§ 28. ОБМІН РЕЧОВИН В ОРГАНІЗМІ ЛЮДИНИ

Основні поняття й ключові терміни: Обмін білків. Обмін ліпідів. Обмін вуглеводів.

Пригадайте! Що таке метаболізм?

Вступна вправа

Розгляньте схему «Етапи обміну речовин і перетворення енергії» та визначте значення обміну речовин й енергії.

ЗМІСТ

Які системи органів забезпечують обмін речовин в організмі людини?

Системний рівень організації утворений органами, поєднаними в системи виконанням спільної функції. В організмі людини виокремлюють травну, дихальну, кровоносну, видільну, опорно-рухову, нервову, ендокринну, покривну, сенсорні та інші системи. В обміні речовин, енергії та інформації беруть пряму або опосередковану участь усі системи органів, але найважливіша роль належить системам, що здійснюють надходження, поглинання, транспортування та видалення речовин й енергії (іл. 73).

Іл. 73. Обмін речовин й енергії у людини

Травна система забезпечує фізичне й хімічне розщеплення складних органічних речовин на прості з подальшим їхнім всмоктуванням у кров та лімфу й видалення неперетравлених решток. Ця фізіологічна система є наскрізною й складається з травного каналу й травних залоз. Дихальна система здійснює надходження кисню до клітин, газообмін та видалення з клітин вуглекислого газу як кінцевого продукту окиснення органічних речовин. Завдяки диханню вивільняється хімічна енергія поживних речовин. Кровоносна система транспортує по замкненій системі судин від травної системи й легень до клітин прості поживні речовини та кисень, а від клітин до органів виділення — продукти метаболізму. Транспортування речовин кровоносною системою відбувається за участі крові, що складається з плазми та формених елементів. Сечовидільна система є сукупністю органів, що здійснюють утворення та видалення сечі, в якій містяться сечовина, надлишок солей й води, сечова кислота, жовчні пігменти тощо. Шкіра в обміні речовин реалізує видільну й терморегуляторну функції. Потові залози видаляють надлишок води й солей, а через усю поверхню шкіри відбувається тепловіддача в зовнішнє середовище.

Отже, фізіологічні системи органів організму людини забезпечують зовнішній (загальний) обмін речовин й перетворення енергії у зв'язку з навколишнім середовищем.

Які особливості обміну білків, ліпідів та вуглеводів в організмі людини?

Динамічна біохімія — розділ біохімії, що вивчає обмін речовин в організмі від моменту надходження поживних речовин до утворення кінцевих продуктів обміну, механізми нейтралізації токсичних продуктів, виведення їх з організму і регулювання швидкості відповідних перетворень.

Для обміну білків в організмі людини характерні певні особливості: утворення сечовини як кінцевого продукту обміну, відсутність процесів депонування білків, однонапрямлене перетворення білків на жири й вуглеводи, необхідність для білкового синтезу незамінних і замінних амінокислот, синтез специфічних білків та ін. Особливості метаболізму білків пов'язані передусім з їх пластичною функцією в організмі. Їх участь у забезпеченні енергетичних витрат організму порівнянно з ліпідами й вуглеводами є набагато меншою. Вона не перевищує 15 % і складається з енергії, що виділяється під час розщеплення зношених білків. Розщеплення білків у травній системі відбувається у шлунку й тонкому кишечнику за участі ферментів-протеаз до амінокислот. Ці прості органічні молекули надходять у кров і транспортуються до клітин, де здійснюється внутрішньоклітинне перетворення амінокислот. У клітинах з амінокислот на рибосомах відбувається біосинтез білків, властивих лише даному виду організмів. Регуляція обміну білків відбувається за участі гіпоталамуса та гормонів тироксину, глюкокортикоїдів і соматотропіну.

Для обміну ліпідів характерні: утворення великої кількості енергії під час окиснення, наявність процесів депонування, можливість утворення з білків та перетворення на вуглеводи, необхідність для синтезу власних жирів незамінних та замінних жирних кислот та ін. Ці особливості пов'язані з тим, що жири виконують енергетичну й пластичну функції. Як джерело енергії жири у процесі окиснення виділяють удвічі більше енергії, ніж вуглеводи й білки. Розщеплення жирів відбувається переважно в тонкому кишечнику під дією травних ферментів-ліпаз. Необхідною умовою розщеплення жирів є їх подрібнення з утворенням емульсії, чому сприяють жовчні кислоти. У такому вигляді жири можуть розщеплюватися до жирних кислот й гліцеролу та безпосередньо всмоктуватися стінками кишок. Для відкладання про запас жири надходять до клітин підшкірної клітковини, сальника, бурої жирової тканини. Центр регуляції обміну жирів розміщується в гіпоталамусі, який впливає на перетворення жирів через гіпофіз, статеві, щитоподібну і підшлункову залози.

