვის გაჩერების გამო. სისხლში კალციუმის შემცველობის მატებას თან ახლავს ნერვული და კუნთოვანი ქსოვილის აგზნებადობის დაქვეითება, პარეზის გაჩენა, დამბლა და თირკმელებში კენჭების წარმოქმნა. კალციუმი აუცილებელია ძვლების ასაშენებლად, ამიტომ ის ორგანიზმს საკვებით უნდა მიეწოდოს საკმარისი რაოდენობით.

ფოსფორიმონაწილეობს მრავალი ნივთიერების მეტაბოლიზმში, რადგან ის არის მაღალი ენერგიის ნაერთების ნაწილი (მაგალითად, ATP). ძვლებში ფოსფორის დეპონირებას დიდი მნიშვნელობა აქვს.

რკინაარის ჰემოგლობინისა და მიოგლობინის ნაწილი, რომლებიც პასუხისმგებელნი არიან ქსოვილების სუნთქვაზე, ასევე ფერმენტებში, რომლებიც მონაწილეობენ რედოქს რეაქციებში. ორგანიზმში რკინის არასაკმარისი მიღება არღვევს ჰემოგლობინის სინთეზს. ჰემოგლობინის სინთეზის დაქვეითება იწვევს ანემიას (ანემიას). ზრდასრული ადამიანის ყოველდღიური მოთხოვნილება რკინისაა 10-30 მკგ.

იოდიორგანიზმში მცირე რაოდენობით გვხვდება. თუმცა მისი მნიშვნელობა დიდია. ეს გამოწვეულია იმით, რომ იოდი ფარისებრი ჯირკვლის ჰორმონების ნაწილია, რომელსაც აქვს გამოხატული გავლენა ყველა მეტაბოლურ პროცესზე, ზრდაზე.და ორგანიზმის განვითარება.

განათლება და ენერგიის მოხმარება.

ორგანული ნივთიერებების დაშლის დროს გამოთავისუფლებული ენერგია გროვდება ატფ-ის სახით, რომლის რაოდენობაც ორგანიზმის ქსოვილებში შენარჩუნებულია მაღალ დონეზე. ATP გვხვდება სხეულის ყველა უჯრედში. ყველაზე დიდი რაოდენობა გვხვდება ჩონჩხის კუნთებში - 0,2-0,5%. ნებისმიერი უჯრედის აქტივობა ყოველთვის ზუსტად ემთხვევა ATP-ის დაშლას.

განადგურებული ATP მოლეკულები უნდა აღდგეს. ეს ხდება ენერგიის გამო, რომელიც გამოიყოფა ნახშირწყლების და სხვა ნივთიერებების დაშლის დროს.

სხეულის მიერ დახარჯული ენერგიის ოდენობა შეიძლება ვიმსჯელოთ იმ სითბოს რაოდენობით, რომელსაც ის აწვდის გარე გარემოს.

ენერგიის ხარჯვის გაზომვის მეთოდები (პირდაპირი და არაპირდაპირი კალორიმეტრია).

სუნთქვის კოეფიციენტი.

პირდაპირი კალორიმეტრიაეფუძნება სხეულის სიცოცხლის განმავლობაში გამოთავისუფლებული სითბოს პირდაპირ განსაზღვრას. ადამიანი მოთავსებულია სპეციალურ კალორიმეტრულ კამერაში, რომელშიც გათვალისწინებულია ადამიანის ორგანიზმის მიერ გამოყოფილი სითბოს მთელი რაოდენობა. სხეულის მიერ გამომუშავებული სითბო შეიწოვება წყლის მიერ, რომელიც მიედინება კამერის კედლებს შორის დადებული მილების სისტემაში. მეთოდი ძალიან შრომატევადია და შეიძლება გამოყენებულ იქნას სპეციალურ სამეცნიერო დაწესებულებებში.შედეგად, ისინი ფართოდ გამოიყენება პრაქტიკულ მედიცინაში. არაპირდაპირი მეთოდი კალორიმეტრია.ამ მეთოდის არსი იმაში მდგომარეობს, რომ ჯერ განისაზღვრება ფილტვის ვენტილაციის მოცულობა, შემდეგ კი აბსორბირებული ჟანგბადის და გამოთავისუფლებული ნახშირორჟანგის რაოდენობა. გამოთავისუფლებული ნახშირორჟანგის მოცულობის თანაფარდობა შეწოვილი ჟანგბადის მოცულობასთან ეწოდება სუნთქვის კოეფიციენტი . რესპირატორული კოეფიციენტის მნიშვნელობა შეიძლება გამოყენებულ იქნას ორგანიზმში დაჟანგული ნივთიერებების ბუნების შესაფასებლად.

დაჟანგვისას ნახშირწყლების სუნთქვის კოეფიციენტი არის 1რადგან 1 მოლეკულის სრული დაჟანგვისთვისგლუკოზა ნახშირორჟანგთან და წყალთან მისასვლელად საჭიროა ჟანგბადის 6 მოლეკულა, ხოლო ნახშირორჟანგის 6 მოლეკულა გამოიყოფა:

С 6 Н12О 6 +60 2 =6С0 2 +6Н 2 0

ცილის დაჟანგვისთვის რესპირატორული კოეფიციენტი არის 0,8, ცხიმის დაჟანგვისთვის - 0,7.

ენერგიის მოხმარების განსაზღვრა გაზის გაცვლით.რაოდენობა1 ლიტრი ჟანგბადის მოხმარებისას ორგანიზმში გამოთავისუფლებული სითბო - ჟანგბადის კალორიული ეკვივალენტი - დამოკიდებულია იმაზე, თუ რა ნივთიერებების ჟანგბადი გამოიყენება ჟანგვისთვის. კალორიული ექვივალენტიჟანგბადი ნახშირწყლების დაჟანგვის დროს უდრის 21,13 კჯ (5,05 კკალ), ცილები— 20,1 კჯ (4,8 კკალ), ცხიმი - 19,62 კჯ (4,686 კკალ).

Ენერგიის მოხმარება ადამიანებში განისაზღვრება შემდეგნაირად. ადამიანი 5 წუთის განმავლობაში სუნთქავს პირის ღრუში მოთავსებული პირში. რეზინის ქსოვილისგან დამზადებულ ჩანთასთან დაკავშირებული რუპორი აქვს სარქველები. მათ მოწყობილია ასე Რა ადამიანი თავისუფლად სუნთქავს ატმოსფერული ჰაერი და ამოისუნთქავს ჰაერს ჩანთაში. გაზის გამოყენება საათები გაზომეთ ამოსუნთქული სუნთქვის მოცულობა საჰაერო. გაზის ანალიზატორის მონაცემები განსაზღვრავს ჟანგბადის და ნახშირორჟანგის პროცენტულ რაოდენობას ჰაერში, რომელსაც ადამიანი ჩასუნთქავს და ამოისუნთქავს. შემდეგ გამოითვლება შთანთქმის ჟანგბადის რაოდენობა და გამოთავისუფლებული ნახშირორჟანგი, ისევე როგორც სუნთქვის კოეფიციენტი. შესაბამისი ცხრილის გამოყენებით რესპირატორული კოეფიციენტის მიხედვით დგინდება ჟანგბადის კალორიული ეკვივალენტი და განისაზღვრება ენერგიის მოხმარება.

ბაზალური მეტაბოლიზმი და მისი მნიშვნელობა.

BX- ენერგიის მინიმალური რაოდენობა, რომელიც აუცილებელია სხეულის ნორმალური ფუნქციონირების შესანარჩუნებლად სრული დასვენების მდგომარეობაში, ყველა შიდა და გარე გავლენის გამოკლებით, რამაც შეიძლება გაზარდოს მეტაბოლური პროცესების დონე. ძირითადი მეტაბოლიზმი განისაზღვრება დილით უზმოზე (ბოლო ჭამიდან 12-14 საათის შემდეგ), მწოლიარე მდგომარეობაში, კუნთების სრული რელაქსაციის დროს, ტემპერატურული კომფორტის პირობებში (18-20°C). ძირითადი მეტაბოლიზმი გამოიხატება ორგანიზმის მიერ გამოთავისუფლებული ენერგიის რაოდენობით (კჯ/დღეში).

სრული ფიზიკური და გონებრივი სიმშვიდის მდგომარეობაში სხეული მოიხმარს ენერგია 1) მუდმივად მიმდინარე ქიმიურ პროცესებზე; 2) ცალკეული ორგანოების (გული, სასუნთქი კუნთები, სისხლძარღვები, ნაწლავები და სხვ.) მიერ შესრულებული მექანიკური მუშაობა; 3) ჯირკვლოვან-სეკრეტორული აპარატის მუდმივი აქტივობა.

ძირითადი მეტაბოლიზმი დამოკიდებულია ასაკზე, სიმაღლეზე, სხეულის წონაზე და სქესზე. ყველაზე ინტენსიური ბაზალური მეტაბოლიზმი 1 კგ წონაზე აღინიშნება ბავშვებში. სხეულის წონის მატებასთან ერთად, ბაზალური მეტაბოლიზმი იზრდება. ჯანსაღი ადამიანისთვის ბაზალური მეტაბოლიზმის საშუალო მაჩვენებელი დაახლოებით არის 4,2 კჯ (1 კკალ) 1 საათში 1 კგ წონაზე სხეული.

დასვენების დროს ენერგიის მოხმარების თვალსაზრისით, სხეულის ქსოვილები ჰეტეროგენულია. შინაგანი ორგანოები უფრო აქტიურად მოიხმარენ ენერგიას, კუნთოვანი ქსოვილი ნაკლებად აქტიურად.

