Свободная энергия для организма может поступать лишь с пищей. Она аккумулирована в сложных химических связях белков, жиров и углеводов. Для того, чтобы освободить эту энергию, питательные вещества вначале подвергаются гидролизу, а потом - окислению в анаэробных или аэробных условиях.

В процессе гидролиза, который осуществляется в желудочно-кишечном тракте, высво­бождается незначительная часть свободной энергии (менее 0,5%). Она не может быть ис­пользована для нужд биоэнергетики, т. к. не аккумулируется макроэргами типа АТФ. Она превращается лишь в тепловую энергию (первичную теплоту), которая используется орга­низмом для поддерживания температурного гомеостаза,

2-й этап высвобождения энергии - это процесс анаэробного окисления. В частности, таким способом высвобождается около 5% всей свободной энергии из глюкозы при окисле­нии до молочной кислоты. Эта энергия, однако, аккумулируется макроэргом АТФ и ис­пользуется на совершение полезной работы, например, для мышечного сокращения, для работы натрий-калиевого насоса, но, в конечном итоге, она тоже превращается в теплоту, которая называется вторичной теплотой.

3-й этап- основной этап высвобождения энергии - до 94,5% всей энергии, которая способна высвободиться в условиях организма. Осуществляется этот процесс в цикле Кребса: в нем происходит окисление пировиноградной кислоты (продукт окисления глюкозы) и ацетилкоэнзима А (продукт окисления аминокислот и жирных кислот). В процессе аэроб­ного окисления свободная энергия высвобождается в результате отрыва водорода и перено­са его электронов и протонов по цепи дыхательных ферментов на кислород. При этом осво­бождение энергии идет не одномоментно, а постепенно, поэтому большую часть этой сво­бодной энергии (примерно 52-55%) удается аккумулировать в энергию макроэрга (АТФ). Остальная часть в результате «несовершенства» биологического окисления теряется в виде первичной теплоты. После использования свободной энергии, запасенной в АТФ, для со­вершения полезной работы она превращается во вторичную теплоту.

Таким образом, вся свободная энергия, которая высвобождается при окислении пита­тельных веществ, в конечном итоге, превращается в тепловую энергию. Поэтому замер количества тепловой энергии, которую выделяет организм, является методом определения энерготрат организма,

В результате окисления глюкоза, аминокислоты и жирные кислоты в организме превраща­ются в углекислый газ и воду. Если в специальном сосуде (калориметрическая бомба Бертло) сжигать белки, углеводы и жиры в атмосфере кислорода до этих же конечных продуктов, то

высвобождается следующее количество энергии: при сжигании 1 г белка - 5,4 ккал, при сжи­гании 1г жира - 9,3 ккал, при сжигании 1г углеводов - 4,1 ккал. Эти величины получили название «калорических эквивалентов». В условиях организма калорические эквиваленты 1 г углеводов и 1 г жира такие же, как и в калориметрической бомбе, так как сжигание проис­ходит до тех же конечных продуктов, т. е. до СО 2 и Н 2 О.

Согласно закону Гесса, термодинамический эффект реакции, приведшей к образованию од­них и тех же продуктов, одинаков и не зависит от промежуточных стадий превращений. Для белка в условиях организма калорический эквивалент ниже, чем в бомбе - 4,1, а не 5,4 ккал/г, так как белок в организме окисляется неполностью, часть его покидает организм в виде мочеви­ны, аммиака, аммония.

Итак, в условиях организма при окислении 1г белка высвобождается 4,1 ккал, при этом на окисление расходуется 0,966 л кислорода и выделяется 0,777л СОг:

1г белка + 0,966л О 2 = 4,1 ккал + 0,777л СО 2

Из этой реакции вытекает, что если в организме окисляется белок и на это расходуется 1л кислорода, то должно высвобождаться 4,6 ккал. Эта величина получила название кало­рический коэффициент кислорода, или калорический эквивалент кислорода (КЭК). Бели рассчитать отношение объема углекислого газа к объему кислорода, то оно равно 0,777/ 0,966 = 0,8. Эта величина называется дыхательным коэффициентом (ДК).

Если в условиях организма окисляется 1 г углеводов, то реакцию можно записать следу­ющим образом:

1г углеводов + 0,833л Ог = 4,1ккал + 0,833л СО 2

Таким образом, если на окисление идут только углеводы, то при потреблении 1 л кисло­рода высвобождается 5,05 ккал, а дыхательный коэффициент равен 0,833/0,833 =1.

При окислении 1г жира:

1 г жира + 2,019л О 2 - 9,3ккал + 1,413л СОг

Таким образом, если в организме окисляются только жиры и использован 1л кислорода, то при этом выделится 4,69 ккал. Величина ДК при окислении жиров составляет 1,413/ 2,019=0,7.

Когда в организме одновременно окисляются жиры, белки, углеводы, то ДК может ко­лебаться от 0,7 (окисление только одних жиров) до 1,0 (окисление одних углеводов), а в среднем-0,85. При ДК, равном 0,85, при сжигании 1л кислорода высвобождается 4,862ккал.

