§ 23. Обмен веществ — главный признак жизни

Определения и обозначения

Обмен веществ — поступление в организм веществ из окружающей среды, их преобразование и использование, а также удаление ненужных веществ. Иными словами, организм не просто получает вещества, а меняет их и распоряжается ими. Это нужно, чтобы поддерживать работу тела и избавляться от того, что ему больше не требуется.

Питание — поступление в организм веществ, необходимых для построения тела и получения энергии. Из этих веществ организм может создавать и обновлять свои части. Питание важно не только для того, чтобы получить энергию: некоторые вещества становятся материалом самого тела.

Дыхание — процесс, при котором организм использует кислород для получения энергии из питательных веществ и выделяет углекислый газ. Дыхание помогает обеспечить энергией жизненные процессы. Поэтому его не следует понимать только как вдох и выдох: важна работа кислорода внутри организма.

Выделение — удаление из организма ненужных и вредных веществ. Такие вещества появляются в ходе обмена и не должны накапливаться. Выделение помогает организму избавляться от продуктов обмена и сохранять нормальную работу.

Как это устроено

Для жизни организму нужны вещества, поэтому он получает их из окружающей среды. Животные берут пищу и воду, потому что в них содержатся необходимые организму вещества. Растения получают воду и минеральные вещества из почвы, а углекислый газ — из воздуха. Так разные организмы пополняют запас веществ, без которого не смогли бы расти и поддерживать жизненные процессы.

После поступления вещества не остаются неизменными: организм преобразует их и использует по-разному. Одни вещества идут на построение новых частей тела и обновление уже существующих. Другие могут служить источником энергии, необходимой для работы организма. Поэтому пища и другие поступившие вещества не превращаются целиком в энергию: часть становится материалом тела.

Большинству организмов для получения энергии необходим кислород. Во время дыхания питательные вещества преобразуются с его участием, а высвободившаяся энергия расходуется на жизненные процессы. При этом образуется углекислый газ, который организм выделяет. Если кислород перестаёт поступать, организму становится трудно получать энергию привычным способом.

В ходе обмена образуются вещества, которые организму уже не нужны или могут быть вредными. Они возникают потому, что поступившие вещества преобразуются и используются. Организм удаляет такие продукты обмена, а некоторые вещества возвращает в окружающую среду. Если ненужные вещества не выводить, они будут накапливаться и мешать работе организма.

Питание, дыхание и выделение нельзя рассматривать как совершенно отдельные процессы. Питание приносит вещества, дыхание помогает получить энергию, а выделение удаляет ненужные продукты. Результаты одного процесса связаны с другими: например, преобразование питательных веществ даёт энергию и одновременно приводит к образованию веществ, которые нужно удалить. Вместе эти процессы обеспечивают непрерывный обмен, необходимый для жизни.

Основные процессы обмена веществ

Сравнивайте столбцы слева направо: сначала определите процесс, затем выясните, что поступает и что происходит внутри организма. Последний столбец помогает проверить, какой результат даёт процесс или что организм удаляет. У растений и животных поступающие при питании вещества различаются, но обмен веществ нужен обоим.

Разбор задач

Задача 1. Назови процессы обмена веществ, которые происходят, когда животное съедает корм, использует кислород и удаляет ненужные вещества. Чтобы ответить, нужно не перечислять действия подряд, а сопоставить каждое из них с его назначением. Поступление пищи, использование кислорода и удаление продуктов обмена соответствуют разным связанным процессам.

1. Животное съедает корм и получает из него необходимые вещества. Это питание.
2. Организм использует кислород, чтобы получить энергию из питательных веществ. Это дыхание.
3. Животное избавляется от ненужных веществ, которые образовались или не понадобились. Это выделение.

Ответ: происходят питание, дыхание и выделение. Все три процесса входят в обмен веществ и помогают поддерживать жизнь организма.

Задача 2. Растение получает воду и минеральные вещества из почвы, а углекислый газ — из воздуха. Объясни, почему это относится к обмену веществ. Здесь важно понять, что обмен — не только превращение пищи, но и поступление веществ из окружающей среды. Не имеет значения, что растение получает их не так, как животное.

1. Определи, откуда поступают вещества: вода и минеральные вещества приходят из почвы, углекислый газ — из воздуха.
2. Установи, что эти вещества оказываются внутри растения и используются им. Значит, растение обменивается веществами с окружающей средой.
3. Сделай вывод: поступление веществ — часть обмена, даже если организм получает их не с кормом.

Ответ: это относится к обмену веществ, потому что растение получает вещества из окружающей среды и использует их.

Задача 3. У организма прекратились поступление веществ и кислорода, а удаление ненужных веществ. Объясни, почему это угрожает жизни. Рассмотрим последствия каждого нарушения: без поступления веществ организму нечего использовать для построения тела и получения энергии. Без кислорода затрудняется получение энергии, а без выделения продукты обмена накапливаются.

1. Если вещества перестали поступать, организм теряет материал для обновления тела и источник питательных веществ.
2. Если не поступает кислород, нарушается дыхание и получение энергии, необходимой для жизненных процессов.
3. Если прекратилось выделение, ненужные и вредные вещества остаются внутри организма и могут мешать его работе.

Ответ: жизнь организма оказывается под угрозой, потому что нарушены поступление и использование веществ, получение энергии и удаление продуктов обмена.

Типичные ошибки

Ошибка: считать обмен веществ только питанием. Так думают, потому что пища заметна и кажется главным источником всего необходимого. Но обмен включает ещё преобразование и использование веществ, дыхание и удаление ненужных продуктов. Проверь себя: можешь ли ты назвать, что происходит с веществами после поступления в организм?

Ошибка: путать дыхание только со вдохом и выдохом. Эти движения связаны с поступлением и удалением газов, поэтому их легко принять за весь процесс. Однако организм использует кислород для получения энергии из питательных веществ. Проверка простая: объясни, какую роль кислород играет внутри организма, а не только как он попадает в тело.

Ошибка: думать, что растения не питаются и не дышат. Возможно, так кажется, потому что растение не ест корм и не перемещается за пищей. Но оно получает необходимые вещества из почвы и воздуха, а для дыхания использует кислород. Проверь себя: помни, что способы поступления веществ у растений и животных различаются, но оба организма ведут обмен веществ.

Ошибка: считать, что все поступившие вещества сразу превращаются в энергию. Это неверно, потому что организму нужно не только выполнять работу, но и строить и обновлять тело. Часть веществ становится материалом тела, а другая используется как источник энергии. Проверь себя: если объясняешь назначение питания, назови оба результата, а не только получение энергии.

Связь с другими темами

Чтобы понять обмен веществ, нужно знать, что живые организмы состоят из клеток и взаимодействуют с окружающей средой. Эта тема помогает разобраться, как растения и животные получают необходимые вещества, как происходит дыхание и зачем организму удалять продукты жизнедеятельности. Позже эти знания пригодятся при изучении питания организмов и влияния условий среды на их жизнь. Они также объясняют, почему живым существам нужны пища, вода и подходящие условия.

Что запомнить

• Обмен веществ — один из главных признаков жизни.
• Организм получает вещества из окружающей среды.
• Поступившие вещества преобразуются и используются организмом.
• Питательные вещества могут служить материалом для построения тела и источником энергии.
• При дыхании организм использует кислород для получения энергии.
• Ненужные вещества удаляются из организма.
• Питание, дыхание и выделение взаимосвязаны.