§ 3. Процессы жизнедеятельности многоклеточных организмов

Определения и обозначения

Обмен веществ и энергии — совокупность процессов поступления, превращения и использования веществ и энергии организмом. В ходе обмена организм получает нужные соединения, изменяет их и использует для жизнедеятельности. Это понятие объединяет процессы, без которых клетки не могли бы обновляться и работать.

Питание — поступление в организм веществ, необходимых для построения клеток и получения энергии. Эти вещества организм получает из пищи или образует самостоятельно, как растения при фотосинтезе. Питание нужно, чтобы пополнять материал для роста и восстановления тканей.

Дыхание — процессы, обеспечивающие использование кислорода и высвобождение энергии при расщеплении органических веществ. Эту энергию клетки направляют на работу, рост и синтез соединений. Поэтому дыхание связано не только с газообменом, но и с процессами внутри клеток.

Выделение — удаление из организма конечных продуктов обмена и избытка веществ. Если такие вещества задерживаются, состав внутренней среды может измениться. Выделение помогает поддерживать условия, необходимые для нормальной работы клеток.

Как это устроено

Питательные вещества поступают из внешней среды, однако многие из них слишком сложны, чтобы сразу попасть в клетки. Пищеварение расщепляет их на более простые соединения, доступные для всасывания и использования. У растений органические вещества сначала образуются при фотосинтезе, поэтому исходным материалом для их питания служат вода и углекислый газ.

После поступления вещества должны добраться до клеток, расположенных в разных частях организма. У животных кровь движется по сосудам и переносит кислород и растворённые питательные вещества от органов к тканям. У растений эту задачу выполняют проводящие ткани, связывающие органы в единую систему. Транспорт необходим потому, что большая часть клеток не соприкасается непосредственно с внешней средой.

В клетках органические вещества расщепляются, и при этом высвобождается энергия. Кислород участвует в клеточном дыхании, благодаря которому многие клетки получают эту энергию из питательных веществ. Она расходуется не сама по себе, а на конкретную работу: рост, движение, синтез веществ и другие процессы. Поэтому поступление кислорода и пищи должно быть связано с потребностями клеток.

Обмен веществ приводит к образованию продуктов, которые организму уже не нужны, а вода и соли могут поступать в избытке. У животных удалению таких веществ помогают органы выделения; у растений они выводятся разными путями, в том числе через листья и другие органы. Удаление важно, поскольку накопление отходов обмена или избытка веществ нарушает состав внутренней среды. Непереваренные остатки пищи при этом не следует путать с конечными продуктами обмена.

Органы должны менять свою работу согласованно, например, когда меняются потребности организма или условия среды. Нервная регуляция передаёт сигналы, а гуморальная регуляция действует с помощью веществ, переносимых жидкостями организма. Благодаря этим механизмам процессы взаимно подстраиваются, а внутренние условия остаются относительно постоянными. Такая согласованность помогает организму сохранять работоспособность и приспосабливаться.

Основные процессы жизнедеятельности многоклеточных организмов

Чтобы пользоваться таблицей, проследи строку слева направо: так видно, что именно происходит, какие структуры участвуют и зачем нужен процесс. Сопоставление строк показывает, что ни один процесс не действует изолированно. Например, дыхание обеспечивает высвобождение энергии, а транспорт помогает доставить клеткам кислород.

Разбор задач

Задача 1. Укажите, какие процессы обеспечивают поступление кислорода к клеткам животного и его доставку от органов дыхания. Нужно разделить путь кислорода на этапы, поскольку газообмен и перемещение вещества по организму — не одно и то же. Затем свяжем этапы в последовательность.

1. В органах дыхания кислород поступает из внешней среды в организм при газообмене.
2. Кислород переходит в кровь, а затем переносится по сосудам к тканям.
3. Из крови он поступает в клетки, где используется при клеточном дыхании.