Приведенные расчеты показывают, что знание объема потребленного кислорода и вы­дохнутого углекислого газа (например, за 1 минуту) позволяет определить на основе вы­числения ДК - что окисляется (белки? жиры? углеводы?) и тем самым определить калори­ческий эквивалент кислорода, а на его основе рассчитать количество освобождаемой энер­гии. Например, человек за 1 минуту поглотил 0,250л кислорода, выдохнул 0,212л углекис­лого газа. Следовательно, ДК = 0,212/0,250 = 0,85. Калорический эквивалент кислорода при ДК, равном 0,85, согласно расчетам и экспериментальным данным, составляет 4,862 ккал/л кислорода. Тогда при потреблении 0,250 л кислорода выделится 0,250 х 4,862 = 1,22ккал. Так как в нашем примере замеры были сделаны в рассчете на 1 минуту, то ско­рость высвобождения энергии в данном случае составляет 1,22 ккал/мин. Вели допустить, что на протяжении часа (суток) потребление кислорода будет таким же, а величина ДК - на уровне 0,85, то этот расчет можно экстраполировать на час (60 х 1,22 ккал = 73,2 ккал/час) или на сутки (24 х 60 х 1,22 = 1756,8 ккал/сутки).

МЕТОДЫ ОЦЕНКИ ЭНЕРГОТРАТ

Существуют два варианта методов: прямой и косвенной биокалориметрии. Второй ме­тод, в свою очередь, подразделяется на два подтипа: метод полного и неполного газового анализа.

Прямая биокалориметрия заключается в измерении потока тепловой энергии, которую организм выделяет в окружающую среду (например, за 1 час или за сутки). С этой целью

используются калориметры - специальные камеры (кабины), в которые помещают челове­ка или животное. Стенки калориметра омывает вода. О количестве выделенной энергии судят по величине нагрева этой воды.

Метод точный, но неудобен в эксплуатации. Выполнив свою роль как метод-родона­чальник, он позволил использовать метод косвенной биокалориметрии.

Косвенная биокалориметрня основана на принципах, изложенных выше, - на основе данных о количестве потребленного кислорода и выделенного углекислого газа, расчета величины ДК и соответствующего калорического эквивалента кислорода. При наличии све­дений об объемах поглощенного кислорода и выдохнутого углекислого газа метод косвен­ной биокалориметрии называется «полный газовый анализ». Для его выполнения необходи­ма аппаратура, позволяющая определить объем кислорода и объем углекислого газа. В класси­ческой биоэнергетике с этой целью использовался мешок Дугласа, газовые часы (для определе­ния объема выдохнутого за определенный период времени воздуха), а также газоанализатор Холдена, в котором существуют поглотители для углекислого газа (КОН) и кислорода (пирога-лол), что позволяет оценить процентное содержание О 2 и СО 2 в исследуемой пробе воздуха. На основе расчетов оценивается объем поглощенного кислорода и выдохнутого углекислого газа.

Например, испытуемый за 1 минуту выдохнул в мешок Дугласа 8 л воздуха. В атмо­сферном воздухе содержание кислорода равно 20,9%, в выдыхаемом - 15,9%. Следова­тельно, испытуемый поглотил за 1 минуту 8 х (20,9%-15,9%)/100 * 0,4 л кислорода. Про­цент углекислого газа соответственно составил 0,3% и 4,73%. Тогда объем выдохнутого углекислого газа составил 8 х (4,73 - 0,03) /100 = 0,376 л СО 2 .

Исходя из этих данных получаем: ДК « 0,376 / 0,400 = 0,94.

В этом случае калорический эквивалент кислорода (КЭК) равен 4,9 ккал/л. Следова­тельно, за 1 минуту испытуемый выделил (или затратил) 0,4л (л х 4,9 ккал = 1,96 ккал.

В последние годы техника анализа содержания кислорода и углекислого газа претерпе­ла изменения, появились автоматические газоанализаторы. Так, например, прибор «Спиро-лит» позволяет одновременно автоматически определить объем потребленного кислорода и объем выдохнутого углекислого газа.

Однако в большинстве случаев имеющиеся в медицине приборы не позволяли оценить объем выдыхаемого углекислого газа, в то время как объем поглощенного кислорода с по­мощью этих приборов определяется. Например, прибор «Метатест». Поэтому в клиничес­кой и физиологической практике широко используется второй вариант метода косвенной биокалориметрии - неполный газовый анализ. В этом случае определяется лишь объем поглощенного кислорода. Поэтому расчет ДК невозможен. Условно принимают, что в ор­ганизме окисляются углеводы, белки, жиры. Поэтому ДК = 0,85, для которого калоричес­кий эквивалент кислорода равен 4,862 ккал/л.

Тестирование по теме «Обмен веществ. Кожа. Выделение» 8 класс

1. Какой процесс характерен для всех живых организмов?

1) фотосинтез

2) обмен веществ

3) активное передвижение

4) питание готовыми органическими веществами

2. К освобождению энергии в организме приводит

1) образование органических соединений

2) диффузия веществ через мембраны клеток

3) окисление органических веществ в клетках тела

4) разложение оксигемоглобина до кислорода и гемо-глобина

3. Какой буквой на рисунке обозначен орган, в котором происходит превращение глюкозы в гликоген? 1) А 2) Б 3) В 4) Г

4. Что происходит в процессе дыхания в клетках расте-ний,

животных и человека?

