§ 26. Зачем живые организмы запасают питательные вещества?

Определения и обозначения

Питательные вещества — вещества, которые организм получает или образует и использует для энергии, роста и жизнедеятельности. К ним относятся, например, углеводы, жиры и белки. Они нужны клеткам, чтобы работать и строить новые части организма.

Запасные питательные вещества — вещества, которые организм откладывает и использует позднее при недостатке пищи или во время роста. Это своего рода запас на случай, когда получить или образовать нужные вещества сразу не удаётся. Благодаря ему организм может продолжать развиваться и работать.

Крахмал — запасное питательное вещество растений и форма накопления углеводов. Он может храниться в клубнях, корневищах и семенах. Растение расходует его, когда ему нужны энергия и вещества для развития.

Гликоген — запасное питательное вещество животных и грибов, которое может быстро расходоваться для получения энергии. У животных он накапливается, в частности, в печени и мышцах. Такой запас помогает организму обеспечивать работу клеток, когда потребность в энергии возрастает.

Как это устроено

Организм не расходует все полученные питательные вещества сразу, потому что потребность в них меняется. Пища может поступать нерегулярно, а рост и движение требуют дополнительных затрат. Поэтому часть веществ организм откладывает, чтобы воспользоваться ими позднее. Запас особенно полезен в период, когда питание затруднено или организм активно развивается.

Запасы образуются из питательных веществ, которые организм получил с пищей или создал сам. Например, растения при фотосинтезе образуют органические вещества, и часть углеводов может перейти в запас крахмала. Накопление происходит не одинаково во всех органах: вещества откладываются там, где они нужны для будущего развития или где их удобно хранить. Поэтому у одних растений особенно богаты запасами клубни, у других — семена.

Растения запасают углеводы главным образом в виде крахмала. Он накапливается в клубнях, корневищах, плодах и семенах, откуда может быть использован при росте нового побега или проростка. В семенах многих растений запасаются также масла. Масло служит источником энергии и помогает обеспечить развитие молодого растения.

Животные откладывают углеводы в виде гликогена, прежде всего в печени и мышцах. Когда клеткам требуется энергия, этот запас может расщепляться и использоваться организмом. Избыток энергии животные часто сохраняют в виде жира в жировой ткани. Белки входят в состав тканей тела; некоторые ткани могут служить источником веществ при их обновлении, но белок не является главным быстрым запасом энергии.

Грибы, как и животные, могут запасать углеводы в форме гликогена. Когда запас нужен, вещества постепенно расщепляются: из сложных соединений образуются более простые, которые клетки могут использовать. Так организм получает энергию и материал для новых клеток. Запас расходуется не только при голодании, но и во время роста, прорастания или физической работы.

Запасные питательные вещества у разных организмов

Таблица показывает, какие вещества накапливаются у разных организмов и где их можно найти. Чтобы определить назначение запаса, сопоставь вещество с организмом и ситуацией, когда оно потребуется. Одно и то же вещество может храниться в разных органах, поэтому обращай внимание на конкретный пример.

Разбор задач

Зачем семени запас во время прорастания?

Условие: объясни, почему запас питательных веществ нужен семени, когда оно начинает прорастать. Нужно связать запас с тем, откуда молодой проросток получает энергию и вещества для роста. Важно учитывать, что в начале у него ещё нет развитых зелёных листьев.

1. Определи, что нужно растущему проростку: энергия и вещества для образования новых клеток.
2. Вспомни, что фотосинтез происходит в зелёных частях растения, а у только что проросшего семени таких листьев ещё нет.
3. Сделай вывод: до начала полноценного фотосинтеза проросток использует вещества, заранее накопленные в семени.

Ответ: запас питательных веществ обеспечивает прорастающее семя энергией и материалом для роста, пока проросток не сможет самостоятельно образовывать достаточное количество органических веществ.

Что запасают картофель, подсолнечник и человек?

Условие: определи запасное вещество и место его накопления у картофеля, семени подсолнечника и человека. Чтобы ответить, сначала установи, о каком организме и его органе идёт речь. Затем сопоставь их с характерными запасами: у растений встречаются крахмал и масла, а у животных — гликоген и жир.

1. Картофель — это растение, а клубень служит подземным органом, где накапливаются питательные вещества.
2. В клубне картофеля основной углеводный запас представлен крахмалом.
3. У подсолнечника запас находится в семени; для него характерно накопление масла.
4. Человек — животное: гликоген накапливается в печени и мышцах, а жир — в жировой ткани.

Ответ: картофель накапливает крахмал в клубне, подсолнечник — масло в семени, человек — гликоген в печени и мышцах, а жир в жировой ткани.

Почему при долгой нагрузке расходуются разные запасы?

Условие: объясни, почему при длительной физической нагрузке организм сначала расходует доступные углеводы, а затем использует жировые запасы. Мышцам постоянно нужна энергия для сокращений, поэтому клеткам приходится получать её из питательных веществ. Скорость использования зависит от того, насколько быстро запас можно привлечь.

1. Во время работы мышцам нужна энергия, поэтому организм использует доступное им топливо.
2. Углеводы, в том числе запас гликогена в мышцах и печени, можно быстро расщеплять для получения энергии.
3. Если нагрузка продолжается и доступных углеводов становится меньше, организм активнее расходует жир, который хранится в жировой ткани.
4. При этом последовательность и доля используемых веществ зависят от нагрузки и состояния организма; это не означает, что один вид запаса полностью исчезает прежде, чем начнёт расходоваться другой.

Ответ: углеводные запасы доступны для быстрой работы, а при длительной нагрузке организм также использует жир как источник энергии.

Типичные ошибки

Ошибка — думать, что запасные вещества есть только у растений. Так можно решить, если вспоминать лишь о крахмале в клубнях, но животные и грибы тоже запасают вещества. Проверь себя: вспомни гликоген у животных и грибов, а также жир у животных.

Ошибка — считать запасными все питательные вещества. Путаница возникает потому, что и обычные питательные вещества, и запасные участвуют в жизни организма. Но запасными называют только те, которые отложены и будут использованы позднее; проверь, говорится ли именно о хранении «про запас».

Ошибка — называть крахмал главным запасным углеводом животных. Такое заблуждение появляется из-за того, что крахмал часто приводят как пример запаса углеводов, но у животных эту роль выполняет гликоген. Проверь себя по организму: крахмал характерен для растений, гликоген — для животных и грибов.

Ошибка — думать, что запас расходуется только при голодании. Это кажется логичным, ведь запасы помогают при нехватке пищи, но они нужны и при прорастании, росте и физической нагрузке. Чтобы проверить ответ, спроси себя, потребуется ли организму дополнительная энергия или материал для новых клеток.

Связь с другими темами

Для понимания темы полезно знать основные признаки живых организмов, а также то, зачем им нужны питание и дыхание. С фотосинтезом и обменом веществ тема связана так: растения образуют органические вещества, а часть из них откладывают. Позже знания пригодятся при изучении строения семени и его прорастания, пищеварения и дыхания. Они также помогают понять, как запасы связаны с приспособлением организмов к условиям среды.

Что запомнить

• Запас питательных веществ помогает организму пережить период, когда получение пищи затруднено.
• Растения чаще всего запасают углеводы в виде крахмала.
• Животные запасают углеводы в виде гликогена, а избыток энергии — главным образом в виде жира.
• Запасы могут находиться в семенах, плодах, клубнях, корневищах, печени, мышцах и жировой ткани.
• Запасные вещества расходуются на получение энергии, рост и образование новых клеток.
• При прорастании семя использует собственные запасы до начала полноценного фотосинтеза.