Роль дыхательной и пищеварительной системы в обмене веществ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Реферат

 

РОЛЬ ДЫХАТЕЛЬНОЙ И ПИЩЕВАРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ В ОБМЕНЕ ВЕЩЕСТВ

по курсу «КОНЦЕПЦИЯ СОВРЕМЕННОГО ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание.

Введение________________________________________________________3

Глава I. Обмен веществ и его значение_______________________________5

          I. 1. Понятие обмена веществ__________________________________5

          I. 2. Энергетический обмен____________________________________7

             2. 1. Основной обмен_______________________________________ 9

             2. 2. Расход энергии при мышечной  деятельности_______________10

         I. 3. Обмен основных веществ_________________________________11

            3. 1.  Обмен белков_________________________________________11

            3. 2. Обмен углеводов_______________________________________12

            3. 3. Обмен жиров__________________________________________12

            3. 4. Водно-солевой обмен___________________________________13

            3. 5. Витамины и их роль в обмене веществ____________________ 14

Глава II. Роль пищеварительной системы в обмене веществ_____________15

           II. 1. Пищеварение и его значение_____________________________ 15

           II. 2. Система органов пищеварения___________________________ 16

               2. 1. Пищеварение в полости рта____________________________ 16

               2. 2. Пищеварение в желудке_______________________________ 17

               2. 3. Пищеварение в кишечнике____________________________  18

Глава III. Роль дыхательной системы в обмене веществ________________ 20

           III. 1. Дыхание и его значение________________________________ 20

           III. 2. Значение АТФ и  биологическое окисление_______________  21

           III. 3.  Этапы процесса дыхания______________________________  21

                 3.1. Внешнее дыхание___________________________________  22

                 3. 2. Транспорт газов кровью_____________________________   22

                 3.3. Тканевое дыхание___________________________________  22

                 3. 4. Общая характеристика клеточного дыхания_____________ 23

Заключение_____________________________________________________ 24

Список использованной литературы________________________________ 25

 

                                                          Введение.

     У всех организмов, от самых примитивных до самого  сложного – человеческого организма, обмен веществ и энергии –  основа жизни.

В организме человека, в его органах тканях, клетках идет непрерывный процесс созидания, образования сложных веществ из более простых. Одновременно с этим происходит распад, окисление сложных органических веществ, входящих в состав клеток организма.

Работа органов сопровождается непрерывным их обновлением: одни клетки погибают, другие их заменяют. Рост, обновление клеток организма возможны только в том случае, если в организм непрерывно поступают кислород и питательные вещества. Питательные вещества –это не только строительный пластический материал, из которого строится организм, они являются еще и источником энергии, так необходимой для жизни.

 К питательным веществам  относят белки, жиры, углеводы, минеральные  соли, витамины и воду. Эти вещества  организм получает в составе  пищевых продуктов. Однако белки, жиры и углеводы, находящиеся в пище, не могут быть прямо усвоены организмом, так как прежде всего эти вещества образованы крупными молекулами, которые не могут пройти через стенку пищеварительного тракта, и главное, это то, что они для организма чужеродны и, как на всякое чужеродное вещество, в организме против них вырабатываются защитные вещества (антитела). Поэтому все основные питательные вещества, прежде чем попасть во внутреннюю среду должны подвергнуться процессу физической и химической обработки и превращения их в более простые и растворимые соединения, которые могут всасываться, переноситься кровью, усваиваться организмом, т. е. перевариванию. Все превращения пищевых веществ начинаются в пищеварительном тракте.

      Почти все сложные реакции превращения веществ в организме идут с обязательным участием кислорода. Без кислорода невозможен обмен веществ, и для сохранения жизни необходимо постоянное поступление кислорода. В организме человека и животных нет запасов кислорода. Поэтому непрерывное поступление кислорода в организм является жизненной необходимостью. Без кислорода у человека наступают необратимые изменения уже через несколько минут, тогда как в необходимых случаях он может прожить без пищи более месяца, а без воды до 10 дней.

   Какую же роль играют  дыхательная и пищеварительная  системы в обмене веществ? Чтобы дать исчерпывающий ответ на поставленный вопрос в работе раскрывается само понятие обмена веществ, изучаются процессы, протекающие в ходе обмена веществ, более подробно рассматриваются обмен белков, жиров, углеводов, водно-солевой обмен, выясняется роль в обмене веществ поступающего в организм кислорода.