1) образование органических веществ

из неорганических

2) передвижение органических и неорганических веществ

3)окисление органических веществ с освобождением энергии

4)выделение из организма кислорода

5. При недостатке в организме витамина С наступает

1) резкое ухудшение зрения

6. Основным источником энергии для организма служит процесс

1) выделения

2) дыхания

3) поглощения веществ из окружающей среды

4) передвижения веществ в организме

7. Выделительную функцию в организме человека и мле-копитающих животных выполняют

1) почки, кожа и легкие

2) толстая и прямая кишка

3) печень и желудок

4) слюнные и слезные железы

8. Роль дыхания в жизни организмов состоит в

1) образовании и отложении органических веществ

2) поглощении из окружающей среды углекислого газа

3) освобождении энергии, необходимой для их жизне-деятельности

4) поглощении органических веществ из окружающей среды

9. Сущность выделительной функции у животных и чело-века состоит в удалении из организма

1) углекислого газа

2) непереваренных остатков пищи

4) веществ, образующихся в сальных железах

10. Многие процессы, протекающие в клетке (деление, движение и др.), происходят с затратой энергии, кото-рая освобождается в результате

1) клеточного дыхания

2) биосинтеза

3) регенерации поврежденных частей клетки

4) удаления из клетки продуктов обмена

11. Конечные продукты обмена веществ образуются в

3) клетках и тканях

4) органах пищеварения

12. Конечные продукты обмена веществ должны быть уда-лены из организма человека, так как они

1) могут замедлить процесс пищеварения

2) накапливаясь в тканях, могут вызвать отравление организма

3) вызывают торможение в нервных клетках

4) влияют на кислотность желудочного сока

13. В качестве источника энергии в процессе жизнедея-тельности организма в первую очередь используются

1) углеводы

4) нуклеиновые кислоты

14. В образовании каких веществ участвуют витамины?

1) ферментов

2) гормонов

3) антител

4) гемоглобина

15. Обмен веществ и превращение энергии — это признак, по которому можно отличить

1) низшие растения от высших

2) живое от неживого

3) одноклеточные организмы от многоклеточных

4) животных от человека

16. В клетках человека и животных в качестве источника энергии используются

1) гормоны и витамины

2) вода и углекислый газ

3) неорганические вещества

4) белки, жиры и углеводы

17. Обмен веществ и превращение энергии —

1) основа изменчивости организмов

2) основной признак жизни

3) реакция организма на воздействие среды

4) признак, присущий всем телам живой и неживой природы

18. Избыток сахара в крови и моче свидетельствует о нару-шениях в деятельности

1) щитовидной железы

3) поджелудочной железы

4) надпочечников

19. Процессы окисления и синтеза новых молекул органи-ческих веществ проявляются на уровне организации живой природы

1) видовом

2) биосферном

3) клеточном

4) организменном

20. При недостатке в организме витамина А наступает

1) резкое ухудшение зрения

2) кровоточивость десен, воспаление слизистых оболочек

3) искривление костей конечностей

4) нарушение процессов обмена углеводов и белков

21. Углеводы и жиры не могут заменить в пищевом рационе белки, так как они не содержат атомы

1) углерода

3) кислорода

4) водорода

22. В процессе биосинтеза в клетке происходит

1) окисление органических веществ

2) поступление кислорода и удаление углекислого газа

3) образование более сложных органических веществ из менее сложных

4) расщепление крахмала до глюкозы

23. Окисление органических веществ в клетках способствует

1) освобождению энергии

2) измельчению поступающей в организм пищи

3) накоплению в организме кислорода

4) образованию специфических для данного организма органических веществ

24. В процессе энергетического обмена происходит синтез молекул

1) белков 2)жиров 3)углеводов 4) АТФ

25. Обмен веществ и превращение энергии — это признак,

1) характерный для тел живой и неживой природы

2) по которому живое можно отличить от неживого

3) по которому одноклеточные организмы отличают от
многоклеточных

4) характерный только для тел неживой природы

26. Выпишите буквы, обозначающие элементы верного ответа на вопрос: какие конечные продукты образуются при окислении белков в клетках тела?

А) аминокислоты

Б) глюкоза

В) глицерин

Д) углекислый газ

Е) аммиак

27. Выпишите буквы, обозначающие элементы верного отве-та на вопрос:

какие продукты содержат много витамина А?

A) морковь

Б) черная смородина

Г) сливочное масло

Е) шпинат

28. Установите соответствие между признаком обмена ве

ществ и его видом у человека. Признаки обмена веществ

1) окисление веществ

2) синтез веществ

3) запасание энергии

4) расход энергии

5) участие рибосом

6) участие митохондрий

29. У детей развивается рахит при недостатке:

1) марганца и железа 3) меди и цинка

2) кальция и фосфора 4) серы и азота

30. Заболевание «куриная слепота» возникает при авитаминозе:

1)В 2)А 3) С 4) РР

31. Пластический обмен состоит преимущественно из реакций:

1) распада органических веществ

2) распада неорганических веществ

3) синтеза органических веществ

4) синтеза неорганических веществ

32. Основным источником энергии мышечного сокращения является рас-пад:

1) белков 2) гликогена 3)жиров 4) гормонов

33. Дерма — это часть:

1) кожи 2) нервной системы 3) выделительной системы

4)эндокринной системы

34. Первичная моча - это жидкость, поступающая

1) из кровеносных капилляров в полость капсулы почечного канальца

2) из полости почечного канальца в прилежащие кровенос-ные сосуды

3) из нефрона в почечную лоханку

4) из почечной лоханки в мочеточники

35. Кожа выполняет выделительную функцию с помощью
1)волос 2)капилляров 3)потовых желез 4) сальных желез

36. Витамины в организме человека и животных

1) регулируют поступление кислорода

2) оказывают влияние на рост, развитие, обмен веществ

3) вызывают образование антител

4) увеличивают скорость образования и распада оксигемоглобина

37. Черный хлеб является источником витамина
1)А 2) В 3)С 4)D

38. В состав зрительного пигмента, содержащегося в светочувствительных клетках сетчатки, входит витамин

1 вариант.

Часть 1 (А 1 – А 10)

А 1. Какие кости в скелете человека соединены неподвижно?

1.плечевая кость и локтевая; 2. рёбра и грудина; 3. мозгового отдела черепа;

4. грудного отдела позвоночника.