ცხიმოვან ქსოვილში ბაზალური მეტაბოლიზმის ინტენსივობა 3-ჯერ დაბალია, ვიდრე სხეულის დანარჩენ ფიჭურ მასაში. გამხდარი ადამიანები უფრო მეტ სითბოს გამოიმუშავებენ კგ-ზესხეულის წონა ვიდრე სრული.

ქალებს აქვთ დაბალი ბაზალური მეტაბოლიზმი, ვიდრე მამაკაცებს. ეს გამოწვეულია იმით, რომ ქალებს აქვთ ნაკლები მასა და სხეულის ზედაპირი. რუბნერის წესის თანახმად, ბაზალური მეტაბოლიზმი დაახლოებით სხეულის ზედაპირის პროპორციულია.

დაფიქსირდა ბაზალური მეტაბოლიზმის ღირებულების სეზონური რყევები - ის გაზაფხულზე გაიზარდა და ზამთარში შემცირდა. კუნთოვანი აქტივობა იწვევს მეტაბოლიზმის მატებას შესრულებული სამუშაოს სიმძიმის პროპორციულად.

ბაზალური მეტაბოლიზმის მნიშვნელოვანი ცვლილებები გამოწვეულია სხეულის ორგანოებისა და სისტემების დისფუნქციით. ფარისებრი ჯირკვლის ფუნქციის გაზრდით, მალარიით, ტიფური ცხელებით, ტუბერკულოზით, რომელსაც თან ახლავს ცხელება, იზრდება ბაზალური მეტაბოლიზმი.

ენერგიის ხარჯვა ფიზიკური დატვირთვის დროს.

კუნთოვანი მუშაობის დროს ორგანიზმის ენერგიის ხარჯვა საგრძნობლად იზრდება. ენერგიის ხარჯების ეს ზრდა წარმოადგენს სამუშაოს ზრდას, რაც უფრო დიდია, რაც უფრო ინტენსიურია სამუშაო.

ძილთან შედარებით, ენერგიის დახარჯვა იზრდება 3-ჯერ ნელი სიარულის დროს, ხოლო 40-ჯერ მეტჯერ, როდესაც შეჯიბრების დროს მოკლე დისტანციებზე ირბენი.

ხანმოკლე ვარჯიშის დროს ენერგია იხარჯება ნახშირწყლების დაჟანგვის გზით. ხანგრძლივი კუნთოვანი ვარჯიშის დროს ორგანიზმი ანადგურებს ძირითადად ცხიმებს (ყველა საჭირო ენერგიის 80%). გაწვრთნილ სპორტსმენებში კუნთების შეკუმშვის ენერგია უზრუნველყოფილია ექსკლუზიურად ცხიმის დაჟანგვით. ფიზიკური შრომით დაკავებული ადამიანისთვის ენერგიის ხარჯები იზრდება სამუშაოს ინტენსივობის პროპორციულად.

კვება.

ორგანიზმის ენერგიის ხარჯების შევსება ხდება საკვები ნივთიერებებით. საკვები უნდა შეიცავდეს ცილებს, ნახშირწყლებს, ცხიმებს, მინერალურ მარილებს და ვიტამინებს მცირე რაოდენობით და სწორი თანაფარდობით. მონელებანუტრიენტები დამოკიდებულიაორგანიზმის ინდივიდუალურ მახასიათებლებსა და მდგომარეობაზე, საკვების რაოდენობასა და ხარისხზე, მისი სხვადასხვა კომპონენტის თანაფარდობაზე და მომზადების წესზე. მცენარეული საკვები ნაკლებად შეიწოვება, ვიდრე ცხოველური პროდუქტები, რადგან მცენარეული საკვები შეიცავს მეტ ბოჭკოს.

ცილოვანი დიეტა ხელს უწყობს საკვები ნივთიერებების შეწოვას და მონელებას. როდესაც საკვებში ჭარბობს ნახშირწყლები, მცირდება ცილების და ცხიმების შეწოვა. მცენარეული პროდუქტების ცხოველური წარმოშობის პროდუქტებით ჩანაცვლება ორგანიზმში მეტაბოლურ პროცესებს აძლიერებს. თუ ბოსტნეულის ნაცვლად ხორცის ან რძის პროდუქტების ცილებს აძლევთ, ჭვავის პურის ნაცვლად კი ხორბლის პურს, მაშინ საკვები პროდუქტების მონელება მნიშვნელოვნად იზრდება.

ამდენად, ადამიანის სწორი კვების უზრუნველსაყოფად, აუცილებელია გავითვალისწინოთ ორგანიზმის მიერ საკვების შეწოვის ხარისხი. გარდა ამისა, საკვები აუცილებლად უნდა შეიცავდეს ყველა აუცილებელ (არსებით) საკვებ ნივთიერებას: ცილებს და აუცილებელ ამინომჟავებს, ვიტამინებს,ძალიან უჯერი ცხიმოვანი მჟავები, მინერალები და წყალი.

საკვების ძირითადი ნაწილი (75-80%) შედგება ნახშირწყლებისა და ცხიმებისგან.

დიეტა- საკვები პროდუქტების რაოდენობა და შემადგენლობა, რომელიც ადამიანს სჭირდება დღეში. მან უნდა შეავსოს ორგანიზმის ყოველდღიური ენერგეტიკული ხარჯები და შეიცავდეს ყველა საკვებ ნივთიერებას საკმარისი რაოდენობით.

კვების რაციონის შესადგენად აუცილებელია ვიცოდეთ საკვებში ცილების, ცხიმებისა და ნახშირწყლების შემცველობა და მათი ენერგეტიკული ღირებულება. ამ მონაცემების გათვალისწინებით, შესაძლებელია მეცნიერულად დაფუძნებული დიეტის შექმნა სხვადასხვა ასაკის, სქესის და პროფესიის ადამიანებისთვის.

დიეტა და მისი ფიზიოლოგიური მნიშვნელობა. აუცილებელია გარკვეული დიეტის დაცვა და მისი სწორად ორგანიზება: კვების მუდმივი საათები, მათ შორის შესაბამისი ინტერვალები, ყოველდღიური დიეტის განაწილება დღის განმავლობაში. ყოველთვის უნდა ჭამოთ განსაზღვრულ დროს, დღეში მინიმუმ 3-ჯერ: საუზმე, ლანჩი და ვახშამი. საუზმის ენერგეტიკული ღირებულება უნდა იყოს მთლიანი დიეტის დაახლოებით 30%, ლანჩი - 40-50%, ხოლო ვახშამი - 20-25%. რეკომენდებულია ვახშამი ძილის წინ 3 საათით ადრე.

სათანადო კვება უზრუნველყოფს ნორმალურ ფიზიკურ განვითარებას და გონებრივ აქტივობას, ზრდის ორგანიზმის მოქმედებას, რეაქტიულობას და წინააღმდეგობას გარემოს გავლენის მიმართ.

I.P. პავლოვის სწავლების თანახმად, პირობითი რეფლექსების შესახებ, ადამიანის სხეული ადაპტირდება კვების გარკვეულ დროს: ჩნდება მადა და იწყება საჭმლის მომნელებელი წვენების გათავისუფლება. კვებას შორის სათანადო ინტერვალები უზრუნველყოფს სისავსის შეგრძნებას ამ დროს.

სამჯერადი კვება ჩვეულებრივ ფიზიოლოგიურია. თუმცა სასურველია დღეში ოთხჯერადი კვება, რაც ზრდის საკვები ნივთიერებების, კერძოდ ცილების შეწოვას, ინდივიდუალურ კვებას შორის ინტერვალებში შიმშილის შეგრძნება არ არის და კარგი მადა ინარჩუნებს. ამ შემთხვევაში საუზმის ენერგეტიკული ღირებულებაა 20%, ლანჩი - 35%, შუადღის საუზმე - 15%, ვახშამი - 25%.

Დაბალანსებული დიეტა.კვება ითვლება რაციონალურად, თუ საკვების მოთხოვნილება სრულად დაკმაყოფილებულია რაოდენობრივად და ხარისხობრივად და ანაზღაურდება ენერგიის ყველა ხარჯი. ეს ხელს უწყობს ორგანიზმის სწორ ზრდას და განვითარებას, ზრდის მის წინააღმდეგობას გარე გარემოს მავნე ზემოქმედების მიმართ, ხელს უწყობს ორგანიზმის ფუნქციური შესაძლებლობების განვითარებას და ზრდის მუშაობის ინტენსივობას. რაციონალური კვება გულისხმობს კვების რაციონისა და დიეტის შემუშავებას სხვადასხვა პოპულაციასთან და ცხოვრების პირობებთან მიმართებაში.

როგორც უკვე აღვნიშნეთ, ჯანსაღი ადამიანის კვება ეფუძნება დღიურ საკვებ რაციონს. პაციენტის დიეტას და დიეტას დიეტა ეწოდება. თითოეული დიეტააქვს დიეტის გარკვეული კომპონენტები და ხასიათდება შემდეგი მახასიათებლებით: 1) ენერგეტიკული ღირებულება; 2) ქიმიური შემადგენლობა; 3) ფიზიკური თვისებები (მოცულობა, ტემპერატურა, კონსისტენცია); 4) დენის რეჟიმი.

მეტაბოლიზმის და ენერგიის რეგულირება.

პირობითი რეფლექსური ცვლილებები მეტაბოლიზმსა და ენერგიაში შეიმჩნევა ადამიანებში დაწყების და მუშაობის დაწყებამდე. სპორტსმენები შეჯიბრების დაწყებამდე და მუშაკი მუშაობის წინ განიცდიან მეტაბოლიზმის და სხეულის ტემპერატურის მატებას, ჟანგბადის მოხმარების ზრდას და ნახშირორჟანგის გამოყოფას. შეიძლება გამოიწვიოს მეტაბოლიზმის პირობითი რეფლექსური ცვლილებები,ენერგია და თერმული პროცესებიხალხს აქვს ვერბალური სტიმული.

