§ 19. Выделение. Обмен веществ и энергии

Определения и обозначения

Обмен веществ — это постоянное поступление веществ в организм, их преобразование и использование, а также образование и удаление продуктов обмена. Проще говоря, организм получает материалы из окружающей среды и превращает их в нужные ему вещества. Благодаря этому клетки могут строить и обновлять свои части.

Обмен энергии — получение и преобразование энергии, необходимой для жизненных процессов. Энергия высвобождается, когда вещества преобразуются, и затем используется организмом. Без неё клетки не могли бы работать, а организм — расти и двигаться.

Выделение — удаление из организма ненужных и вредных продуктов обмена и избытка некоторых веществ. Это не просто избавление от всего лишнего: удаляются вещества, возникшие в ходе жизнедеятельности. Выделение помогает не допускать их опасного накопления.

Продукты обмена — вещества, образующиеся в организме в ходе его жизнедеятельности. Некоторые из них организм может использовать дальше, а другие ему не нужны или вредны. Такие вещества необходимо выводить, чтобы поддерживать нормальную работу организма.

Как это устроено

Вещества поступают в организм из окружающей среды с пищей, водой и воздухом. Они нужны не только как материал для построения тела: из них клетки получают вещества для своей работы. Поэтому организм постоянно обменивается веществами с окружающей средой, а не просто однажды получает запас.

Поступившие вещества не остаются неизменными. Часть из них преобразуется и становится частью клеток, помогая строить и обновлять организм. Другие вещества распадаются, и при этом высвобождается энергия; это позволяет клеткам выполнять свои задачи.

Обмен веществ и энергии связан с жизнедеятельностью, потому что организму нужно одновременно строить свои части и обеспечивать их работу. Для роста и развития необходимы новые вещества, а для движения и работы органов — энергия. Если эти процессы идут, организм может поддерживать деятельность своих частей и изменяться в течение жизни.

Во время преобразования веществ возникают продукты обмена. Некоторые из них уже не нужны, потому что организм использовал поступившее вещество или изменил его; другие могут быть вредны, если их становится слишком много. Их накопление нарушает нормальную работу клеток, поэтому организм должен удалять такие вещества.

Способы удаления зависят от особенностей организма. У животных продукты обмена выводятся через органы и системы выделения, а углекислый газ удаляется при дыхании. Растения тоже избавляются от ненужного и избыточного: вода может испаряться через листья и другие части, а газы обмениваются с окружающей средой через поверхность растения.

Продукты обмена и их удаление у организмов

Чтобы пользоваться таблицей, сначала найдите организм или группу организмов, затем проследите по строке, какой продукт обмена удаляется и каким способом. Сравнивайте не только названия продуктов, но и пути их удаления. У животных и растений некоторые продукты похожи, однако способы удаления зависят от устройства организма.

Разбор задач

Почему пища нужна не только для построения тела?

Условие: ученик утверждает, что организм получает из пищи только строительный материал. Нужно проверить это утверждение и объяснить, какие ещё задачи выполняют поступившие вещества.

1. Вспомним, что вещества из пищи могут использоваться для построения и обновления клеток. Значит, часть пищи действительно служит материалом для тела.
2. Затем учтём, что в организме вещества преобразуются. При распаде некоторых из них высвобождается энергия, необходимая клеткам и органам.
3. Следовательно, пища приносит не только строительный материал. Организм использует её вещества и для получения энергии.

Ответ: утверждение неверно, потому что пищевые вещества нужны и для построения тела, и для получения энергии при их преобразовании.

Почему продукты обмена удаляют при усиленной работе мышц?

Условие: при усиленной работе мышц образуется больше продуктов обмена. Нужно объяснить, зачем их выводить, а не оставлять в организме.

1. При работе мышц в клетках активнее идут процессы, связанные с использованием веществ и получением энергии. Поэтому одновременно может увеличиваться образование продуктов обмена.
2. Часть продуктов организму больше не нужна, а некоторые способны вредить клеткам при накоплении. Чем больше их остаётся внутри, тем сильнее они мешают нормальной работе организма.
3. Значит, выделение должно удалять эти вещества. Это помогает поддерживать подходящие условия для работы клеток и органов.

Ответ: продукты обмена необходимо удалять, потому что их накопление может нарушить работу организма.

Как животное и растение удаляют воду и газы?

Условие: сравните удаление избытка воды и газообразных продуктов обмена у животного и растения. Нужно сопоставить и сами продукты, и способы их выведения.

1. Сначала сравним избыток воды. У животных его выводят через органы и системы выделения, а у растений вода может испаряться через листья и другие части.
2. Теперь рассмотрим газы. У животного углекислый газ удаляется при дыхании через органы дыхания, а растение обменивается газами с окружающей средой через свою поверхность.
3. В обоих случаях организм избавляется от избытка веществ, но способы различаются. Они связаны с особенностями строения животных и растений.

Ответ: животные выводят воду через органы выделения, а растения испаряют её через листья и другие части; газы у животных удаляются при дыхании, у растений — через поверхность.

Типичные ошибки

Ошибка: считать обмен веществ только поступлением пищи. Так думают, если обращают внимание на начало процесса и забывают о дальнейших преобразованиях. Проверьте себя: назовите не только поступление, но и использование веществ, а также образование и удаление продуктов обмена.

Ошибка: смешивать выделение с удалением непереваренных остатков пищи. Их путают, потому что и то и другое связано с выведением чего-либо из организма. Чтобы проверить себя, спросите, где возникло вещество: продукты обмена образуются внутри организма, а непереваренные остатки покидают пищеварительную систему.

Ошибка: думать, что энергия возникает из ничего. Такое впечатление может появиться, если замечать только результат — организм получил энергию. Вспомните, что она высвобождается при преобразовании веществ, поэтому для её получения организм использует поступивший материал.

Ошибка: считать, что выделение есть только у животных. Обычно внимание сосредоточено на органах животных, и роль растений легко упустить. Проверьте себя: растения тоже удаляют избыток воды и обмениваются газами с окружающей средой.

Связь с другими темами

Чтобы понять обмен веществ, нужно знать, что организмы получают вещества из окружающей среды и состоят из клеток. Эта тема связана с питанием и дыханием: поступившие вещества и кислород участвуют в обмене веществ и получении энергии. Представления об обмене и выделении пригодятся при изучении органов и систем органов животных и растений.

Что запомнить

• Обмен веществ включает поступление, преобразование и использование веществ.
• В ходе обмена организм получает и преобразует энергию.
• Продукты обмена образуются в процессе жизнедеятельности.
• Ненужные и вредные продукты обмена необходимо удалять.
• Выделение помогает поддерживать нормальную работу организма.
• Выделение происходит и у животных, и у растений.