А 2. При свёртывании крови

1.гемоглобин превращается в оксигемоглобин; 2. Растворимый белок фибриноген превращается в нерастворимый фибрин; 3. Образуются гормоны и другие, биологически активные вещества; 4. Уменьшается содержание гемоглобина в крови.

А 3. К возникновению близорукости может привести

1.повышение уровня обмена веществ; 2. чтение текста лёжа; 3. повышенная возбудимость нервной системы; 4. чтение текста на расстоянии 30-35 см от глаз.

А 4. Внутренняя среда организма образована

1.клетками тела; 2. органами брюшной полости; 3. кровью, межклеточной жидкостью, лимфой; 4. содержимым желудка и кишечника.

А 5. К освобождению энергии в организме приводит

1.образование органических соединений; 2. диффузия веществ через мембраны клеток; 3. окисление органических веществ в клетках тела; 4. разложение оксигемоглобина до кислорода и гемоглобина.

А 6. Какими свойством обладают нервная и мышечная ткани?

1.проводимостью; 2. сократимостью; 3. возбудимостью; 4. воспроизведением.

А 7 .Газообмен между наружным воздухом и воздухом альвеол у человека называется

1.тканевым дыханием; 2. биосинтезом; 3. лёгочным дыханием; 4. транспортом газов.

А 8. В желудке человека повышает активность ферментов и уничтожает бактерии

1.слизь; 2. инсулин; 3. желчь; 4. соляная кислота.

А 9. Концентрация глюкозы в крови нарушается при недостаточной функции

1.щитовидной железы; 2. надпочечников; 3. поджелудочной железы; 4. гипофиза.

А 10. Первая доврачебная помощь при артериальном кровотечении состоит в

1.наложении шины; 2. наложения жгута; 3. обработка раны йодом;

4. воздействием холодом.

Часть 2.

В 1. Гладкая мышечная ткань, в отличие от поперечнополосатой

1.состоит из многоядерных волокон; 2. состоит из вытянутых клеток с овальным ядром;

3. обладает большей скоростью и энергией сокращения; 4. составляет основу скелетной мускулатуры;

5. располагается в стенках внутренних органов; 6. сокращается медлен, ритмично, непроизвольно.

В 2. В тонком кишечнике происходит всасывание в кровь

1.глюкозы; 2. аминокислот; 3. глицерина; 4 гликогена; 5. клетчатки; 6. гормонов.

В 3. В среднем ухе расположены

1.ушная раковина; 2. улитка 3. молоточек; 4. вестибулярный аппарат; 5. наковальня;

6. стремечко.

В 4

Характеристика

Часть 3.

С. Какая существует связь между органами кровообращения, дыхания и пищеварения?

Дополнительное задание.

Установите, в какой последовательности звуковые колебания должны передаваться к рецепторам слухового анализатора.

А) наружное ухо.

Б) перепонка овального окна.

В) слуховые косточки.

Г) барабанная перепонка.

Д) жидкость в улитке.

Е) слуховые рецепторы.

Итоговый контроль знаний по курсу «Биология. Человек»

2 вариант.

Часть 1 (А 1 – А 10)

При выполнении заданий этой части укажите 1 цифру, которая обозначает выбранный вами ответ

А 1. Какая кровь у млекопитающих животных и человека течёт в венах большого круга кровообращения

1.насыщенная углекислым газом; 2. насыщенная кислородом; 3.артериальная;

4. смешанная.

А 2. Наложение шины на сломанную конечность

1.уменьшает её отёк; 2. замедляет кровотечение; 3. предупреждает смещение сломанных костей; 4. препятствует проникновению микроорганизмов в место перелома.

А 3. У человека в связи с прямохождением в процессе эволюции

1.сформировался свод стопы; 2. когти превратились в ногти; 3. срослись фаланги пальцев;

4. большой палец противопоставляется всем остальным.

А 4. Какая наука изучает процессы жизнедеятельности, происходящие в организме человека?

1.анатомия; 2. физиология; 3. экология; 4. гигиена.

А 5 .Кровь, лимфа и межклеточное вещество – разновидности ткани

1.нервной; 2. мышечной; 3. соединительной; 4. эпителиальной.

А 6. Выделительную функцию в организме человека и млекопитающих животных выполняют

1.почки, кожа и лёгкие; 2. толстая и прямая кишка; 3. печень и желудок; 4. слюнные и слёзные железы.

А 7 .Артериальная кровь у человека превращается в венозную в

1.печёночной вене; 2. капиллярах малого круга кровообращения;

3. капиллярах большого круга кровообращения; 4. лимфатических сосудах.

А 8. Первичная моча – это жидкость, поступившая

1.из кровеносных капилляров в полость капсулы почечного канальца; 2. из полости почечного канальца в прилежащие кровеносные сосуды; 3. из нефрона в почечную лоханку; 4. из почечной лоханки в мочевой пузырь.

А 9. Дышать следует через нос, так как в носовой полости

1.происходит газообмен; 2. образуется много слизи; 3. имеются хрящевые полукольца;

4. воздух согревается и очищается.

А 10. Нервным импульсом называют

1.электрическую волну, бегущую по нервному волокну; 2. длинный отросток нейрона, покрытый оболочкой; 3. процесс сокращения клетки; 4. процесс, обеспечивающий торможение клетки-адресата.

Часть 2.

При выполнении заданий В1 – В3 в ответы запишите номера трёх элементов, относящихся к правильному ответу.