Ответ: поступление кислорода обеспечивает дыхание и газообмен, а его перенос от органов дыхания к клеткам — транспорт веществ кровью и сосудами. Эти процессы связаны, но обозначают разные этапы пути кислорода.

Задача 2. Объясните, почему нарушение работы выделительной системы влияет на состав внутренней среды организма. Для решения нужно установить, что удаляется при выделении, и представить последствия задержки этих веществ. Важно не смешивать продукты обмена с остатками, которые не переварились.

1. При обмене веществ появляются конечные продукты, а также может возникать избыток воды и солей.
2. Выделительная система удаляет их, сохраняя нормальное соотношение веществ во внутренней среде.
3. Если её работа нарушена, вещества задерживаются и их содержание меняется, что мешает нормальной работе клеток.

Ответ: выделение поддерживает постоянство внутренней среды, удаляя продукты обмена и избыток веществ. При нарушении этого процесса их накопление меняет её состав.

Задача 3. Проследите путь вещества от поступления с пищей до его использования клеткой и удаления конечных продуктов обмена. Представим, что вещество — органическое питательное соединение, которое может быть использовано клеткой. Последовательность должна включать подготовку вещества, доставку и его превращение.

1. Пища поступает в организм, а пищеварение расщепляет сложные вещества до доступных клеткам соединений.
2. Эти соединения всасываются и транспортируются кровью по сосудам к тканям.
3. Клетка использует их для построения своих структур или расщепляет при клеточном дыхании, высвобождая энергию.
4. Образовавшиеся конечные продукты обмена удаляются из организма через органы выделения.

Ответ: путь включает питание, пищеварение, транспорт, использование вещества клеткой и выделение продуктов обмена. Не всякое питательное вещество обязательно сразу расщепляется: часть может пойти на построение клеточных структур.

Типичные ошибки

Считать дыханием только вдох и выдох. Так думают, потому что в повседневной речи дыханием часто называют движения грудной клетки. Но этот взгляд не учитывает газообмен и использование кислорода клетками для высвобождения энергии. Проверь себя: можешь ли ты назвать, что происходит с кислородом после его поступления в организм?

Отождествлять питание и дыхание. Оба процесса связаны с веществами и энергией, поэтому их легко смешать. Питание обеспечивает поступление веществ, а дыхание — их использование при высвобождении энергии. Самопроверка проста: спроси, идёт ли речь о получении вещества или о его превращении в клетке.

Считать транспорт веществ самостоятельным источником веществ. Поскольку кровь переносит кислород и питательные соединения, может показаться, что именно она их создаёт. На деле транспорт лишь перемещает вещества, поступившие или образовавшиеся в организме. Проверь себя: укажи отдельно, где вещество появилось и каким путём было доставлено.

Считать выделение удалением только непереваренных остатков пищи. Такая путаница возникает из-за смешения выделения с удалением остатков пищи из пищеварительного тракта. Выделение выводит продукты обмена и избыток веществ, а непереваренные остатки не являются конечными продуктами клеточного обмена. Для проверки назови, возникло ли вещество в клетках при обмене веществ.

Связь с другими темами

Для понимания процессов жизнедеятельности нужны знания о строении клетки, органических веществах и роли энергии. Тема опирается на изучение пищеварительной, дыхательной, кровеносной и выделительной систем животных, а также фотосинтеза и проводящих тканей растений. Эти знания позволяют проследить, откуда вещества поступают и как перемещаются к клеткам. Представления о взаимосвязи процессов пригодятся при изучении обмена веществ, гомеостаза — поддержания относительного постоянства внутренней среды — и приспособления организмов.

Что запомнить

• Жизнедеятельность многоклеточного организма обеспечивается взаимосвязанными процессами.
• Питание снабжает организм веществами для построения клеток и получения энергии.
• Клетки получают необходимые вещества благодаря транспортным системам.
• При клеточном дыхании высвобождается энергия органических веществ.
• Выделение помогает удалять продукты обмена и избыток веществ.
• Регуляция согласует работу органов и поддерживает постоянство внутренней среды.