ნერვული გავლენა მეტაბოლური და ენერგეტიკული სისტემებიპროცესები ორგანიზმში ხორციელდება რამდენიმე გზით:

ნერვული სისტემის პირდაპირი გავლენა (ჰიპოთალამუსის, ეფერენტული ნერვების მეშვეობით) ქსოვილებსა და ორგანოებზე;

ნერვული სისტემის არაპირდაპირი გავლენის მეშვეობითჰიპოფიზის ჯირკვალი (სომატოტროპინი);

არაპირდაპირინერვული სისტემის გავლენა ტროპიკული გზითჰორმონები ჰიპოფიზის ჯირკვალი და შინაგანი პერიფერიული ჯირკვლებისეკრეცია;

პირდაპირი გავლენის ნერვიული სისტემა (ჰიპოთალამუსი) ენდოკრინული ჯირკვლების აქტივობაზე და მათი მეშვეობით ქსოვილებსა და ორგანოებში მეტაბოლურ პროცესებზე.

ცენტრალური ნერვული სისტემის მთავარი განყოფილება, რომელიც არეგულირებს ყველა სახის მეტაბოლურ და ენერგეტიკულ პროცესებს ჰიპოთალამუსი.გამოხატული გავლენა მეტაბოლურ პროცესებზე და სითბოს წარმოქმნაზე ახდენს შიდა ჯირკვლებისეკრეცია. თირკმელზედა ჯირკვლის ქერქისა და ფარისებრი ჯირკვლის ჰორმონები დიდი რაოდენობით აძლიერებენ კატაბოლიზმს, ანუ ცილების დაშლას.

ორგანიზმი ნათლად აჩვენებს ნერვული და ენდოკრინული სისტემების მჭიდრო ურთიერთდაკავშირებულ გავლენას მეტაბოლურ და ენერგეტიკულ პროცესებზე. ამრიგად, სიმპათიკური ნერვული სისტემის აგზნებას არა მხოლოდ აქვს პირდაპირი მასტიმულირებელი მოქმედება მეტაბოლურ პროცესებზე, არამედ ზრდის ფარისებრი ჯირკვლისა და თირკმელზედა ჯირკვლის ჰორმონების (თიროქსინი და ადრენალინი) სეკრეციას. ამის გამო მეტაბოლიზმი და ენერგია კიდევ უფრო გაუმჯობესებულია. გარდა ამისა, ეს ჰორმონები თავად ზრდის სიმპათიკური ნერვული სისტემის ტონუსს. მნიშვნელოვანი ცვლილებები მეტაბოლიზმშიდა სითბოს გაცვლა ხდება ორგანიზმში ენდოკრინული ჯირკვლის ჰორმონების დეფიციტის დროს. მაგალითად, თიროქსინის ნაკლებობა იწვევს ბაზალური მეტაბოლიზმის დაქვეითებას. ეს გამოწვეულია ქსოვილების მიერ ჟანგბადის მოხმარების შემცირებით და სითბოს წარმოქმნის შემცირებით. შედეგად, სხეულის ტემპერატურა იკლებს.

მეტაბოლიზმის რეგულირებაში მონაწილეობენ ენდოკრინული ჯირკვლების ჰორმონებიდა ენერგია, უჯრედის მემბრანების გამტარიანობის შეცვლა (ინსულინი), ორგანიზმის ფერმენტული სისტემების (ადრენალინი, გლუკაგონი და ა.შ.) გააქტიურება დაგავლენას ახდენს მათ ბიოსინთეზზე (გლუკოკორტიკოიდები).

ამრიგად, მეტაბოლიზმისა და ენერგიის რეგულირებას ახორციელებს ნერვული და ენდოკრინული სისტემები, რომლებიც უზრუნველყოფენ ორგანიზმის ადაპტაციას მისი გარემოს ცვალებად პირობებთან.

რთული ორგანული ნაერთების განადგურების პროცესი ხდება გარკვეული თანმიმდევრობით და ამ რეაქციების კატალიზატორების თანდასწრებით - ფერმენტები, რომლებიც გამოიყოფა ბაქტერიული უჯრედების მიერ. ფერმენტები რთული ცილოვანი ნაერთებია (მოლეკულური წონა ასობით ათას მილიონს აღწევს), რომლებიც აჩქარებენ ბიოქიმიურ რეაქციებს. ფერმენტები არის ერთ და ორკომპონენტიანი. ორკომპონენტიანი ფერმენტები შედგება პროტეინის (აპოენზიმის) და არაპროტეინის (კოენზიმის) ნაწილისგან. კოენზიმს აქვს კატალიზური აქტივობა, ხოლო ცილის მატარებელი ზრდის მის აქტივობას.
არსებობს ბაქტერიების მიერ წარმოებული ფერმენტები ნივთიერებების უჯრედგარე დაშლისთვის - ეგზოენზიმები და შინაგანი საჭმლის მომნელებელი ფერმენტები - ენდოფერმენტები.
143

ფერმენტების თავისებურება იმაში მდგომარეობს, რომ თითოეული მათგანი მრავალი გარდაქმნებიდან მხოლოდ ერთს აკატალიზებს. არსებობს ფერმენტების ექვსი ძირითადი კლასი: ოქსირედუქტაზები; ტრანსფერაზები; ჰიდრალაზები; ლიოზები; იზომერაზები; ლიგაზები
ორგანული ნივთიერებების რთული ნარევის განადგურებისთვის საჭიროა 80-100 სხვადასხვა ფერმენტი, თითოეულ მათგანს აქვს თავისი ოპტიმალური ტემპერატურა, რომლის ზემოთაც რეაქციის სიჩქარე ეცემა.
ბიოლოგიური დაჟანგვის პროცესი მრავალი ეტაპისგან შედგება და იწყება ორგანული ნივთიერებების დაშლით აქტიური წყალბადის გამოყოფით. ამ პროცესში განსაკუთრებულ როლს ასრულებენ ოქსირედუქტაზას კლასის ფერმენტები: დეჰიდროგენაზები (წყალბადის ამოღება სუბსტრატიდან), კატალაზები (წყალბადის ზეჟანგის დაშლა) და პეროქსიდაზები (გააქტიურებული პეროქსიდის გამოყენებით სხვა ორგანული ნაერთების დაჟანგვისთვის).
არსებობს ნივთიერებები, რომლებიც ზრდის ფერმენტების აქტივობას - აქტივატორები (ვიტამინები, კათიონები Ca, Mg, Mn) და ინჰიბიტორები, რომლებსაც აქვთ საპირისპირო ეფექტი (მაგალითად, მძიმე მეტალების მარილები, ანტიბიოტიკები).
ფერმენტებს, რომლებიც მუდმივად იმყოფებიან უჯრედებში, სუბსტრატის მიუხედავად, კონსტიტუციურს უწოდებენ. ფერმენტებს, რომლებიც სინთეზირდება უჯრედების მიერ გარე გარემოში ცვლილებების საპასუხოდ, ეწოდება ადაპტაციური. ადაპტაციის პერიოდი რამდენიმე საათიდან ასობით დღემდე მერყეობს.
ბიოქიმიური ჟანგვის მთლიანი რეაქციები აერობულ პირობებში სქემატურად შეიძლება წარმოდგენილი იყოს შემდეგნაირად:

სადაც CxHyOzN - ჩამდინარე წყლების ყველა ორგანული ნივთიერება; AN - ენერგია; C5H7N02 არის ბაქტერიების ფიჭური ნივთიერების პირობითი ფორმულა.
რეაქცია (I) გვიჩვენებს ნივთიერების დაჟანგვის ბუნებას უჯრედის ენერგეტიკული მოთხოვნილებების დასაკმაყოფილებლად (კატაბოლური პროცესი), რეაქცია (II) - ფიჭური ნივთიერების სინთეზისთვის (ანაბოლური პროცესი). ჟანგბადის მოხმარება ამ რეაქციებისთვის არის BODსულ ჩამდინარე წყლები

დიახ. რეაქციები (III) და (IV) ახასიათებს უჯრედული ნივთიერებების გარდაქმნას საკვები ნივთიერებების ნაკლებობის პირობებში. ჟანგბადის მთლიანი მოხმარება ოთხივე რეაქციისთვის არის დაახლოებით ორჯერ მეტი ვიდრე (I) და (II).
ბიოქიმიური რეაქციების დიდი რაოდენობა ხდება კოენზიმის A (ან CoA, CoA-SH კოენზიმის აცილირების) დახმარებით. კოენზიმი A არის პანტოტენის მჟავას β-მერკაპტოეთილამიდის და ნუკლეოტიდის ადენოზინ-3,5-დიფოსფატის (C21H36Ol67P3S) წარმოებული, რომლის მოლეკულური წონაა 767,56. CoA ააქტიურებს კარბოქსილის მჟავებს, მათთან ერთად წარმოქმნის CoA-ს აცილის წარმოებულებს.

ბენზოის მჟავა, ეთილის და ამილის სპირტები, გლიკოლები, გლიცერინი, ანილინი, ეთერები და ა.შ ნაერთები შემდეგი თანმიმდევრობით:

ეს პუბლიკაცია შეიცავს პასუხებს ბიოლოგიის გამოცდაზე მე-9 კლასში. ეს კითხვები შემოთავაზებულია რუსეთის ფედერაციის განათლების სამინისტროს მიერ და გამოქვეყნებულია "განათლების ბიულეტენში", სამინისტროს ოფიციალურ გამოცემაში.