В 1. По артериям большого круга кровообращения у человека течёт кровь

1.от сердца; 2. к сердцу; 3. насыщенная углекислым газом; 4. насыщенная кислородом;

5. быстрее, чем в других кровеносных сосудах; 6. медленнее, чем в других кровеносных сосудах.

В 2. Витамины – это органические вещества, которые

1.оказывают сильное влияние на обмен веществ в ничтожно малых количествах; 2. влияют на превращение глюкозы в гликоген; 3. входят в состав ферментов; 4. уравновешивают процессы образования и отдачи тепла; 5. являются в организме источником энергии;

6. поступают, как правило, в организм вместе с пищей.

В 3. К центральной нервной системе относят

1.чувствительные нервы; 2. спинной мозг; 3. двигательные нервы; 4. мозжечок; 5. мост; 6. нервные узлы.

В 4 При выполнении задания установите соответствие между содержанием первого и второго столбцов. Выпишите в таблицу буквы выбранных ответов.

Строение и функции

Часть 3.

На задание С дайте полный развёрнутый ответ.

С. Какие особенности строения кожи способствуют снижению температуры тела?

Дополнительное задание.

Установите последовательность движения крови по большому кругу кровообращения у человека.

А) левый желудочек.

Б) капилляры.

В) правое предсердие.

Г) артерии.

Д) вены.

Е) аорта.

Итоговый контроль знаний по курсу «Биология. Человек»

3 вариант.

Часть 1 (А 1 – А 10)

При выполнении заданий этой части укажите 1 цифру, которая обозначает выбранный вами ответ

А 1. Дыхание обеспечивает организм энергией за счёт

1.синтез органических веществ; 2. окисление органических веществ; 3. поглощения солнечной энергии; 4. круговорота веществ.

А 2. Барьерная роль печени в организме человека состоит в том, что в ней

1.образуется желчь; 2. обезвреживаются ядовитые вещества; 3. образуется гликоген;

4. гликоген превращается в глюкозу.

А 3. Причина непрерывного движения крови по сосудам –

1.высокое давление в артериях и низкое в венах; 2. одинаковое давление в артериях и венах; 3. увеличение давления при движении крови по сосудам от артерий к венам;

4. высокое кровяное давление в капиллярах по сравнению с артериями.

А 4. Для оказания первой доврачебной помощи при переломе костей конечности пострадавшему надо

1.наложить жгут выше места перелома; 2. сделать холодный компресс; 3. наложить давящую повязку; 4. зафиксировать повреждённую конечность с помощью шины.

А 5. По чувствительному нерву нервные импульсы направляются

1.из головного мозга в спинной; 2. из спинного мозга в головной; 3. в центральную нервную систему; 4. к исполнительному органу.

А 6. Утолщённая стенка левого желудочка сердца обеспечивает передвижение крови

1.по малому кругу кровообращения; 2. по большому кругу кровообращения; 3. из левого предсердия в левый желудочек; 4. из правого предсердия в левое предсердие.

А 7. Вакцина содержит

1.яды, выделяемые возбудителями; 2. ослабленных возбудителей; 3. готовые антитела;

4. убитых возбудителей.

А 8. В свёртывании крови участвуют

1.эритроциты; 2. лимфоциты; 3. лейкоциты; 4. тромбоциты.

А 9. Кожа выполняет выделительную функцию с помощью

1.волос; 2. капилляров; 3. потовых желез; 4. сальных желез.

А 10. В сером веществе спинного мозга расположены

1.тела вставочных и двигательных нейронов; 2. длинные отростки двигательных нейронов;

3. короткие отростки чувствительных нейронов; 4. тела чувствительных нейронов.

Часть 2.

При выполнении заданий В1 – В3 в ответы запишите номера трёх элементов, относящихся к правильному ответу.

В 1. Неправильная осанка может привести к

1.смещению и сдавливанию внутренних органов; 2. нарушению кровоснабжения внутренних органов; 3. растяжению связок в тазобедренном суставе; 4. нарушению мышечного и связочного аппарата стопы; 5. деформации грудной клетки; 6. увеличению содержания минеральных веществ в костях.

В 2. Поджелудочная железа в организме человека

1.участвует в иммунных реакциях; 2. образует клетки крови; 3. является железой внутренней секреции; 4. образует гормоны; 5. выделяет желчь; 6. выделяет пищеварительные ферменты.

В 3. Людям необходима растительная пища, так как в ней содержится

1.все аминокислоты, необходимые для синтеза белков; 2. все жирные кислоты, необходимые для организма; 3. много витаминов и минеральных веществ; 4. антитела и различные ферменты; 5. клетчатка и другие вещества, улучшающие работу кишечника;

6. гормоны роста, необходимые человеку.

В 4. При выполнении задания установите соответствие между содержанием первого и второго столбцов. Выпишите в таблицу буквы выбранных ответов.

Характеристика

Часть 3.

На задание С дайте полный развёрнутый ответ.

С. Какие особенности строения эритроцитов связаны с их функциями?

Дополнительное задание.

Установите, в какой последовательности осуществляется преломление лучей света в оптической системе глаза человека.

А) хрусталик

Б) роговица

В) зрачок

Г) палочки и колбочки

Д) стекловидное тело

Итоговый контроль знаний по курсу «Биология. Человек»

4 вариант.

Часть 1 (А 1 – А 10)

При выполнении заданий этой части укажите 1 цифру, которая обозначает выбранный вами ответ

А 1. Согревание воздуха в дыхательных путях происходит благодаря тому, что

1.их стенки выстланы ресничным эпителием; 2.в их стенках располагаются железы, выделяющие слизь; 3. в их стенках разветвляются мелкие кровеносные сосуды;

4. у человека в лёгких воздух поступает медленно.

