§ 8. Обмен веществ в организме

Определения и обозначения

Обмен веществ — поступление в организм веществ из окружающей среды, их преобразование и использование, а также удаление ненужных веществ. Иными словами, организм получает необходимые материалы, перерабатывает их и избавляется от того, что больше не нужно. Благодаря обмену веществ тело может расти, обновляться и поддерживать свою работу.

Питательные вещества — вещества пищи, которые организм использует для построения и обновления тела и получения энергии. После пищеварения они становятся доступными клеткам. Это нужно, чтобы клетки могли создавать необходимые части тела и поддерживать их состояние.

Энергия — то, что высвобождается при преобразовании веществ и необходимо организму для жизнедеятельности. Её используют клетки, чтобы выполнять свою работу. Поэтому питательные вещества нужны не только как материал для тела, но и как источник энергии.

Продукты обмена — вещества, которые образуются в организме и должны быть удалены. Они появляются, когда клетки используют и преобразуют поступившие вещества. Их удаление необходимо, чтобы ненужные вещества не оставались в организме.

Как это устроено

В организм вещества поступают из пищи, воды и воздуха, потому что клетки постоянно нуждаются в материалах для работы. Пища приносит питательные вещества, а вода участвует во многих процессах организма. С воздухом при дыхании поступает кислород: он нужен клеткам, чтобы получать энергию из питательных веществ. Поэтому питание и дыхание дополняют друг друга.

Пища не может сразу попасть к клеткам в том виде, в каком её съели. Во время пищеварения сложные вещества расщепляются на более простые, а такие частицы могут всасываться. После этого питательные вещества попадают в кровь. Переваривание необходимо, чтобы организм мог перенести вещества из пищи к клеткам и использовать их.

Кровь переносит питательные вещества и кислород по организму, потому что клетки находятся в разных его частях и нуждаются в снабжении. Вещества, всосавшиеся после пищеварения, и кислород, поступивший при дыхании, оказываются в крови. Двигаясь по кровеносным сосудам, она доставляет их к клеткам. Так отдельные органы пищеварения и дыхания снабжают веществами всё тело.

Клетки используют полученные вещества для построения и обновления тела, а также для получения энергии. В процессе преобразований часть веществ становится материалом для клеток, а часть помогает обеспечить их работу. Для этих процессов клеткам нужны и питательные вещества, и кислород. Поэтому недостаточно просто поесть: вещества должны дойти до клеток и быть ими использованы.

При работе клеток образуются ненужные продукты обмена, которые нельзя оставлять в организме. Кровь забирает такие вещества и переносит их к органам, выводящим их наружу. Поступление веществ, их перенос, использование и удаление образуют связанные этапы. Благодаря этой непрерывной цепочке организм получает необходимое и избавляется от лишнего.

Этапы обмена веществ в организме

Читайте таблицу сверху вниз: так можно проследить путь веществ от поступления в организм до их использования и удаления. Сопоставляйте столбцы, чтобы увидеть, что происходит на каждом этапе и как один этап связан со следующим. Если из цепочки убрать дыхание, перенос кровью или выделение, полный обмен веществ нарушится.

Разбор задач

Какие вещества организм получает с пищей, водой и воздухом?

Решение. Чтобы ответить, разделим источники веществ: еда, вода и воздух поступают в организм разными путями и дают разное. Затем уточним, какие вещества связаны с каждым источником. Важно не перепутать кислород с веществами пищи: он поступает при дыхании.

1. Пища даёт питательные вещества, которые после пищеварения организм может использовать.
2. С водой поступает вода, необходимая организму для его процессов.
3. Из воздуха при дыхании организм получает кислород.

Ответ: с пищей поступают питательные вещества, с водой — вода, а из воздуха при дыхании — кислород.

Проследи путь питательных веществ от съеденной пищи до клеток тела.

Решение. Начнём с того, что пища не переносится к клеткам целиком: сначала организм должен подготовить её вещества к всасыванию. После этого нужно проследить, как они оказываются в крови и достигают разных частей тела. Такой порядок показывает, зачем нужны и пищеварение, и кровообращение.

1. Съеденная пища поступает в пищеварительную систему и переваривается.
2. Сложные вещества расщепляются на более простые, которые могут всасываться.
3. Питательные вещества попадают в кровь, а кровь переносит их к клеткам.
4. Клетки используют доставленные вещества для построения и обновления тела и получения энергии.

Ответ: пища переваривается, питательные вещества всасываются в кровь, а затем кровью доставляются к клеткам.

Почему при прекращении дыхания нарушается работа клеток, даже если человек недавно поел?

Решение. Недавно съеденная пища может дать питательные вещества, но это не означает, что клетки получают всё необходимое. Для получения энергии при преобразовании веществ клеткам также нужен кислород. Рассмотрим, что произойдёт, если его поступление прекратится.

1. При прекращении дыхания в организм перестаёт поступать кислород из воздуха.
2. Кровь не может доставить клеткам новый кислород, хотя питательные вещества от еды могут ещё присутствовать.
3. Без кислорода нарушается получение энергии, необходимой клеткам для работы.

Ответ: еда не заменяет кислород: без его поступления клетки не могут нормально получать энергию, поэтому их работа нарушается.

Типичные ошибки

Ошибка: считать обмен веществ только пищеварением. Так думают, потому что пищеварение заметно связано с едой, но оно лишь часть процесса. Обмен включает также поступление кислорода, использование веществ клетками и удаление продуктов обмена. Проверь себя: можешь ли ты назвать этапы после переваривания пищи?

Ошибка: думать, что пища сразу попадает в клетки. Кажется, что после еды вещества просто расходятся по телу, но крупные сложные вещества сначала нужно расщепить. Затем простые вещества всасываются и переносятся кровью. Проверь себя: можешь ли ты объяснить, что происходит с пищей до её попадания к клеткам?

Ошибка: считать, что кислород нужен только лёгким. Поскольку воздух вдыхают лёгкие, можно решить, что кислород нужен только им. На самом деле он поступает при дыхании, а затем кровь доставляет его к клеткам. Проверь себя: ответь, куда кровь переносит кислород после его поступления в организм.

Ошибка: полагать, что после получения питательных веществ отходы не образуются. Иногда кажется, что полезные вещества полностью идут на нужды тела. Но при работе и преобразовании веществ клеток образуются продукты обмена, которые нужно выводить. Проверь себя: можешь ли ты назвать, что происходит с ненужными продуктами и почему их необходимо удалять?

Связь с другими темами

Чтобы разобраться в обмене веществ, нужно знать, как устроены пищеварительная, дыхательная и кровеносная системы, а также понимать роль крови в переносе веществ. Эти знания помогают проследить путь питательных веществ и кислорода от поступления в организм до клеток. Тема пригодится при дальнейшем изучении питания, дыхания и выделения. Она также показывает, как органы работают согласованно: результат одного процесса становится условием для другого.

Что запомнить

• Обмен веществ происходит непрерывно.
• В организм поступают вещества из пищи, воды и воздуха.
• Пища переваривается, прежде чем её питательные вещества попадут в кровь.
• Кровь доставляет клеткам питательные вещества и кислород.
• Клетки используют вещества для построения тела и получения энергии.
• Продукты обмена должны быть удалены из организма.