ბილეთებზე კითხვები გაერთიანებულია ისე, რომ სწორი დეტალური პასუხი ორივე კითხვაზე რომელიმე ბილეთზე საშუალებას გაძლევთ შეაფასოთ თქვენი ცოდნა ბიოლოგიის შესახებ, როგორც მთლიანობაში, და არა მხოლოდ მისი ერთ-ერთი განყოფილების შესახებ. დიდი ყურადღება ეთმობა ისეთ ზოგად ბიოლოგიურ პრობლემებს, როგორიცაა ევოლუციური პროცესი, ცხოველური და მცენარეული ორგანიზმების გამრავლება, ცოცხალი ორგანიზმების სხვადასხვა ჯგუფის როლი ბიოცენოზებში, ცხოვრების პირობებთან ადაპტაციის პრობლემა და ა.შ.

სასკოლო სახელმძღვანელოებში, რა თქმა უნდა, შეგიძლიათ იპოვოთ პასუხი ბილეთებში დასმულ ყველა კითხვაზე. ავტორთა ერთ-ერთი ამოცანა იყო ამ ძიების ხელშეწყობა და სხვადასხვა სახელმძღვანელოში წარმოდგენილი ცოდნის გაერთიანება. კითხვებზე პასუხები შეიცავს მასალას, რომელიც გარკვეულწილად სცილდება სასკოლო სასწავლო გეგმის ფარგლებს, რაც საშუალებას მისცემს მათ გამოიყენონ ზოგადსაგანმანათლებლო სკოლებში ბიოლოგიის სწავლების მნიშვნელოვნად განსხვავებული პროგრამებით. გარდა ამისა, ეს საშუალებას მისცემს მათ მომავალში გამოიყენონ სკოლაში დასკვნითი გამოცდებისთვის მოსამზადებლად და უნივერსიტეტებში ბიოლოგიის მისაღები გამოცდისთვის.

ბილეთი No1

1. მეტაბოლიზმი და ენერგიის გარდაქმნა. მეტაბოლიზმის მნიშვნელობა ადამიანის ცხოვრებაში

მეტაბოლიზმი შედგება გარე გარემოდან სხვადასხვა ნივთიერებების ორგანიზმში შეღწევისგან, ამ ნივთიერებების ათვისებასა და შეცვლაში და შედეგად მიღებული დაშლის პროდუქტების გამოყოფისგან. ყველა ამ პროცესის განხორციელებისას შეინიშნება მრავალი ქიმიური, მექანიკური, თერმული და ელექტრული ფენომენი, მუდმივად ხდება ენერგიის გარდაქმნა: რთული ორგანული ნაერთების ქიმიური ენერგია მათი დაშლისას გამოთავისუფლდება და გარდაიქმნება თერმულ, მექანიკურ და ელექტრულად. ენერგია. სხეული ათავისუფლებს ძირითადად თერმულ და მექანიკურ ენერგიას. ძალიან ცოტა ელექტრო ენერგია გამოიყოფა, მაგრამ ეს აუცილებელია ნერვული და კუნთოვანი სისტემების ფუნქციონირებისთვის. გამოთავისუფლებული ენერგიის გამო თბილსისხლიან ცხოველებში სხეულის მუდმივი ტემპერატურაა შენარჩუნებული და ტარდება გარეგანი სამუშაოები. ენერგიის გამოყოფა ასევე აუცილებელია უჯრედის სტრუქტურების შესანარჩუნებლად და რთული ორგანული ნაერთების სინთეზისთვის.

მეტაბოლიზმი და ენერგიის გარდაქმნა განუყოფელია ერთმანეთისგან. ცოცხალ ორგანიზმში მეტაბოლიზმის და ენერგიის პროცესები მიმდინარეობს ერთი კანონის მიხედვით - მატერიისა და ენერგიის შენარჩუნების კანონი. ცოცხალ ორგანიზმში მატერია და ენერგია არც იქმნება და არც ნადგურდება, მხოლოდ ხდება მათი ცვლილება, შთანთქმა და განთავისუფლება.

ორგანიზმში მეტაბოლიზმი შედგება პროცესებისგან ასიმილაცია(რთული ნივთიერებების წარმოქმნა მარტივიდან) და დისიმილაცია(ნივთიერებების დაშლა). ასიმილაციის (ან პლასტიკური გაცვლის) პროცესში წარმოიქმნება რთული ორგანული ნივთიერებები, რომლებიც სხეულის სხვადასხვა სტრუქტურის ნაწილია. დისიმილაციის (ან ენერგიის გაცვლის) პროცესში რთული ორგანული ნივთიერებები იშლება და გარდაიქმნება უფრო მარტივებად. ეს გამოყოფს ენერგიას, რომელიც აუცილებელია სხეულის ნორმალური ფუნქციონირებისთვის.

ორგანიზმში მეტაბოლიზმი არის ერთი პროცესი, რომელიც აკავშირებს სხვადასხვა ნივთიერების ტრანსფორმაციას: მაგალითად, ცილები შეიძლება გარდაიქმნას ცხიმებად და ნახშირწყლებად, ხოლო ცხიმები ნახშირწყლებად.

ცილები საჭმლის მომნელებელ არხში ხვდება ადამიანის ორგანიზმში, ფერმენტების გავლენით იშლება ამინომჟავებად, რომლებიც წვრილ ნაწლავში შეიწოვება სისხლში. შემდეგ უჯრედები ასინთეზებენ საკუთარ ცილებს მოცემული ორგანიზმისთვის დამახასიათებელი ამინომჟავებისგან. თუმცა, ზოგიერთი ამინომჟავა განიცდის რღვევას, რაც გამოყოფს ენერგიას (1 გ ცილის დაშლის შედეგად გამოიყოფა 17,6 კჯ, ანუ 4,1 კკალ ენერგია).

ცილების დაშლის საბოლოო პროდუქტებია წყალი, ნახშირორჟანგი, ამიაკი, შარდოვანა და სხვა. ამიაკი (ამონიუმის სულფატის სახით) და შარდოვანა გამოიყოფა ორგანიზმიდან საშარდე სისტემის მეშვეობით. თუ თირკმლის ფუნქცია დაქვეითებულია, მაშინ ეს აზოტის შემცველი ნივთიერებები სისხლში დაგროვდება და ორგანიზმს მოწამლავს. პროტეინები არ დეპონირდება სხეულში; მოზრდილებში ცილის სინთეზი და დაშლა დაბალანსებულია, ბავშვობაში კი სინთეზი ჭარბობს.

ფუნქციები ცილებიორგანიზმში ძალიან მრავალფეროვანია: პლასტიკური (უჯრედები შეიცავს დაახლოებით 50% პროტეინს), მარეგულირებელი (ბევრი ჰორმონი არის ცილა), ფერმენტული (ფერმენტები ცილოვანი ბუნების ბიოლოგიური კატალიზატორებია, ისინი მნიშვნელოვნად ზრდის ბიოქიმიური რეაქციების სიჩქარეს), ენერგია (ცილები წარმოადგენს ენერგეტიკული რეზერვი ორგანიზმში, რომელიც გამოიყენება ნახშირწყლებისა და ცხიმების ნაკლებობის დროს, ტრანსპორტი (ჰემოგლობინი გადააქვს ჟანგბადს), კონტრაქტურული (აქტინი და მიოზინი კუნთოვან ქსოვილში). ადამიანის დღიური მოთხოვნილება ცილებს შეადგენს დაახლოებით 100–118 გ.

ორგანიზმში ენერგიის ძირითადი წყაროა ნახშირწყლები. 1 გ გლუკოზის დაშლის შედეგად გამოიყოფა იგივე რაოდენობის ენერგია, რაც 1 გ ცილის დაშლისას (17,6 კჯ, ანუ 4,1 კკალ), მაგრამ ნახშირწყლების დაჟანგვა ხდება ბევრად უფრო ადვილი და სწრაფად, ვიდრე ცილების დაჟანგვა. პოლისაქარიდები, რომლებიც საჭმლის მომნელებელ ტრაქტში შედიან საკვებთან ერთად, იშლება მონომერებად (გლუკოზა). გლუკოზა შეიწოვება სისხლში. სისხლში გლუკოზის კონცენტრაცია შენარჩუნებულია მუდმივ დონეზე 0.08-0.12% პანკრეასის ჰორმონების - ინსულინის და გლუკაგონის წყალობით. ინსულინი გარდაქმნის ჭარბ გლუკოზას გლიკოგენად ("ცხოველური სახამებელი"), რომელიც ინახება ღვიძლში და კუნთებში. გლუკაგონი, პირიქით, გარდაქმნის გლიკოგენს გლუკოზად, თუ მისი შემცველობა სისხლში მცირდება. ინსულინის ნაკლებობით ვითარდება სერიოზული დაავადება - დიაბეტი. ნახშირწყლების დაშლის საბოლოო პროდუქტებია წყალი და ნახშირორჟანგი. ადამიანის ყოველდღიური საჭიროება ნახშირწყლებზე არის დაახლოებით 500 გ.

მნიშვნელობა მსუქანიორგანიზმისთვის არის ის, რომ ისინი ენერგიის ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი წყაროა (1გ ცხიმის დაშლისას გამოიყოფა 38,9 კჯ ან 9,3 კკალ ენერგია). გარდა ამისა, ცხიმები ასრულებენ დამცავ, დარტყმის შთანთქმის, პლასტიკურ ფუნქციებს ორგანიზმში და წარმოადგენენ წყლის წყაროს. ცხიმები ინახება რეზერვში (ძირითადად კანქვეშა ქსოვილში). საჭმლის მომნელებელ ტრაქტში ცხიმები იშლება გლიცეროლსა და ცხიმოვან მჟავებად. ცხიმები შეიწოვება ლიმფში. დაშლისას ისინი იჟანგება წყალში და ნახშირორჟანგად. ადამიანის ყოველდღიური მოთხოვნილება ცხიმზე არის დაახლოებით 100 გ.