А 2. Скопление тел нейронов вне центральной нервной системы образуют

1.нервы; 2. нервные узлы; 3 спинной мозг; 4. вегетативную нервную систему.

А 3. Рефлексы в организме животного и человека осуществляются с помощью

1.ферментов; 2. гормонов; 3. витаминов; 4. рефлекторных дуг.

А 4. Значение дыхания состоит в обеспечении организма

1.энергией; 2. строительным материалом; 3. запасными питательными веществами;

4. витаминами.

А 5. Мягкую ткань между телом и шиной помещают для того, чтобы

1. шина не давила на повреждённый участок и не вызывала боли; 2. избежать инфицирования места перелома; 3. согреть повреждённую часть тела;

4. к повреждённому участку тела поступало больше кислорода.

А 6. Затылочная кость соединяется с теменной

1.подвижно; 2. неподвижно; 3. полуподвижно; 4. с помощью сустава.

А 7. Отсутствие витаминов в пище человека приводит к нарушению обмена веществ, так как они участвуют в образовании

1. углеводов; 2. нуклеиновых кислот; 3. ферментов; 4. минеральных солей.

А 8. Проводниковая часть зрительного анализатора –

1.сетчатка; 2. зрачок; 3. зрительный нерв; 4. зрительная зона коры головного мозга.

А 9. Лейкоциты человека, в отличие от эритроцитов,

1.передвигаются пассивно с током крови; 2. способны активно передвигаться;

3. не могут проникать сквозь стенки капилляров; 4. передвигаются с помощью ресничек.

А 10. Самое высокое давление крови у человека в

1.капиллярах; 2. крупных венах; 3. аорте; 4. мелких артериях.

Часть 2.

При выполнении заданий В1 – В3 в ответы запишите номера трёх элементов, относящихся к правильному ответу.

В 1. Какие конечные продукты образуются при окислении белков в клетках тела?

1.аминокислоты; 2. глюкоза; 3. глицерин; 4. вода; 5. углекислый газ; 6. аммиак.

В 2. Что происходит в организме человека после предупредительной прививки?

1.антитела сыворотки уничтожают микробы; 2. в организме вырабатываются ферменты;

3. организм заболевает в лёгкой форме; 4. в организме образуются антитела; 5. происходит свёртывание крови; 6. погибают возбудители заболеваний.

В 3. Какие особенности организма человека играют важную роль в сохранении постоянной температуры тела?

1.снабжение клеток тела артериальной кровью; 2. наличие потовых желез; 3. развитие коры головного мозга; 4. усложнение строения органов чувств; 5. интенсивный обмен веществ; 6. усложнение строения органов пищеварения.

В 4. При выполнении задания установите соответствие между содержанием первого и второго столбцов. Выпишите в таблицу буквы выбранных ответов.

Процесс пищеварения.

Часть 3.

На задание С дайте полный развёрнутый ответ.

С. Почему человек слепнет, если у него нарушены функции зрительного нерва?

Дополнительное задание.

Установите, в какой последовательности надо расположить кровеносные сосуды в порядке уменьшения в них кровяного давления.

А) вены

Б) аорта

В) артерии

Г) капилляры.

Ответы к контрольным работам.

1 вариант.

А1 -3

2 вариант.

А1 -1

3 вариант.

А1 -2

4 вариант.

А1 -3

Все пищевые вещества обладают определенным запасом энергии. Организм называют трансформатором энергии, ибо в нем постоянно происходят специфические превращения питательных веществ, приводящие к освобождению энергии и переходу ее из одного вида в другой.

Соотношение между количеством энергии, получаемой с пищей, и количеством затрачиваемой энергии носит название энергетического баланса организма . Для его изучения необходимо определение энергетической ценности пищи.

Исследования показали, что каждый грамм полисахаридов и белков дает 17,2 кДж. При распаде жиров освобождается 38,96 кДж. Отсюда следует, что энергетическая ценность различных пищевых веществ неодинакова и зависит от того, какие в данном веществе содержатся питательные вещества. Так, например, энергетическая ценность орехов оказывается равной 2723,5 кДж, сливочного масла - 3322,2 кДж и т.д. Энергетическая ценность пищевых веществ не всегда совпадает с их физиологической ценностью, ибо последняя еще определяется способностью к усвоению. Пищевые вещества животного происхождения усваиваются лучше, чем растительного.

Методы определения обмена веществ.

Количество энергии, освобождающееся в организме, зависит от химических превращений веществ в нем, т.е. от обменных процессов. Отсюда следует, что количество тепла, выделенное организмом, может служить показателем обмена веществ. Определение количества тепла, т.е. количества калорий, выделенных организмом, дает всю сумму энергетических превращений в виде конечного теплового итога. Такой способ определения энергии носит название прямой калориметрии. Определение количества калорий методом прямой калориметрии производится с помощью калориметрической камеры, или калориметра. Этот метод определения энергетического баланса трудоемкий.

Все эти определения можно произвести гораздо проще, изучая газообмен. Определение количества энергии, выделенной организмом, с помощью изучения газообмена, получило название непрямой калориметрии . Зная, что все количество энергии, выделяемой в организме, есть результат распада белков, жиров и углеводов, зная также, какое количество энергии выделяется при распаде этих веществ и какое количество их подверглось распаду за определенный промежуток времени, можно вычислить количество освобождающейся энергии. Для того, чтобы определить, какие вещества подверглись в организме окислению - белки, жиры или углеводы, вычисляют дыхательный коэффициент . Под дыхательным коэффициентом понимают отношение объема выделенной углекислоты к объему поглощенного кислорода. Дыхательный коэффициент оказывается различным при окислении белков, жиров и углеводов. Суммарная формула распада углеводов выражается следующим уравнением:

(C 6 H 10 O 5) n + 6 n O 2 = 6 n CO 2 + 5 n H 2 O.