Для удобства изучения сути каждого вопроса и темы в целом в структурном отношении работа делится на введение,  три  главы, включающие в себя подразделы и заключение. Выделение глав и подразделов предопределено необходимостью более глубокого уяснения ряда проблем, связанных  в той или иной мере с понятием обмена веществ и  определением в нем роли пищеварительной и дыхательной систем.

В ходе работы по данной теме была использована в основном  учебная литература, а так же справочные материалы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава I. Обмен веществ и его значение.

I. 1. Понятие обмена веществ.

     Обмен веществ – одно из основных свойств живых организмов. Суть его состоит в постоянном обмене веществ и энергии между организмом и внешней средой. Вещества, поступающие с пищей, распадаются на относительно простые химические соединения, которые усваиваются организмом и служат пластическим материалом для его построения. При распаде и превращении различных компонентов пищи выделяется энергия, расходуемая для осуществления ряда функций. Конечные продукты распада выводятся из организма.

Обмен  веществ (метаболизм) – это совокупность химических реакций, т.е. всех превращений  веществ и энергии в организмах, обеспечивающих их жизнедеятельность.1

Обмен веществ представляет собой единство двух процессов:

           - ассимиляции - усвоения веществ, поступающих в организм из окружающей среды после их химической переработки с помощью ферментов, и построения более сложных химических соединений из более простых для создания живой материи;

           - диссимиляции  – расщепления сложных органических веществ, входящих в состав клеток живого организма.2

    Процессы синтеза органических соединений (расходующие энергию) называются   анаболическими (анаболизм),  процессы расщепления (образующие энергию) катаболическими  (катаболизм). Жизнь возможна   только при постоянной и неразрывной связи между процессами расщепления и синтеза, благодаря чему осуществляется развитие и самообновление организма.

У детей в период их роста и развития преобладают анаболические  процессы над катаболическими, причем степень преобладания идет

_________________________________

1Энциклопедический словарь биолога / Сост. М.Е. Аспиз. – М.: Педагогика, 1986. С. 190.

2Хрипкова А.Г. Анатомия, физиология и гигиена человека. Учебное пособие. - М.: Просвещение, 1975. С. 217.

соответственно скорости роста, которая отражает изменение массы за определенное время.  Во взрослом организме устанавливается относительное равновесие между анаболическими и  катаболическими   процессами, а в старческом возрасте анаболические процессы отстают от катаболических.

Часто говорят об обмене белков, углеводов, жиров. Совокупность химических реакций, общую для всех организмов, обеспечивающую расщепление и синтез данных соединений, называют первичным обменом веществ. Энергетический стержень первичного обмена – гликолиз.

    В клетках всех тканей многоклеточных организмов кроме первичного метаболизма происходят связанные с ним специфические для этой ткани и данного вида организма процессы превращения веществ, совокупность которых называется вторичным обменом.

     Регуляция метаболизма  в нормальных и в экстремальных  условиях существования организма  представляет собой комплекс  взаимосвязанных процессов: синтеза, распада и изменения активности ферментов, проницаемости мембран и др. У человека и животных осуществляется еще и гормональная регуляция обмена веществ, координируемая центральной нервной системой. Такая регуляция позволяет организму быстрее и тоньше приспосабливаться к изменяющимся условиям внешней среды.

     Процессы обмена в  организме человека связаны с  определенными структурными образованиями. В митохондриях совершается большая часть обменных процессов, специально окислительные и энергетические процессы (цикл Кребса, дыхательная цепь, окислительное фосфорилирование и др.). Поэтому  митохондрии клетки часто называют «силовыми» станциями  клетки, которые снабжают энергией все остальные части клетки. В рибосомах осуществляется синтез белков, а необходимая энергия для синтеза получается из митохондрий. Основное вещество протоплазмы – гиалоплазма принимает большое участие в процессах гликолиза и других энзимных реакциях.

