Выполнили: Казаков Дмитрий, Пронькин Андрей - korshu.ru o_O
Главная
Поиск по ключевым словам:
Похожие работы
Выполнили: Казаков Дмитрий, Пронькин Андрей - страница №1/3



МОУ «Лицей № 43»

(естественно-технический)




Энергия в теле человека.

Выполнили:

Казаков Дмитрий, Пронькин Андрей

10Б класс

Саранск, 2011


Оглавление


Оглавление 2

1.Вступление 7

Организм человека состоит из белков (19,6 %), жиров (14,7 %), углеводов (1 %), минеральных веществ (4,9 %), воды (58,8%). Он постоянно расходует эти вещества на образование энергии, необходимой для функционирования внутренних органов, поддержания тепла и осуществления всех жизненных процессов, в том числе физической и умственной работы. 7

Одновременно происходят восстановление и создание клеток и тканей, из которых построен организм человека, восполнение расходуемой энергии за счет веществ, поступающих с пищей. К таким веществам относят белки, жиры, углеводы, минеральные вещества, витамины, воду и др., их называют пищевыми. Следовательно, пища для организма является источником энергии и пластических (строительных) материалов. 7

2. Процессы поступления энергии в организм. 8

Энергетический обмен присущ каждому живому организму. В вашем теле идет постоянный и непрерывный обмен веществ и энергии. При этом богатые питательными веществами продукты усваиваются и химически преобразуются, а конечные продукты их утилизации (низкоэнергетические) выделяются из организма. Высвобождающаяся энергия используется для поддержания жизнедеятельности клеток организма и для обеспечения его работы (сокращение мышц, работа сердца, функционирование внутренних органов). 9

2.1. Клетка. 9

Клетка является основной структурной единицей организма: все органы и ткани состоят из клеток. В общем случае клетка состоит из трех компонентов: клеточной оболочки, цитоплазмы, ядра. В состав клеточной оболочки, как правило, входит трех-, четырехслойная мембрана и наружная оболочка. Два слоя мембраны состоят из липидов (жиров), основную часть которых составляют ненасыщенные жиры - фосфолипиды. Мембрана клетки имеет весьма сложное строение и многообразные функции. 9

Как правило, клетка имеет одно ядро. Хотя есть клетки, у которых два ядра и более. Функция ядра заключается в хранении и передаче наследственной информации, например, при делении клетки, а также в управлении всеми физиологическими процессами в клетке. В ядре содержатся молекулы ДНК, несущие генетический код клетки. Ядро заключено в двухслойную мембрану. 9

Цитоплазма составляет основную массу клетки и представляет собой клеточную жидкость с расположенными в ней органеллами и включениями.Органеллы - постоянные компоненты цитоплазмы, выполняющие специфические важные функции. Из них нас больше всего интересуют митохондрии, которые иногда называют электростанциями клетки. Каждая митохондрия имеет две мембранные системы: наружную и внутреннюю. Наружная мембрана гладкая, в ней поровну представлены липиды и белки. Внутренняя мембрана принадлежит к наиболее сложным типам мембранных систем человеческого организма. В ней множество складок, называемых гребешками (кристами), за счет которых мембранная поверхность существенно увеличивается. Можно представить эту мембрану в виде множества грибовидных выростов, направленных во внутреннее 9

пространство митохондрии. Кроме того, во внутренней митохондриальной мембране присутствует еще 50-60 ферментов, общее число молекул разных типов достигает 80. Все это необходимо для химического окисления и энергетического обмена. 9

Откуда клетка получает необходимую ей энергию? Согласно научным теориям химическая энергия питательных веществ (углеводов, жиров, белков) превращается в энергию макроэргических (содержащих много энергии) связей аденозинтрифосфата (АТФ). Эти процессы осуществляются в митохондриях клеток преимущественно в цикле трикарбоновых кислот (цикл Кребса) и при окислительном фосфорилировании. Запасенная в АТФ энергия легко освобождается при разрыве макроэргических связей, в результате обеспечиваются энергозатраты в организме. 9

2.2. Аутотрофные и гетеротрофные клетки. 9

Все клетки и организмы можно разделить на два основных класса в зависимости от того, каким источником энергии они пользуются. У первых, называемых аутотрофными (зеленые растения), СО2 и Н2О превращаются в процессе фотосинтеза в элементарные органические молекулы глюкозы, из 10