Отсюда CO 2 /O 2 = 6/6 = 1.

Для жиров дыхательный коэффициент равен 0,7.

Зная величину дыхательного коэффициента, по таблицам можно определить тепловой эквивалент кислорода , которым называют количество освобождаемой энергии на каждый литр потребленного кислорода. Тепловой эквивалент кислорода неодинаков при разных значениях дыхательного коэффициента. Для определения количества потребленного кислорода и выделенной углекислоты пользуются методом Дугласа-Холдена. Испытуемый берет в рот мундштук, нос закрывает, и весь выдыхаемый за определенный промежуток времени воздух собирается в резиновый мешок. Объем выдохнутого воздуха определяется с помощью газовых часов. Из мешка берут пробу воздуха и определяют в ней содержание кислорода и углекислого газа; вдыхаемый воздух содержит определенное их количество. Отсюда по разности в процентах вычисляют количество потребленного кислорода, выделенного углекислого газа и дыхательный коэффициент. Затем находят соответствующий его величине тепловой эквивалент кислорода, который умножают на количество литров потребленного кислорода. При этом получают величину обмена за тот промежуток времени, в течение которого производилось определение газообмена. Затем переводят эту величину на сутки.

Основной и общий обмен веществ.

Различают общий обмен веществ и обмен веществ при полном покое. Обмен веществ в покое организма называют основным . Его определяют при следующих условиях: человек получает последний раз пищу за 12 ч до опыта. Испытуемого укладывают в постель и спустя 30 мин начинают определение газообмена. В этих условиях энергия тратится на работу сердца, дыхание, поддержание температуры тела и т.д. Но эта затрата энергии невелика. Главные затраты при определении основного обмена связаны с химическими процессами, всегда имеющими место в живых клетках. Величина основного обмена составляет от 4200 до 8400 кДж в сутки для мужчин и от 4200 до 7140 кДж - для женщин.

Обмен веществ может значительно изменяться при различных условиях. Так, например, во время сна обмен оказывается значительно меньшим. Интенсивность основного обмена во время сна уменьшается на 8-10% по сравнению с исследованием во время бодрствования. Во время работы, при мышечной нагрузке, наоборот, обмен значительно увеличивается. Увеличение обмена тем значительней, чем интенсивнее была мышечная нагрузка. В связи с этим работники различных профессий тратят неодинаковое количество энергии в сутки (от 12600 до 21000 кДж). Умственная работа вызывает незначительное повышение обмена веществ: всего на 2-3%. Всякие эмоциональные возбуждения неизбежно приводят к повышению обмена веществ. Обмен веществ изменяется и под влиянием приема пищи. После приема пищи обмен возрастает на 10-40%. Влияние пищи на обмен веществ не зависит от деятельности желудочно-кишечного тракта, оно обусловлено специфическим действием пищи на обмен. В связи с этим и принято говорить о специфическо-динамическом действии пищи на обмен , понимая под этим его увеличение после принятия пищи.

Жизнедеятельность организма обеспечивается, с одной стороны, его тесной связью с внешней средой, которая поставляет кислород и различные питательные вещества, а с другой стороны - постоянным превращением этих веществ в клетках организма.

Продукты распада питательных веществ используются для построения специфичных для каждого органа и разнообразных по своим функциям клеток и тканей. Конечные продукты превращения веществ выделяются из организма в окружающую среду, чтобы стать источником для построения растительных веществ (путем фотосинтеза) и кислорода. Совокупность этих двух процессов и определяет круговорот веществ в природе.

Поступление питательных веществ и кислорода из окружающей среды, сложные биохимические превращения их в организме в процессе усвоения и выделения конечных продуктов расщепления этих веществ во внешнюю среду определяется как обмен веществ или метаболизм, который состоит из двух процессов - катаболизма (диссимиляции) и анаболизма (ассимиляции).

Под катаболизмом (диссимиляцией) понимают процессы распада питательных веществ, которые сопровождаются освобождением энергии, заключенной в химических связях этих соединений.

Анаболизм (ассимиляция) представляет собой процессы синтеза специфических для организма веществ. Исходными соединениями для них служат промежуточные и конечные продукты катаболизма и энергия.

Эти два процесса у здорового человека находятся в состоянии строго сбалансированного равновесия.

В растущем и развивающемся организма процессы ассимиляции преобладают над процессами диссимиляции. Именно в результате этого происходит накопление веществ и рост организма. Во взрослом организме ассимиляция и диссимиляция находятся в равновесии. Однако всякое усиление деятельности организма «например, мышечная деятельность» приводит к усилению процессов диссимиляции. Поэтому, чтобы в организме сохранялось равновесие между приходом и расходом веществ и энергии, необходимо и усиление процесса ассимиляции, прежде всего увеличение наступления в организме питательных веществ. Так, например, питание спортсмена должно обеспечивать организму в 1,5-2 раза больше энергии, чем людей, не занимающихся спортом или физическим трудом.

При голодании, недостаточном и неполноценном питании, при лихорадочных состояния преобладают процессы катаболизма, при которых организм использует свои запасные вещества, что может привести к истощению и даже гибели его. В период выздоровления, во время роста и развития человека преобладает анаболизм. Патологически выраженное преобладание анаболизма может привести к ожирению, чрезмерному росту (гигантизм).