მეტაბოლიზმი ასევე მნიშვნელოვან როლს ასრულებს ორგანიზმში. წყალიდა მინერალური მარილები. წყალი არის უნივერსალური გამხსნელი უჯრედებში ყველა რეაქცია ხდება წყალში. დღის განმავლობაში ადამიანი კარგავს დაახლოებით 2,5 ლიტრ წყალს (შარდით, შემდეგ სუნთქვის დროს), შესაბამისად წყლის მოხმარების დღიური მაჩვენებელი 2,5–3 ლიტრს შეადგენს. მინერალური მარილები აუცილებელია სხეულის ყველა სისტემის ნორმალური ფუნქციონირებისთვის. ისინი ყველა ქსოვილის ნაწილია, მონაწილეობენ მეტაბოლიზმის პლასტიკურ პროცესებში, აუცილებელია ჰემოგლობინის, კუჭის წვენის სინთეზისთვის, კუნთოვანი და ნერვული სისტემების განვითარებისთვის და ა.შ. ორგანიზმს ყველაზე დიდი მოთხოვნილება აქვს ფოსფორზე, კალციუმზე, ნატრიუმზე, ქლორზე, კალიუმზე, მაგრამ ასევე საჭიროა ბევრი სხვა ელემენტი (სპილენძი, მაგნიუმი, რკინა, თუთია, ბრომი და ა.შ.) მცირე რაოდენობით.

მეტაბოლიზმი შეუძლებელია მონაწილეობის გარეშე ვიტამინები. ეს არის ორგანული ნივთიერებები, რომლებიც ორგანიზმს სჭირდება ძალიან მცირე რაოდენობით (ზოგჯერ მეასედი მილიგრამი დღეში). ვიტამინები ხშირად შედის ფერმენტებში, როგორც კოენზიმები, ხელს უწყობენ ჰორმონების მოქმედებას და ზრდის სხეულის წინააღმდეგობას არასასურველი გარემო პირობების მიმართ. ყველაზე მნიშვნელოვანი ვიტამინებია C, A, D და B ჯგუფის ვიტამინები. ამა თუ იმ ვიტამინის დეფიციტით ვითარდება ჰიპოვიტამინოზი ჭარბი რაოდენობით, ვითარდება ჰიპერვიტამინოზი.

პლასტიკური და ენერგიის მეტაბოლიზმი ურთიერთდაკავშირებულია. ნივთიერებათა ცვლის პროცესში მუდმივად წარმოიქმნება ენერგია, რომელიც ასევე მუდმივად იხარჯება სამუშაოს შესრულებაზე, ნერვულ აქტივობაზე და ნივთიერებების სინთეზზე. ადამიანისთვის ენერგიის წყარო არის საკვები ნივთიერებები, ამიტომ მნიშვნელოვანია, რომ საკვები შეიცავდეს ყველა ორგანულ და არაორგანულ ნაერთს, რომელიც აუცილებელია ნორმალური მეტაბოლიზმისთვის. შედეგად მიღებული მეტაბოლური პროდუქტები გამოიყოფა ორგანიზმიდან ფილტვების, ნაწლავების, კანისა და თირკმელების მეშვეობით. ორგანიზმიდან დაშლის პროდუქტების გამოდევნაში მთავარი როლი თირკმელებს ეკუთვნის, რომლის მეშვეობითაც გამოიყოფა შარდოვანა, შარდმჟავა, ამონიუმის მარილები, იხსნება ზედმეტი წყალი და მარილები.

ნორმალური მეტაბოლიზმი ჯანმრთელობის საფუძველია. მეტაბოლური დარღვევები იწვევს სერიოზულ დაავადებებს (დიაბეტი, ჩიყვი, სიმსუქნე ან პირიქით, წონის დაკლება და ა.შ.).

2. ევოლუციის მიზეზები. მცენარეების სირთულის ზრდა ევოლუციის პროცესში

1859 წელს ჩარლზ დარვინმა თავის ბრწყინვალე ნაშრომში „სახეობათა წარმოშობა ბუნებრივი გადარჩევის გზით, ან საყვარელი ჯიშების შენარჩუნება სიცოცხლისთვის ბრძოლაში“ დაწერა, რომ ევოლუციის მთავარი მამოძრავებელი ძალა არის ბუნებრივი გადარჩევა, რომელიც დაფუძნებულია მემკვიდრეობით ცვალებადობაზე.

ბუნებაში ბუნებრივი გადარჩევის ფაქტორები მოიცავს რეპროდუქციის ინტენსივობა(რაც უფრო მაღალია, მით მეტი შანსი აქვს სახეობას გადარჩეს და გააფართოოს თავისი ჰაბიტატი) და ბრძოლა არსებობისთვის. არსებობისთვის ბრძოლა შეიძლება იყოს ინტრასპეციფიკური - ეს არის ბრძოლის ყველაზე ინტენსიური ფორმა, რომელიც, თუმცა, იშვიათად ხასიათდება სისასტიკის გამოვლინებებით - და ინტერსპეციფიკური, რომელიც შეიძლება იყოს სასტიკი. არსებობისთვის ბრძოლის კიდევ ერთი ფორმაა ბრძოლა არახელსაყრელი გარემო პირობების წინააღმდეგ. დარვინი წერდა, რომ ბუნებრივი გადარჩევა არის საუკეთესო სახეობის გადარჩენა. ადაპტაცია მიიღწევა ბუნებრივი გადარჩევის გზით.

მცენარეების ევოლუციის დროს მოხდა შემდეგი მოვლენები. IN არქეის ეპოქა(დაახლოებით 3,5 მილიარდი წლის წინ) გამოჩნდა ლურჯი-მწვანე წყალმცენარეები, რომლებიც კლასიფიცირდება როგორც ციანობაქტერიები: ისინი იყვნენ უჯრედული და მრავალუჯრედიანი პროკარიოტული ორგანიზმები, რომლებსაც შეუძლიათ ფოტოსინთეზი ჟანგბადის გამოყოფით. ლურჯ-მწვანე წყალმცენარეების გამოჩენამ განაპირობა დედამიწის ატმოსფეროს გამდიდრება ჟანგბადით, რაც აუცილებელია ყველა აერობული ორგანიზმისთვის.

IN პროტეროზოური ხანა(დაახლოებით 2,6 მილიარდი წლის წინ) დომინირებდა მწვანე და წითელი წყალმცენარეები. წყალმცენარეები ქვედა მცენარეებია, რომელთა სხეული არ არის დაყოფილი მონაკვეთებად და არ გააჩნიათ სპეციალიზებული ქსოვილები (ასეთ სხეულს ტალუსი ეწოდება). წყალმცენარეები აგრძელებდნენ დომინირებას პალეოზოური(პალეოზოური ასაკი დაახლოებით 570 მილიონი წელია), თუმცა, პალეოზოიკის სილურის პერიოდში გაჩნდა უძველესი უმაღლესი მცენარეები - რინოფიტები (ან ფსილოფიტები). ამ მცენარეებს უკვე ჰქონდათ ყლორტები, მაგრამ ჯერ არ ჰქონდათ ფოთლები და ფესვები. ისინი მრავლდებოდნენ სპორებით და ეწეოდნენ ხმელეთის ან ნახევრად წყლის ცხოვრების წესს. პალეოზოური პერიოდის დევონის პერიოდში ჩნდება ბრიოფიტები და პტერიდოფიტები (ხავსი ხავსები, ცხენის კუდები, გვიმრები), ხოლო რინიოფიტები და წყალმცენარეები დომინირებენ დედამიწაზე. დევონში ასევე გამოჩნდა ახალი სამეფო - უმაღლესი სპორული მცენარეები * - ეს არის სოკოები, ბრიოფიტები და პტერიდოფიტები. ხავსები ავითარებენ ღეროებსა და ფოთლებს (ღეროს გამონაზარდები), მაგრამ ფესვები ჯერ არ არის; ფესვების ფუნქციას ასრულებენ რიზოიდები - ღეროზე ძაფისებრი გამონაზარდები. ხავსების განვითარების ციკლში დომინირებს ჰაპლოიდური თაობა (გამეტოფიტი), რომელიც არის ფოთლოვანი ხავსის მცენარე. მათ დიპლოიდურ თაობას (სპოროფიტს) არ შეუძლია დამოუკიდებელი არსებობა და იკვებება გამეტოფიტით. გვიმრები ავითარებენ ფესვებს; მათ განვითარების ციკლში ჭარბობს სპოროფიტი (ფოთოლ-ღეროვანი მცენარე), ხოლო გამეტოფიტი წარმოდგენილია პროთალუსით - ეს არის პატარა გულის ფორმის ფირფიტა გვიმრებში ან კვანძი ხავსებსა და ცხენის კუდებში. ძველად ეს იყო უზარმაზარი ხის მსგავსი მცენარეები. მაღალ სპორებში გამრავლება შეუძლებელია წყლის გარეშე, რადგან მათში კვერცხუჯრედის განაყოფიერება ხდება წყლის წვეთებში, რომლებშიც მამრობითი მოძრავი გამეტები – სპერმატოზოიდები – კვერცხუჯრედებისკენ მოძრაობენ. ამიტომაც წყალი შემაკავებელი ფაქტორია უმაღლესი სპორული მცენარეებისთვის: თუ არ იქნება წვეთოვანი წყალი, ამ მცენარეების გამრავლება შეუძლებელი გახდება.

კარბონიფერში (კარბონიფერ) თესლში გაჩნდა გვიმრები, საიდანაც მოგვიანებით, როგორც მეცნიერები თვლიან, წარმოიშვა გიმნოსპერმა. გიგანტური ხის მსგავსი გვიმრები დომინირებენ პლანეტაზე (სწორედ მათ ჩამოაყალიბეს ქვანახშირის საბადოები) და ამ პერიოდში რინოფიტები მთლიანად იღუპებიან.