Для обміну вуглеводів характерні легке й швидке окиснення з утворенням значної кількості енергії, здатність постачати енергію в кисневих і безкисневих умовах, наявність процесів депонування в печінці та м'язах, можливість утворення з білків й жирів та ін. Особливості перетворень вуглеводів в організмі людини пов'язані передусім з їх основною енергетичною функцією. Розщеплення вуглеводів відбувається в ротовій порожнині, тонкому й товстому кишечниках. У травній системі дія ферментів-амілаз людини й мікроорганізмів мікрофлори сприяє утворенню моносахаридів. Ці малі молекули всмоктуються стінками кишечнику в кров і надходять до печінки, де утворюються глюкоза й глікоген. Частина глюкози перетворюється на жири й окиснюється в тканинах. Якщо в організмі спостерігається нестача вуглеводів, то вони синтезуються з білків і жирів. Центром регуляції вуглеводного обміну є гіпоталамус проміжного мозку. Інсулін — єдиний гормон, який знижує концентрацію глюкози в крові; гормони глюкагон та адреналін підвищують рівень глюкози в крові.

Отже, особливості метаболізму в організмі людини пов'язані з функціями поживних речовин у загальному обміні речовин і перетворенні енергії.

Яке значення всмоктування поживних речовин?

Всмоктування поживних речовин — активний фізіологічний процес транспортування поживних речовин крізь слизову оболонку травного тракту в рідини внутрішнього середовища. Цей процес відбувається після остаточного перетравлення складних поживних речовин до простих. Основною ділянкою травної системи, де відбувається всмоктування поживних речовин, є тонка кишка. Цьому сприяють її структурні особливості й велика площа загальної поверхні, що становить близько 200 м2. Основною структурно-функціональною одиницею всмоктування поживних речовин є ворсинка (іл. 74).

Іл. 74. Ворсинка тонкої кишки: 1 — ентероцити; 2 — мікроворсинки; 3 — артеріола; 4 — капіляри; 5 — лімфатична судина; 6 — нервові відростки; 7 — гладкі м'язи

Розрізняють пасивне всмоктування, що здійснюється завдяки дифузії, полегшеній дифузії й осмосу, та активне всмоктування за участі йонних насосів та ендоцитозу. Безпосередньо у кров через ентероцити шляхом активного транспортування або через проміжки між ними шляхом дифузії переходять розчинні у воді глюкоза, амінокислоти, нуклеотиди та нижчі жирні кислоти. Продукти розщеплення ліпідів надходять у кров або зазнають ресинтезу з утворенням жирів й фосфоліпідів, що відбувається в епітеліальних клітинах ворсинок (ентероцитах). Потім жири й фосфоліпіди поєднуються з білками й утворюють частинки (хіломікрони), які шляхом піноцитозу надходять у лімфу, а згодом потрапляють й у кров.

Велика роль у процесах всмоктування належить інтенсивності кровотоку. Якщо до приймання їжі крізь слизову оболонку тонкої кишки проходить близько 200 мл/хв крові, то під час всмоктування кровотік зростає до 500—600 мл/хв. Гладкі м'язи в стінці тонкої кишки забезпечують ритмічні скорочення ворсинок, що посилює відтік із кровоносних і лімфатичних капілярів.

Отже, всмоктування забезпечує надходження поживних речовин у рідини внутрішнього середовища і далі до клітин.

ДІЯЛЬНІСТЬ

Практична робота 1

Складання схем обміну вуглеводів, ліпідів та білків в організмі людини

Мета: розвивати уміння застосовувати знання для пояснення процесів власного організму; формувати переконання про єдність та взаємозалежність процесів обміну речовин.

Хід роботи

1. Розгляньте загальну схему обміну поживних речовин в організмі людини. Назвіть три етапи обміну речовин.

Схема. ОБМІН РЕЧОВИН В ОРГАНІЗМІ ЛЮДИНИ

2. За допомогою схеми та запропонованих запитань складіть окремі схеми обміну вуглеводів, ліпідів та білків в організмі людини.

Запитання для конкретизації змісту схеми

1. Які поживні речовини є у складі їжі?

2. Які травні ферменти розщеплюють складні поживні речовини їжі?

3. У якому вигляді всмоктуються поживні речовини?

4. Які види транспортування забезпечують надходження речовин у клітини?

5. Які процеси обміну забезпечують перетворення поживних речовин?

6. Які кінцеві продукти обміну видаляються з клітин у кров?

7. У якому вигляді транспортуються кінцеві продукти обміну?

8. Які органи беруть участь у видаленні продуктів обміну?

Підсумок роботи. У чому полягають єдність та взаємозалежність процесів обміну речовин в організмі людини?

СТАВЛЕННЯ

Завдання «Метаболізм головного мозку»

Маса головного мозку у людини становить близько 2 % маси тіла. Проте потреби в речовинах та енергії надзвичайно великі. Так, потреби в кисні у дорослої людини в умовах спокою становлять 29—25 % від загальних потреб, а в дітей до 4 років — до 50 %. Які особливості метаболізму головного мозку в людини?

РЕЗУЛЬТАТ

скачать dle 11.0фильмы бесплатно