которых и строятся затем более сложные молекулы. Клетки второго класса, называемые гетеротрофными (животные клетки), получают энергию из различных питательных веществ (углеводов, жиров и белков), синтезируемых аутотрофными организмами. Энергия, содержащаяся в этих органических молекулах, освобождается главным образом в результате соединения их с кислородом воздуха (т.е. окисления) в процессе, называемом аэробным дыханием. Этот энергетический цикл у гетеротрофных организмов завершается выделением СО2 и Н2О. 10

2.3. Обмен веществ и энергии. 10

Обмен веществ и энергии - это совокупность физических, химических и физиологических процессов превращения веществ и энергии в живых организмах, а также обмен веществами и энергией между организмом и окружающей средой. Обмен веществ у живых организмов заключается в поступлении из внешней среды различных веществ, в превращении и использовании их в процессах жизнедеятельности и в выделении 10

образующихся продуктов распада в окружающую среду. 10

Все происходящие в организме преобразования вещества и энергии объединены общим названием - метаболизм (обмен веществ). На клеточном уровне эти преобразования осуществляются через сложные последовательности реакций, называемые путями метаболизма, и могутвключать тысячи разнообразных реакций. Эти реакции протекают не хаотически, а в строго определенной последовательности и регулируются множеством генетических и химических механизмов. Метаболизм можно разделить на два взаимосвязанных, но разнонаправленных процесса: анаболизм (ассимиляция) и катаболизм (диссимиляция). 10

Анаболизм - это совокупность процессов биосинтеза органических веществ (компонентов клетки и других структур органов и тканей). Он обеспечивает рост, развитие, обновление биологических структур, а также накопление энергии (синтез макроэргов). Анаболизм заключается в химической модификации и перестройке поступающих с пищей молекул в другие более сложные биологические молекулы. Например, включение аминокислот в синтезируемые клеткой белки в соответствии с инструкцией, содержащейся в генетическом материале данной клетки. 10

Катаболизм - это совокупность процессов расщепления сложных молекул до более простых веществ с использованием части из них в качестве субстратов для биосинтеза и расщеплением другой части до конечных продуктов метаболизма с образованием энергии. К конечным продуктам метаболизма относятся вода (у человека примерно 350 мл в день), двуокись углерода (около 230 мл/мин), окись углерода (0,007 мл/мин), мочевина (около 30 г/день), а также другие вещества, содержащие азот (примерно б г/день). Катаболизм обеспечивает извлечение химической энергии из содержащихся в пище молекул и использование этой энергии на обеспечение необходимых функций. Например, образование свободных аминокислот в результате расщепления поступающих с пищей белков и последующее окисление этих аминокислот в клетке с образованием СО2, и Н2О, что сопровождается высвобождением энергии.

Процессы анаболизма и катаболизма находятся в организме в состоянии динамического равновесия. Преобладание анаболических процессов над катаболическими приводит к росту, накоплению массы тканей, а преобладание катаболических процессов ведет к 11

частичному разрушению тканевых структур. Состояние равновесного или неравновесного соотношения анаболизма и катаболизма зависит от возраста (в детском возрасте преобладает анаболизм, у взрослых обычно наблюдается равновесие, в старческом возрасте преобладает катаболизм), состояния здоровья, выполняемой организмом физической или психоэмоциональной нагрузки. 11

Факторы, влияющие на обмен веществ: 11

Мышечная ткань: номер один среди всех факторов, влияющих на обмен веществ, поэтому ее избытка не надо бояться. 11

Частота питания: чем больше интервал между приемами пищи, тем медленнее обмен веществ и преобразование энергии. Организм замедляет обмен веществ, чтобы сохранить энергию, если период между приемами пищи слишком велик. 11

Уровень деятельности: важный фактор, но абсолютно бесполезный в тот момент, когда количество калорий не соответствует энергетическим затратам организма. 11

Тип питания: диета должна быть сбалансированной, следует предусмотреть все элементы питания, особенно такой, как уровень жира. Диеты с низким содержанием жира обычно влияют на производство гормонов, что приводит к замедлению обмена веществ и преобразования энергии. 11

Конституция тела: более 70% от физиологических процессов в организме человека зависит от воды. Небольшое обезвоживание вызывает снижение уровня обмена веществ на 3 процента. 11

Генетика: фактор, с которым каждый человек рождается (у некоторых быстрее обмен веществ, у других он медленнее.) Гены не изменить, однако, это не означает, что нужно опустить руки и ждать, пока вес перевалит за сотню. 11