პალეოზოური პერიოდის პერმის პერიოდში გაჩნდა უძველესი გიმნოსპერმები. ამ პერიოდში დომინირებს თესლოვანი და ბალახოვანი გვიმრები და ხეების გვიმრები იღუპებიან. Gymnosperms კლასიფიცირდება როგორც თესლის შემცველი მცენარეები. ისინი მრავლდებიან თესლით, რომლებიც არ არის დაცული ნაყოფის კედლებით (გიმნოსპერმებს არ აქვთ ყვავილები და ნაყოფი). ამ მცენარეების გამოჩენა დაკავშირებული იყო მიწის მატებასთან და ტემპერატურისა და ტენიანობის რყევებთან. ამ მცენარეების გამრავლება წყალზე აღარ არის დამოკიდებული.

IN მეზოზოური(მეზოზოური ასაკი დაახლოებით 240 მილიონი წელია) არსებობს სამი პერიოდი - ტრიასული, იურული და ცარცული. მეზოზოურ ხანაში გაჩნდა თანამედროვე გიმნოსპერმები (ტრიასში) და პირველი ანგიოსპერმები (იურული ხანაში). დომინანტური მცენარეებია გიმნოსპერმები. უძველესი ტანვარჯიშები და გვიმრები ამ ეპოქაში იღუპებიან.

ანგიოსპერმების გამოჩენა უამრავ არომორფოზთან იყო დაკავშირებული. ეს მცენარეები ავითარებენ ყვავილს - მოდიფიცირებულ დამოკლებულ ყლორტს, რომელიც ადაპტირებულია სპორებისა და გამეტების წარმოქმნისთვის. ყვავილში ხდება დამტვერვა და განაყოფიერება, წარმოიქმნება ემბრიონი და ნაყოფი. ანგიოსპერმების თესლებს პერიკარპი იცავს - ეს ხელს უწყობს მათ შენარჩუნებას და გავრცელებას. ამ მცენარეებში სქესობრივი გამრავლების დროს ხდება ორმაგი განაყოფიერება: ერთი სპერმა ანაყოფიერებს კვერცხუჯრედს, ხოლო მეორე სპერმა ანაყოფიერებს ემბრიონის ტომრის ცენტრალურ უჯრედს, რის შედეგადაც წარმოიქმნება ემბრიონი და ტრიპლოიდური ენდოსპერმი - ემბრიონის კვების ქსოვილი. განაყოფიერება ხდება ემბრიონის ტომარაში, რომელიც ვითარდება კვერცხუჯრედში, რომელიც დაცულია საკვერცხის კედლებით.

ანგიოსპერმებს შორის არის ბალახები, ბუჩქები და ხეები. ვეგეტატიურ ორგანოებს (ფესვი, ღერო, ფოთოლი) აქვთ მრავალი მოდიფიკაცია. ანგიოსპერმების ევოლუცია ძალიან სწრაფად განვითარდა. ისინი გამოირჩევიან მაღალი ევოლუციური პლასტიურობით. დამტვერავებელმა მწერებმა დიდი როლი ითამაშეს მათ ევოლუციასა და გავრცელებაში. ანგიოსპერმები მცენარეთა ერთადერთი ჯგუფია, რომლებიც ქმნიან რთულ მრავალშრიან თემებს. ეს ხელს უწყობს გარემოს უფრო ინტენსიურ გამოყენებას და ახალი ტერიტორიების წარმატებულ დაპყრობას.

IN კანოზოურიეპოქაში (მისი ასაკი დაახლოებით 67 მილიონი წელია), დედამიწაზე დომინირებს თანამედროვე ანგიოსპერმები და გიმნოსპერმები, ხოლო უმაღლესი სპორული მცენარეები განიცდიან ბიოლოგიურ რეგრესიას.

ბილეთი ნომერი 2

1. გაზის გაცვლა ფილტვებში და ქსოვილებში

გაზის გაცვლა მუდმივად ხდება სხეულსა და გარემოს შორის: ჟანგბადი, რომელიც აუცილებელია დისიმილაციისთვის, შედის სხეულში და ორგანული ნივთიერებების დაჟანგვის შედეგად წარმოქმნილი ნახშირორჟანგი გამოიყოფა სხეულიდან. ჟანგბადის მიღებას და ნახშირორჟანგის მოცილებას უზრუნველყოფს სასუნთქი ორგანოები. სასუნთქი გზებია ცხვირის ღრუ, ნაზოფარინქსი, ხორხი, ტრაქეა, ბრონქები. მთავარი სასუნთქი ორგანოა ფილტვები. სწორედ ფილტვების ალვეოლებში ხდება გაზის გაცვლა ატმოსფერულ ჰაერსა და სისხლს შორის.

ალვეოლი არის ფილტვის ბუშტუკები, რომელთა კედლები შედგება ეპითელური უჯრედების ერთი ფენისგან. ისინი მჭიდროდ არის გადაჯაჭვული კაპილარებით. ნახშირორჟანგის კონცენტრაცია სისხლში უფრო მაღალია, ვიდრე ჰაერში, ხოლო ჟანგბადის კონცენტრაცია უფრო დაბალია, ამიტომ ნახშირორჟანგი სისხლიდან ალვეოლებში გადადის, ხოლო ჟანგბადი ალვეოლებიდან სისხლში. პროცესი გრძელდება მანამ, სანამ წონასწორობა არ მიიღწევა.

სისხლში ჟანგბადი ერწყმის სისხლის წითელი უჯრედების ჰემოგლობინს და წარმოქმნის ოქსიჰემოგლობინს. სისხლი ხდება არტერიული. სხეულის უჯრედები მუდმივად მოიხმარენ ჟანგბადს. ამრიგად, სისხლიდან ჟანგბადი გადადის ქსოვილის უჯრედებში და ოქსიჰემოგლობინი ბრუნდება ჰემოგლობინში. მიტოქონდრიებში, ჟანგბადის გამოყენებით, ხდება ორგანული ნივთიერებების დაჟანგვა (სხეულის ენერგიის ძირითადი წყარო ნახშირწყლებია), გამოიყოფა ენერგია, რომელიც მიდის ატფ-ის სინთეზზე - უჯრედებში უნივერსალური ენერგიის აკუმულატორი.

ნახშირორჟანგი უჯრედებიდან შემოდის სისხლში. ამრიგად, ორგანოების ქსოვილებში არტერიული სისხლი გარდაიქმნება ვენურ სისხლად. ნახშირორჟანგის ნაწილი რეაგირებს ჰემოგლობინთან და წარმოქმნის კარბჰემოგლობინს, მაგრამ ნახშირორჟანგის უმეტესი ნაწილი (დაახლოებით 2/3) რეაგირებს პლაზმის წყალთან. ეს რეაქცია კატალიზებულია ფერმენტ კარბოანჰიდრაზას მიერ. სისხლში ნახშირორჟანგის დონის მიხედვით, ამ ფერმენტს შეუძლია დააჩქაროს ან შეანელოს რეაქცია. ნახშირორჟანგის წყალთან შერწყმისას წარმოიქმნება ნახშირბადის მჟავა, რომელიც იშლება და წარმოქმნის H+ კატიონს და HCO3– ანიონს. ეს ანიონი სისხლით მიემგზავრება ფილტვებში, სადაც გამოიყოფა ნახშირორჟანგი.

ნახშირბადის მონოქსიდთან (CO) ურთიერთქმედებისას ჰემოგლობინი წარმოქმნის კარბოქსიჰემოგლობინს, ხოლო აზოტის ოქსიდთან ან ზოგიერთ პრეპარატთან ურთიერთქმედებისას მეტემოგლობინს; ჰემოგლობინის ამ ფორმებს არ შეუძლიათ ჟანგბადის შეერთება, ამიტომ სიკვდილი შეიძლება მოხდეს. ჰემოგლობინის შემცველობა მამაკაცებში სისხლში 130-160 გ/ლ-ია, ხოლო ქალებში – 120-140 გ/ლ. ჰემოგლობინის შემცველობის შემცირებით, ანემია ხდება - მდგომარეობა, რომლის დროსაც ქსოვილები არ იღებენ საკმარის ჟანგბადს.

ჩვეულებრივ, ჩასუნთქულ ჰაერში ჟანგბადის, ნახშირორჟანგისა და აზოტის შემცველობა არის შესაბამისად 20,94%, 0,03% და 79,03%. ამოსუნთქულ ჰაერში ჟანგბადის შემცველობა მცირდება 16,3%-მდე, ნახშირორჟანგი კი 4%-მდე იზრდება. აზოტის შემცველობა ნაკლებად იცვლება (იზრდება 79,7%-მდე).

ფილტვებში ჰაერის გავლა უზრუნველყოფილია ჩასუნთქვით და ამოსუნთქვით. ინჰალაცია არის გარე ნეკნთაშუა კუნთების შეკუმშვის შედეგი, რის შედეგადაც ნეკნები ამოდის. ჩასუნთქვისას დიაფრაგმის კუნთოვანი ბოჭკოები იკუმშება, დიაფრაგმის გუმბათი უფრო ბრტყელი ხდება და ქვეითდება. გულმკერდის ღრუს მოცულობა იზრდება მისი ზომების ცვლილების გამო, განსაკუთრებით ვერტიკალური მიმართულებით. ფილტვები მიჰყვება გულმკერდის მოძრაობას. ეს აიხსნება იმით, რომ ფილტვები გულმკერდის ღრუს კედლებისგან გამოყოფილია პლევრის ღრუთი - ჭრილის მსგავსი სივრცე პარიეტალურ პლევრას (ის აფარებს გულმკერდის შიდა ზედაპირს) და ვისცერალურ პლევრას (იგი ფარავს) შორის. ფილტვების გარე ზედაპირი). პლევრის ღრუ ივსება პლევრის სითხით. ჩასუნთქვისას პლევრის ღრუში წნევა იკლებს, ფილტვების მოცულობა იზრდება, მათში წნევა იკლებს და ჰაერი ფილტვებში შედის. ამოსუნთქვისას სასუნთქი კუნთები მოდუნდება, გულმკერდის ღრუს მოცულობა მცირდება, პლევრის ღრუში წნევა ოდნავ იზრდება, ფილტვის დაჭიმული ქსოვილი იკუმშება, წნევა მატულობს და ჰაერი ტოვებს ფილტვებს. ამრიგად, ფილტვის მოცულობის ცვლილება ხდება პასიურად და გამოწვეულია გულმკერდის ღრუს მოცულობის ცვლილებით და წნევა პლევრის ნაპრალში და ფილტვების შიგნით.