    Следует подчеркнуть  тесную связь клеточной структуры  с ее функцией. Клеточные структуры не являются постоянными. Они находятся в процессе постоянного построения и расщепления, что зависит от обмена веществ. Известно, что продолжительность жизни эритроцитов составляет 80-120 дней, нейтрофилов – 1-3 дня, тромбоцитов – 8-11 дней. Половина всех белков плазмы крови обновляется за 2-3 дня. Даже эмаль зубов постоянно подвергается обновлению.

В процессе роста и развития ребенка происходит не только самообновление, но и неуклонное накопление и формирование структур организма. Соотношение интенсивности роста (увеличение массы органов) и дифференцировки структур меняется по периодам детства. В грудном возрасте преобладают процессы накопления массы, в преддошкольном на первый план выступают процессы дифферецировки тканей, затем – в дошкольном – вновь накопление массы, а в школьном – вновь дифференцировка, но уже на другом уровне развития.1 Такое волнообразное течение развития человеческого организма в значительной степени определяется наследственной информацией, благодаря которой образуются специфические для каждого человека белки, многие из которых входят в состав ферментных систем человеческого организма. От их специфичности зависят в основном обменные реакции, определяющие жизнедеятельность в биологическом смысле.

                                     I. 2. Энергетический обмен.

Хотя диссимиляция и синтез структур белков, жиров и углеводов имеют характерные особенности и специфические формы, однако в превращении этих различных веществ содержится ряд принципиально общих этапов и закономерностей. По отношению к высвобождаемой при обмене веществ энергии процессы обмена следует подразделить на три основные фазы.2

В I фазе в желудочно-кишечном тракте большие молекулы питательных

____________________________

1Таболин В.А. Наследственные и приобретенные нарушения обмена веществ. – М.: Медицина, 1977. С. 17.

2Мазурин А.В., Воронцов И.М. Пропедевтика детских болезней. – М.: Медицина, 1986. С. 318.

веществ расщепляются на мелкие. Из углеводов образуются глюкоза, галактоза, фруктоза; из белков – 20 аминокислот, из жира – глицерин и жирные кислоты, а также более редкие сахара (например, пентозы и др.). Количество высвобождаемой энергии в I фазе незначительно, при этом эта энергия выделяется в виде тепла. Так, при расщеплении полисахаридов и белков высвобождается около 0,6%, жиров – 0,14% от общей энергии, которая образуется при их полном распаде до конечных продуктов обмена. Поэтому значение химических реакций I фазы состоит главным образом в подготовке питательных веществ к действительному высвобождению энергии.

Во II фазе эти вещества подвергаются дальнейшему расщеплению путем неполного сгорания. В результате из 25-30 веществ образуется, кроме СО2 и Н2О, только три конечных продукта: α-кетоглютаровая кислота, щавелевоуксусная кислота и уксусная кислота в виде ацетилкоэнзима А. Во II фазе высвобождается около 30% энергии, содержащейся в питательных веществах.

В III фазе так называемого цикла трикарбоновых кислот Кребса три конечных продукта II фазы сгорают до углекислоты и воды. При этом освобождается 60-70% энергии питательных веществ. Цикл Кребса является общим конечным путем расщепления как углеводов, так и белков и жиров. Это как бы узловой пункт в обмене, где сходятся превращения различных структур и возможен взаимопереход синтетических реакций.

В отличие от I фазы – фазы гидролиза в желудочно-кишечном тракте, во

II и III фазах расщепления веществ происходит не только высвобождение энергии, но и особый вид ее накопления.

 Сохранение энергии осуществляется  за счет превращения энергии  расщепления пищевых продуктов в особую форму химических соединений, называемых макроэргами. Носителями этой  химической энергии в организме являются различные фосфорные соединения, в которых связь остатка фосфорной кислоты и является макроэргической связью.

Главное место в энергетических процессах принадлежит пирофосфатной связи со структурой аденозинтрифосфорной кислоты. В форме этого соединения в организме используется от 60 до 70% всей энергии, высвобождающейся при распаде белков, жиров, углеводов. Использование энергии (окисления в форме АТФ) имеет большое биологическое значение, так как благодаря этому механизму возможно разъединение места и времени высвобождения энергии и его фактического потребления в процессе функционирования органов. Подсчитано, что за 24 часа в организме образуется и расщепляется АТФ, приблизительно равное массе тела. Превращение АТФ в АДФ высвобождает 41,84-50,2 кДж, или 10-12 ккал.