Стресс: замедляется обмен веществ путем введения дополнительного стресса и расстройства многих физиологических систем. Кроме того, порождает производство нежелательных веществ, влияющих на метаболические процессы, 12

такие, как гормон кортизол. Кроме того, люди, страдающие от стресса, имеют тенденцию к избыточному употреблению алкоголя. Алкоголь сам по себе – главная причина нарушения обмена веществ. 12

2.4. Клеточное дыхание. 12

Клеточное дыхание - это окисление органических веществ, приводящее к получению химической энергии (АТФ). Большинство клеток использует в первую очередь углеводы. Полисахариды вовлекаются в процесс дыхания лишь после того, как они будут гидролизованы до моносахаридов: Крахмал (у растений) ,Гликоген (у животных) . Жиры составляют «первый резерв» и пускаются в дело главным образом тогда, когда запас углеводов исчерпан. Однако в клетках скелетных мышц при наличии глюкозы и жирных кислот предпочтение отдается жирным кислотам. Поскольку белки выполняют ряд других важных функций, они используются лишь после того, как будут израсходованы все запасы углеводов и жиров. 12

По количеству потребляемого человеком кислорода определяется количество произведенной им энергии. Эта энергия тратится внутри клетки на производство АТФ и накапливается в клетке. Расходуется энергия для выполнения клеткой различного рода работ: 12

а) химическая работа, использующая энергию АТФ на химические превращения, связанные с обменом углеводов, жиров, белков и нуклеиновых кислот; на рост и размножение клетки; на синтез и передачу наследственного материала; 12

б) осматическая работа, приводящая к пополнению в клетке веществ, присутствующих в окружающей среде в малых количествах, и выделению веществ, которых в окружающей среде больше, чем в клетке; 12

в) электрическая работа, обуславливающая возникновение и поддержание разности потенциалов наружной и внутренней поверхностей клеточной матрицы; 12

г) механическая работа, лежащая в основе всех видов движения; 12

д) регуляторная работа, упорядочивающая клеточные процессы. 12

Биологически полезная энергия представляет собой поток электронов, идущий с более высоких энергетических уровней на более низкие. Происходит это так: под действием фермента от молекулы питательного вещества (углевода, жира, белка) отнимаются протоны (т. е. атомы водорода), а вместе с ними и электроны. Этот процесс известен под названием дегидрирования. Отнятые электроны передаются на специальное вещество, которое называется акцептором. Далее другие ферменты отнимают электроны от первичного акцептора и передают их на другой и так далее, пока полностью не израсходуется энергия электрона или не запасется в виде энергии химических связей (аденозинтрифосфат). В конечном счете кислород реагирует с ионами водорода и отдавшими энергию электронами, превращается в воду, которая выводится из организма. 13

Этот поток электронов получил название «электронного каскада». Для большей наглядности его можно представить в виде ряда водопадов, каждый водопад вращает турбину — отдает энергию, пока не отдаст ее полностью. На самом верху вода — пищевое вещество, от которого будут отниматься электроны и протоны (субстрат), а внизу — отработавшая вода — электроны и протоны с пониженной энергетикой, 13

соединенные с кислородом (вода), и то, что остается от субстрата, — которая подлежит выделению. 13

Теперь рассмотрим этот же процесс с позиции деструктуризации (энтропии, то есть распада). Каждая молекула пищевого вещества имеет свою собственную пространственную структуру. При дегидрировании тот или иной фермент может отщепить лишь определенные атомы водорода, занимающие определенное пространственное положение в молекуле. В результате ряда таких последовательных отщеплений вещество со сложной структурой разрушается до простых составляющих. Энергия связи, освобождаясь, используется нашим организмом на собственное укрепление: поддерживает собственные структуры белков, жиров, углеводов и т. д. Таким образом, деструктуризируя пищевые вещества, организм поддерживает на стабильном уровне структуры собственного тела. 13

Если пища уже была ранее деструктурирована (термическая обработка, солка, сушка, рафинизация, измельчение и т. д.), то нашему организму достанется гораздо меньше энергии, заключенной в оставшихся пространственных связях. Поэтому мощь питания 13

заключается не в калориях, а в структуре пищи. Продолжительность жизни зависит не от сытой пищи, а от структурированной. Итак, клеточное дыхание представляет собой процесс выработки электронов, т. е. электроэнергии. 13

6. Список использованной литературы. 30

Библиографический список. 30



следующая страница >>