ჰაერის რაოდენობას, რომელიც შედის ფილტვებში მშვიდი ჩასუნთქვის დროს და ამოისუნთქება მშვიდი ამოსუნთქვისას, ეწოდება მოქცევის მოცულობას (დაახლოებით 500 სმ3). ჰაერის მოცულობას, რომელიც შეიძლება ამოისუნთქოს ღრმა ჩასუნთქვის შემდეგ, ეწოდება ფილტვების სასიცოცხლო ტევადობა (დაახლოებით 3000–4500 სმ3). ფილტვების მოცულობა ადამიანის ჯანმრთელობის მნიშვნელოვანი მაჩვენებელია.

2. ერთუჯრედიანი მცენარეები და ცხოველები. ჰაბიტატის, სტრუქტურისა და ცხოვრების აქტივობის თავისებურებები. როლი ბუნებაში და ადამიანის ცხოვრებაში

ერთუჯრედიანი ორგანიზმები არის ორგანიზმები, რომელთა სხეული შედგება ერთი უჯრედისაგან. ისინი შეიძლება იყვნენ პროკარიოტები (ბაქტერიები და ლურჯი-მწვანე წყალმცენარეები, ან ციანობაქტერიები), ე.ი. არ აქვთ ჩამოყალიბებული ბირთვი (ბირთის ფუნქციას ასრულებს ნუკლეოიდი - რგოლში დაკეცილი დნმ-ის მოლეკულა), მაგრამ ისინი შეიძლება იყვნენ ევკარიოტებიც, ე.ი. აქვს ჩამოყალიბებული ბირთვი.

ერთუჯრედულ ევკარიოტულ ორგანიზმებში შედის მრავალი მწვანე და სხვა წყალმცენარეები, ისევე როგორც პროტოზოების გვარის ყველა წარმომადგენელი. უჯრედულ ევკარიოტებში ზოგადი სტრუქტურული გეგმა და ორგანელების ნაკრები მრავალუჯრედიანი ორგანიზმების უჯრედების მსგავსია, მაგრამ ფუნქციური განსხვავებები ძალზე მნიშვნელოვანია.

ერთუჯრედიანი ორგანიზმები აერთიანებს როგორც უჯრედის, ისე დამოუკიდებელი ორგანიზმის თვისებებს. ბევრი ერთუჯრედიანი ორგანიზმი ქმნის კოლონიებს. მრავალუჯრედიანი ორგანიზმები ევოლუციის პროცესში წარმოიშვნენ ერთუჯრედიანი ორგანიზმებიდან.

უმარტივესი სტრუქტურა არის ერთუჯრედიანი ლურჯი-მწვანე წყალმცენარეები. მათ უჯრედებს არ აქვთ ბირთვი ან პლასტიდები, ისინი ბაქტერიული უჯრედების მსგავსია. ამის საფუძველზე ისინი კლასიფიცირდება როგორც ციანობაქტერიები. პიგმენტები (ქლოროფილი, კაროტინი) იხსნება ციტოპლაზმის მათ გარე შრეში - ქრომატოპლაზმაში. ეს წყალმცენარეები გამოჩნდნენ არქეანში და იყვნენ დედამიწაზე პირველი ორგანიზმები, რომლებმაც გამოიმუშავეს ჟანგბადი ფოტოსინთეზის დროს. ლურჯ-მწვანე წყალმცენარეებს ასევე შეუძლიათ მრავალუჯრედიანი ფორმების შექმნა - ძაფები.

მწვანე წყალმცენარეებს შორის ერთუჯრედიან ფორმებს მიეკუთვნება ქლამიდომონასი, ქლორელა და პლევროკოკები. ერთუჯრედიან წყალმცენარეებს შეუძლიათ შექმნან კოლონიები (მაგალითად, ვოლვოქსი).

დიატომები ასევე მიკროსკოპული ერთუჯრედიანი წყალმცენარეებია, რომლებსაც შეუძლიათ კოლონიების შექმნა.

ერთუჯრედიანი წყალმცენარეები ყველაზე ხშირად ცხოვრობენ წყალში (ქლამიდომონა მტკნარ წყალში და ქლორელა მტკნარ და ზღვის წყალში), მაგრამ მათ შეუძლიათ იცხოვრონ ნიადაგშიც (მაგალითად, ქლორელა, დიატომები) და შეუძლიათ იცხოვრონ ქერქზე. ხეები (პლევროკოკები). ზოგიერთი წყალმცენარე ყინულისა და თოვლის ზედაპირზეც კი ცხოვრობს (ზოგიერთი ქლამიდომონა, მაგალითად, ქლამიდომონას თოვლი). ანტარქტიდაში დიატომები ყინულის ქვედა მხარეს მკვრივ ყავისფერ ფენას ქმნიან.

ერთუჯრედიანი პროტოზოები ქმნიან ცხოველთა ქვესამეფოს. უჯრედების უმეტესობას აქვს ერთი ბირთვი, მაგრამ ასევე არსებობს მრავალბირთვიანი ფორმები. მემბრანის თავზე ბევრ პროტოზოვას აქვს გარსი ან გარსი. ისინი მოძრაობენ მოძრაობის ორგანელების - ფლაგელას, ცილიის დახმარებით და შეუძლიათ შექმნან ფსევდოპოდია (ფსეპოდოდები).

პროტოზოების უმეტესობა ჰეტეროტროფებია. საკვების ნაწილაკები საჭმლის მომნელებელ ვაკუოლებში შეიწოვება. უჯრედში ოსმოსური წნევა რეგულირდება კონტრაქტული ვაკუოლებით: მათი მეშვეობით გამოიყოფა ჭარბი წყალი. ასეთი ვაკუოლები დამახასიათებელია მტკნარი წყლის პროტოზოებისთვის. მეტაბოლური პროდუქტები გამოიყოფა პროტოზოების ორგანიზმიდან წყალთან ერთად. თუმცა, ექსკრეციის ძირითადი ფუნქცია ხორციელდება უჯრედის მთელი ზედაპირის მეშვეობით.

პროტოზოებს აქვთ როგორც ასექსუალური, ასევე სექსუალური გამრავლება.

ეს ერთუჯრედიანი ორგანიზმები რეაგირებენ გარემოზე ზემოქმედებაზე: აქვთ დადებითი და უარყოფითი ტაქსები (მაგალითად, ფლოსტის კილიატს აქვს უარყოფითი ქიმიოტაქსია - ის შორდება წყალში მოთავსებულ მარილის კრისტალს).

ბევრ პროტოზოვას შეუძლია ენცისტირება. Encystment საშუალებას იძლევა გადარჩეს არახელსაყრელ პირობებში და ხელს უწყობს პროტოზოების გაფანტვას.

ერთუჯრედიანი წყალმცენარეების მნიშვნელობა ბუნებაში პირდაპირ კავშირშია მათ ცხოვრების წესთან. ეს ორგანიზმები ასინთეზირებენ ორგანულ ნივთიერებებს, ათავისუფლებენ ჟანგბადს ატმოსფეროში, შთანთქავენ ნახშირორჟანგს, არიან საერთო კვებით ჯაჭვის რგოლი, მონაწილეობენ ნიადაგის ფორმირებაში, ასუფთავებენ წყლის სხეულებს და შეუძლიათ სიმბიოზში შევიდნენ სხვა ორგანიზმებთან (მაგალითად, ქლორელა არის ფიკობიონტი. ლიქენების). მკვდარი დიატომის ერთუჯრედიანი წყალმცენარეები ქმნიდნენ კლდის სქელ საბადოებს - დიატომიტს, ხოლო ზღვების ფსკერზე - დიატომისებრი ღვარცოფს. ერთუჯრედიანმა ლურჯ-მწვანე და მწვანე წყალმცენარეებმა შეიძლება გამოიწვიოს წყლის აყვავება.

ადამიანები ფართოდ იყენებენ უჯრედულ წყალმცენარეებს და მათ მეტაბოლურ პროდუქტებს. ამრიგად, უჯრედის მთელ ზედაპირზე ორგანული ნივთიერებების შთანთქმის უნარი ერთუჯრედოვანი მწვანე წყალმცენარეების გამოიყენება წყლის ობიექტების გასაწმენდად; ქლორელას უნარი დიდი რაოდენობით ცილების, ცხიმოვანი ზეთების და ვიტამინების სინთეზირებაში გამოიყენება საკვების სამრეწველო წარმოებაში; იგივე ქლორელას უნარი, გაათავისუფლოს ბევრი ჟანგბადი ფოტოსინთეზის დროს, გამოიყენება დახურულ სივრცეებში (მაგალითად, კოსმოსურ ხომალდებში, წყალქვეშა ნავებში) ჰაერის რეგენერაციისთვის. ზოგიერთი ლურჯი-მწვანე წყალმცენარე გამოიყენება სასუქად, რადგან... მათ შეუძლიათ აზოტის დაფიქსირება, ხოლო წყალმცენარეები, როგორიცაა სპირულინა, გამოიყენება როგორც საკვები დანამატი.

