Нормальная жизнедеятельность организма возможна только при условии непрерывного поступления в него питательных веществ и удаления конечных продуктов превращения. Из нашей статьи вы узнаете, как происходят обменные процессы у особей разных видов.
Что такое обмен веществ
Еще из учебника по биологии каждый помнит, что процесс метаболизма состоит из двух взаимосвязанных частей. Это диссимиляция и ассимиляция. В первом случае происходит расщепление сложных органических веществ. Именно они являются источником энергии в организме. Так, при окислении 1 грамма белка и углевода высвобождается 17,2 кДж. При расщеплении того же количества жира энергии выделяется в 2 раза больше.
Суть ассимиляции заключается в образовании органических веществ, свойственных организму. Таким образом, обмен веществ - это процесс поступления в организм веществ, их превращения с образованием энергии и выведения из него продуктов распада.
Какие вещества необходимы для жизнедеятельности организма
Нормальная жизнедеятельность любой особи возможна при условии постоянного поступления пищи. Кроме органических веществ, организму необходимы и минеральные. Прежде всего это вода, которая является растворителем большинства химических соединений и основой для протекания обменных процессов.
Не меньшее значение имеют минеральные соединения. Элементы, входящие в их состав, регулируют многие процессы. К примеру, кальций необходим для свертывания крови, железо - для транспортировки кислорода. Наличие йода - необходимое условие для синтеза гормонов щитовидной железы, а натрия и калия - для работы нервных и мышечных клеток.
Продукты жизнедеятельности: биология
В любом живом организме в результате метаболизма образуются органические вещества, которые называются экскрементами. Их большая часть удаляется во внешнюю среду с помощью специализированных органов. Этот процесс направлен на поддержание постоянства внутренней среды. В учебниках по биологии этот процесс называют гомеостазом.
Некоторые вещества, которые выделяют организмы, используются другими видами. Так, продуктом жизнедеятельности растительной клетки является кислород. Этот газ - основа существования всего живого на планете. Некоторые животные являются копрофагами. Это значит, что они питаются экскрементами. Их примерами являются жуки - навозники, личинки двукрылых насекомых, кролики, зайцы и шиншиллы.
Всем известны и полезные продукты жизнедеятельности пчел: мед, воск, прополис, перга, маточное молочко. Эти вещества обладают противомикробным, иммуностимулирующим и антиаллергенными свойствами.
Система выведения продуктов обмена
Структура выделительной системы организма зависит от уровня его организации, способа питания и особенностей среды обитания. У одноклеточных, губок и кишечнополостных продукты обмена удаляются через мембрану путем диффузии. Но для этого есть особые структуры. У простейших непереваренные остатки пищи выводятся наружу в любом месте клетки или через специальные образования в ее мембране. К примеру, инфузория имеет порошицу. Избыток воды и солей удаляется через сократительные вакуоли. Их действие регулирует и уровень внутриклеточного давления.
У беспозвоночных органами выделения являются специализированные трубочки или канальца, которые открываются наружу порами. Это могут быть нефридии, мальпигиевы сосуды или зеленые железы.
Из тела человека продукты жизнедеятельности выводятся наружу органами пищеварительной, дыхательной, мочевыделительной систем, а также через кожу. Каждый из них имеет свою специализацию, но только их совместная работа способна обеспечить эффективность обменных процессов. При этом нарушение одного органа влечет за собой изменение в механизме действия другого. К примеру, при повышенном потоотделении образуется меньше мочи.
Вода
Не все продукты жизнедеятельности удаляются из организма. Некоторые из них необходимы для нормального функционирования клеток. А вот от излишков таких веществ организм обязательно должен избавиться.
Начнем с воды. 20 % этой жидкости испаряется через кожу вместе с потом, 15 % выдыхается через легкие. Вода также содержится в каловых массах и удаляется из организма посредством кишечника.
Больше всего жидкости выводится через почки вместе с мочой - до 1,5 литра в сутки. Это половина от общего количества воды. В процессе образования мочи выделяют два этапа: фильтрация и реабсорбция. За сутки у человека через почки проходит 1500 литров крови. В результате фильтрации из нее образуется 150 литров первичной мочи. Она на 99 % состоит из воды. Путем реабсорбции образуется вторичная моча - 1,5 литра в сутки. Этот процесс происходит в канальцах нефрона. Здесь из первичной мочи назад в кровь всасываются все необходимые вещества - глюкоза, аминокислоты, минеральные соли, витамины. Количество воды во вторичной моче уменьшается до 96 %.
Кожа выполняет целый ряд важных функций: выделительную, обменную, терморегуляционную. Через потовые железы выводится не только вода, но также излишек солей и мочевины. При этом в окружающую среду выделяется тепло. Особенно интенсивно это происходит при физической нагрузке или высокой температуре воздуха.
Углекислый газ
90 % диоксида углерода удаляется через легкие. На клеточном уровне газообмен осуществляют красные клетки крови - эритроциты. Они переносят кислород от легких к клеткам, а углекислый газ в обратном направлении. С этими веществами гемоглобин эритроцитов образует нестойкие соединения. Поэтому движение крови - необходимое условие жизни.
Поступая в клетки, кислород сразу вступает в реакции окисления органических веществ. Вследствие этого образуется углекислый газ. Благодаря диффузии он поступает в тканевую жидкость, а затем в капилляры. Здесь образуется его неустойчивое соединение - карбгемоглобин. Далее кровь по поступает в правое предсердие, потом в правый желудочек и легкие. Здесь карбгемоглобин распадается, высвобождая углекислый газ, и выдыхается из организма.
Мочевина
Через почки выводится еще один продукт жизнедеятельности. Это диамид угольной кислоты, или мочевина. Небольшое ее количество удаляется с потом. Это вещество в основном образуется в результате окисления аминокислот. В организме мочевина синтезируется из аммиака. Для организма он является токсином.
Первоначально мочевина образуется в печени. Затем током крови она переносится в почки, откуда выводится наружу. Нарушение этого процесса может привести к отложению солей в суставах и почках.
Соли тяжелых металлов
Вещества, которые относятся к данной группе продуктов жизнедеятельности, выводятся через печень и кишечник. Примерами тяжелых металлов являются мышьяк, хром, ртуть, кадмий, медь, свинец, алюминий, никель.
Источники их поступления в организм разнообразны. Это вдыхаемый воздух, табачный дым, систематическая работа с лакокрасочными материалами, вода, медикаменты. В норме тяжелые металлы не нарушают обмена веществ. Опасность заключается в том, что они могут накапливаться в тканях, вызывая нарушение всех систем органов.
Итак, необходимым условием функционирования организма является сохранение постоянства его внутренней среды. Поэтому деятельность физиологических систем постоянно регулируется нервной системой и гуморальными факторами. Их слаженная работа обусловливает равновесие обменных процессов.