Основу обмена веществ с позиции биологии составляет огромное число биохимических реакций, которые протекают в организме, катализируются ферментами и находятся под контролем нервной системы, которая, по определению И.П. Павлова, является «распорядителем» всей деятельности организма.

Все реакции обмена веществ - это реакции ферментативные, отсюда следует, что центральная роль в обмене веществ принадлежит ферментам - наиболее активной форме беков.

Обмен веществ можно условно подразделить на внешний, включающий поступление пищевых продуктов в организм и выделение конечных продуктов распада, и промежуточный (внутренний), который охватывает все превращения питательных веществ в организме человека.

Таким образом, обмен веществ представляет собой совокупность всех биохимических реакций в живом организме под влиянием ферментов. Он слагается из белкового, жирового, углеводного, витаминного, минерального, водного обменов (рассмотрим на последующих занятиях).

Обмен веществ сопровождается высвобождением энергии и превращением её из биохимической в тепловую, механическую и другие виды, т.е. энергетическим обменом.

Рассмотрим более подробно энергетический обмен.

Пути образования и накопления энергии при распаде различных питательных веществ практически являются одинаковыми и определяют содержание таких понятий, как энергетический обмен и энергетический баланс.

Но прежде чем перейти к изучению обмена энергии, необходимо вспомнить некоторые общие положения. Откуда же берется эта энергия?

Как известно, основным носителем энергии является электрон. Получая определенное количество энергии, электроны переходят на более высокий энергетический уровень (находятся в возбужденном состоянии), что облегчает их участие в различных химических реакциях. Так, при фотосинтезе квант энергии красного света солнца, поглощённый хлорофилом, переводит электроны в возбужденное состояние и их энергия обеспечивает синтез органических веществ, что проявляется ростом растений, т.е. энергия накапливается в растительных продуктах.

Соответственно освобождение заключенной в этих продуктах энергии в организме человека происходит обратным путем. В ходе распада (окисления) веществ происходит освобождение электронов (в виде водорода), которые переходят на более низкую энергетическую орбиту, выделяют запасенную в них энергию.

Поэтому освобождение электронов (в виде водорода) из питательных веществ и использование его энергии для обеспечения различных химических процессов организма и составляет сущность энергетического обмена. Особенностью этого обмена в организме является постепенная выработка энергии и аккумулирование её в микроэнергетических (богатых энергией) соединениях типа АТФ, АДФ, ацетил - КоА (активированная ДО).

Продукты питания содержат определенный запас энергии, которая высвобождается при их расщеплении. Этот процесс можно разделить на три этапа: подготовительный: окисление до промежуточных соединений; окончательное окисление веществ до углекислого газа и воды.

На первом этапе, который включает процессы переваривания пищи, происходит расщепление высокомолекулярных соединений пищи до их мономеров: белков - до аминокислот, углеводов - до глюкозы, фруктозы и галактозы, жиров - до глицерина и карбоновых кислот. Эти процессы происходят в кишечном тракте и они направлены на подготовку материалов, необходимых в качестве источников для освобождения энергии. На этом этапе освобождается небольшое количество энергии: около 0,6% энергии углеводов и белков и 0,1% энергии жиров.

На втором этапе мономеры в клетках расщепляются в процессе биологического окисления на более простые соединения, главным образом до ацетил -КоА, который иначе называется активированной уксусной кислотой (моносахариды, глицерин, карбоновые кислоты, большинство аминокислот) и двух карбоновых кислот: - кетоглютаровую кислоту (глютаминовая кислота, гистидин, аргинин и т.д.) и щавелево-уксусную кислоту (аспарагиновая кислота, тирозин, фенилаланин). Эти вещества представляют собой основной энергетический материал.

На втором этапе освобождается около 30% энергии.

Третий этап - это этап окончательного расщепления веществ до углекислого газа и воды с участием кислорода. На этом этапе происходит окисление веществ, образовавшихся на втором этапе. Этот процесс происходит в цикле Кребса (цикл трикарбоновых кислот) см. рис. 2.

Цикл Кребса представляет собой замкнутую систему ферментативных реакций окисления ацетил - КоА. Все реакции в цикле Кребса отличаются строгой последовательностью. (Кребс Ханс Адольф, 1900-1981 г., английский биохимик, по происхождению немец, описал цикл трикарбоновых кислот, за что в 1953 году ему была присуждена Нобелевская премия).

Этот цикл характеризуется замкнутостью, т.е. начальным и конечным продуктом является щавелево-уксусная кислота, первой реакцией является синтез лимонной кислоты, последней реакцией является синтез щавелево-уксусной кислоты.

В цикле Кребса происходит полное окисление веществ с образованием углекислого газа и с освобождением водорода. Получающийся водород частично используется для синтеза углеводов и жиров, но основное его количество используется организмом для реакции окисления, которые называются цепью биохимического окисления. В результате этих реакций образуется вода и энергия (около 70% всей энергии вещества), которая частично расходуется в виде тепла, а частично запасается в фосфатных связях, которые, как известно, называются макроэргическими. Соответственно вещества с такой связью называются макроэргическими. Расчетным путем установлено, что при расщеплении одной молекулы ацетил - КоА до воды и углекислого газа образуется 12 молекул АТФ.

Вывод: таким образом, цикл Кребса является не только центральным «метаболическим котлом», где встречаются и перекрещиваются все виды обмена веществ, но и главным поставщиком энергии, необходимой организму дя поддержания жизнедеятельности и осуществления различных физиологических функций.

Опытным путем установлено, что при окислении в организме человека одного грамма белков или углеводов освобождается 4,0 ккал энергии, а при окислении одного грамма жиров - 9,0 ккал.