პროტოზოების მნიშვნელობა ნაწილობრივ ჰგავს უჯრედული წყალმცენარეების მნიშვნელობას. პროტოზოები ასევე მონაწილეობენ ნიადაგის ფორმირებაში და ემსახურებიან წყლის ობიექტების გაწმენდას, რადგან იკვებება ბაქტერიებითა და გახრწნილებით. ბევრი პროტოზოა წყლის სისუფთავის მაჩვენებელია. კირქვის საბადოები წარმოიქმნება პროტოზოების (საზღვაო სარკოიდების) ჭურვებით; ისინი ასევე ემსახურებიან როგორც ინდიკატორებს ნავთობისა და სხვა მინერალების ძიებაში. პროტოზოები, ისევე როგორც ერთუჯრედიანი წყალმცენარეები, მნიშვნელოვანი რგოლია ნივთიერებების ციკლში.

პროტოზოები და ერთუჯრედიანი წყალმცენარეები სამეცნიერო კვლევის მნიშვნელოვანი ობიექტებია. ისინი გამოიყენება ციტოლოგიურ, გენეტიკურ, ბიოფიზიკურ, ფიზიოლოგიურ და სხვა კვლევებში.

Გაგრძელება იქნება

* აქ ავტორმა რამდენიმე უზუსტობა დაუშვა.
1. უმაღლესი სპორული მცენარეები არ არის სამეფო, არამედ მცენარეთა კოლექტიური ჯგუფი, რომელსაც არ აქვს ტაქსონომიური წოდება (იგივე, მაგალითად, ტეტრაპოდები(ოთხფეხა), ე.ი. ყველა ხერხემლიანს ოთხი ხუთთითიანი კიდური აქვს.
2. სოკო არ მიეკუთვნება მცენარეთა სამეფოს;
3. დევონის დასასრულს გაჩნდა ყველა ამჟამად ცნობილი მცენარეული განყოფილება, გარდა ანგიოსპერმებისა (ანუ ბრიოფიტები, ლიკოფიტები, ცხენის კუდები, გვიმრები, გიმნოსპერმები). შენიშვნა რედ.

კვებითი ღირებულება

დღეს ყველა ცოცხალ ორგანიზმში, ყველაზე პრიმიტიულიდან ყველაზე რთულამდე - ადამიანის ორგანიზმში - მეტაბოლიზმი და ენერგია სიცოცხლის საფუძველია.

ადამიანის ორგანიზმში, მის ორგანოებში, ქსოვილებში, უჯრედებში მიმდინარეობს რთული ნივთიერებების შექმნისა და წარმოქმნის უწყვეტი პროცესი. ამავდროულად, ხდება რთული ორგანული ნივთიერებების დაშლა და განადგურება, რომლებიც ქმნიან სხეულის უჯრედებს.

ორგანოების მუშაობას თან ახლავს მათი უწყვეტი განახლება: ზოგიერთი უჯრედი იღუპება, ზოგი ცვლის მათ. მოზრდილებში კანის ეპითელიუმის 1/20, საჭმლის მომნელებელი ტრაქტის ეპითელური უჯრედების ნახევარი, დაახლოებით 25 გ სისხლი და ა.შ კვდება და იცვლება 24 საათის განმავლობაში.

სხეულის უჯრედების ზრდა და განახლება შესაძლებელია მხოლოდ იმ შემთხვევაში, თუ ორგანიზმს მუდმივად მიეწოდება ჟანგბადი და საკვები ნივთიერებები. ნუტრიენტები სამშენებლო ბლოკებია პლასტმასისმასალა, საიდანაც შენდება ცოცხალი არსებები.

ორგანიზმში ახალი უჯრედების ასაშენებლად, მათი უწყვეტი განახლებისთვის, ისეთი ორგანოების ფუნქციონირებისთვის, როგორიცაა გული, კუჭ-ნაწლავის ტრაქტი, სასუნთქი აპარატი, თირკმელები და ა.შ., ასევე, ადამიანის სამუშაოს შესასრულებლად საჭიროა ენერგია. ორგანიზმი ამ ენერგიას მეტაბოლიზმის დროს უჯრედული ნივთიერებების დაშლის შედეგად იღებს.

ამრიგად, ორგანიზმში შემავალი ნუტრიენტები ემსახურება არა მხოლოდ როგორც პლასტმასის, სამშენებლო მასალას, არამედ სიცოცხლისთვის ასე საჭირო ენერგიის წყაროს.

ქვეშ მეტაბოლიზმსგააცნობიეროს ცვლილებების მთლიანობა, რომელსაც ნივთიერებები განიცდიან საჭმლის მომნელებელ ტრაქტში შესვლის მომენტიდან ორგანიზმიდან გამოდევნილი საბოლოო დაშლის პროდუქტების წარმოქმნამდე.

ასიმილაცია და დისიმილაცია

მეტაბოლიზმი არის ორი პროცესის ერთიანობა: ასიმილაცია და დისიმილაცია. პროცესის შედეგად ასიმილაციაშედარებით მარტივი საჭმლის მომნელებელი პროდუქტები, რომლებიც შედიან უჯრედებში, განიცდიან ქიმიურ გარდაქმნებს ფერმენტების მონაწილეობით და აიგივებენ ორგანიზმისთვის აუცილებელ ნივთიერებებს. დისიმილაცია- რთული ორგანული ნივთიერებების დაშლა, რომლებიც ქმნიან სხეულის უჯრედებს. დაშლის პროდუქტების ნაწილს ორგანიზმი ხელახლა იყენებს, ნაწილი კი გამოიყოფა ორგანიზმიდან.

დისიმილაციის პროცესი ასევე ხდება ფერმენტების მონაწილეობით. დისიმილაციის დროს ენერგია გამოიყოფა. სწორედ ამ ენერგიის წყალობით შენდება ახალი უჯრედები, ახლდება ძველი, ფუნქციონირებს ადამიანის გული, სრულდება გონებრივი და ფიზიკური სამუშაო.

ასიმილაციისა და დისიმილაციის პროცესები განუყოფელია ერთმანეთისგან. როდესაც ასიმილაციის პროცესი ძლიერდება, განსაკუთრებით ახალგაზრდა ორგანიზმის ზრდის დროს, ძლიერდება დისიმილაციის პროცესიც.

ნივთიერებების ტრანსფორმაცია

საჭმლის მომნელებელ ტრაქტში იწყება საკვები ნივთიერებების ქიმიური გარდაქმნები. აქ რთული ცილები, ცხიმები და ნახშირწყლები იშლება უფრო მარტივებად, რომლებიც შეიწოვება ნაწლავის ლორწოვანი გარსით და გახდება სამშენებლო მასალა ასიმილაციის პროცესში. საჭმლის მონელება ათავისუფლებს მცირე რაოდენობით ენერგიას საჭმლის მომნელებელ ტრაქტში. სისხლში და ლიმფში შეწოვის შედეგად მიღებული ნივთიერებები შეჰყავთ უჯრედებში, სადაც ისინი განიცდიან ძირითად ცვლილებებს. შედეგად მიღებული რთული ორგანული ნივთიერებები უჯრედების ნაწილია და მონაწილეობს მათი ფუნქციების განხორციელებაში. უჯრედული ნივთიერებების დაშლის დროს გამოთავისუფლებული ენერგია გამოიყენება ორგანიზმის სიცოცხლისთვის. მისგან გამოიყოფა სხვადასხვა ორგანოებისა და ქსოვილების მეტაბოლური პროდუქტები, რომლებსაც ორგანიზმი არ იყენებს.

ფერმენტების როლი უჯრედშიდა მეტაბოლიზმში

ნივთიერებების ტრანსფორმაციის ძირითადი პროცესები ხდება ჩვენი სხეულის უჯრედებში. ეს პროცესები საფუძვლად უდევს უჯრედშიდაგაცვლა. უჯრედშიდა მეტაბოლიზმში გადამწყვეტი როლი ეკუთვნის მრავალ უჯრედულ ფერმენტს. მათი აქტივობის წყალობით უჯრედულ ნივთიერებებთან ხდება რთული გარდაქმნები, მათში არსებული ინტრამოლეკულური ქიმიური ბმები იშლება, რაც იწვევს ენერგიის განთავისუფლებას. აქ განსაკუთრებული მნიშვნელობა ენიჭება ჟანგვის და შემცირების რეაქციებს. უჯრედში ჟანგვის პროცესების საბოლოო პროდუქტებია ნახშირორჟანგი და წყალი. სპეციალური ფერმენტების მონაწილეობით, უჯრედში სხვა სახის ქიმიური რეაქციები მიმდინარეობს.

ამ რეაქციების დროს გამოთავისუფლებული ენერგია გამოიყენება უჯრედში ახალი ნივთიერებების შესაქმნელად და ორგანიზმის სასიცოცხლო პროცესების შესანარჩუნებლად. ბევრ სინთეზურ პროცესში გამოყენებული ენერგიის ძირითადი ბატარეა და მატარებელი არის ადენოზინტრიფოსფორის მჟავა (ATP). ATP მოლეკულა შეიცავს ფოსფორის მჟავას სამ ნარჩენს. ATP გამოიყენება ყველა მეტაბოლურ რეაქციაში, რომელიც მოითხოვს ენერგიას. ATP მოლეკულაში ქიმიური ბმა ერთი ან ორი ფოსფორის მჟავის ნარჩენებთან იშლება, ათავისუფლებს შენახულ ენერგიას (ფოსფორმჟავას ერთი ნარჩენის დაშლა იწვევს დაახლოებით 42000 ჯ-ის გამოყოფას 1 გრამ მოლეკულაზე).