Нормальна життєдіяльність організму можлива тільки за умови безперервного надходження в них поживних речовин і видалення кінцевих продуктів перетворення. З нашої статті ви дізнаєтеся, як відбуваються обмінні процеси у особин різних видів.
Що таке обмін речовин
Ще з підручника з біології кожен пам’ятає, що процес метаболізму складається з двох взаємопов’язаних частин. Це дисиміляція і асиміляція. У першому випадку відбувається розщеплення складних органічних речовин. Саме вони є джерелом енергії в організмі. Так, при окисленні 1 г білка і вуглеводів вивільняється 17,2 кДж. При розщепленні того ж кількості жиру енергії виділяється в 2 рази більше.
Суть асиміляції полягає в утворенні органічних речовин, властивих організму. Таким чином, обмін речовин – це процес надходження в організм речовин, їх перетворення з утворенням енергії та виведення з нього продуктів розпаду.
Які речовини необхідні для життєдіяльності організму
Нормальна життєдіяльність будь-якої особи можлива за умови постійного надходження їжі. Крім органічних речовин, організму необхідні і мінеральні. Насамперед це вода, яка є розчинником більшості хімічних сполук і основою для протікання обмінних процесів.
Не менше значення мають мінеральні сполуки. Елементи, що входять до їх складу, регулюють багато процесів. Наприклад, кальцій необхідний для згортання крові, залізо – для транспортування кисню. Наявність йоду – необхідна умова для синтезу гормонів щитовидної залози, а натрію і калію – для роботи нервових і м’язових клітин.
Продукти життєдіяльності: біологія
В будь-якому живому організмі в результаті метаболізму утворюються органічні речовини, які називаються екскрементами. Їх велика частина видаляється в навколишнє середовище з допомогою спеціалізованих органів. Цей процес спрямований на підтримання сталості внутрішнього середовища. У підручниках з біології цей процес називають гомеостазом.
Деякі речовини, які виділяють організми, що використовуються іншими видами. Так, продуктом життєдіяльності рослинної клітини є кисень. Цей газ – основа існування всього живого на планеті. Деякі тварини є копрофагами. Це означає, що вони живляться екскрементами. Їх прикладами є жуки – гнойовики, личинки двокрилих комах, кролики, зайці і шиншили.
Всім відомі корисні продукти життєдіяльності бджіл: мед, віск, прополіс, перга, маточне молочко. Ці речовини володіють протимікробною, імуностимулюючу і антиалергенними властивостями.
Система виведення продуктів обміну
Структура видільної системи організму залежить від рівня його організації, способу живлення та особливостей середовища проживання. У одноклітинних, губок та кишковопорожнинних продукти обміну видаляються через мембрану шляхом дифузії. Але для цього є особливі структури. У найпростіших неперетравлені рештки їжі виводяться назовні в будь-якому місці клітини або через спеціальні утворення в її мембрані. Приміром, інфузорія має порошицу. Надлишок води й солей видаляється через скоротливі вакуолі. Їх дія регулює і рівень внутрішньоклітинного тиску.
У безхребетних органами виділення є спеціалізовані трубочки або канальця, які відкриваються назовні порами. Це можуть бути нефридии, мальпігієві судини або зелені залози.
З тіла людини продукти життєдіяльності виводяться назовні органами травної, дихальної, сечовидільної систем, а також через шкіру. Кожен з них має свою спеціалізацію, але тільки їх спільна робота здатна забезпечити ефективність обмінних процесів. При цьому порушення одного органу тягне за собою зміну у механізмі дії іншого. Наприклад, при підвищеному потовиділенні утворюється менше сечі.
Вода
Не всі продукти життєдіяльності видаляються з організму. Деякі з них необхідні для нормального функціонування клітин. А ось від надлишків таких речовин організм обов’язково повинен позбутися.
Почнемо з води. 20 % цієї рідини випаровується через шкіру разом з потом, 15 % видихається через легені. Вода також міститься в калових масах і видаляється з організму за допомогою кишечника.
Найбільше рідини виводиться через нирки разом з сечею – до 1,5 літра на добу. Це половина від загальної кількості води. В процесі утворення сечі виділяють два етапи: фільтрація і реабсорбція. За добу у людини через нирки проходить 1500 літрів крові. У результаті фільтрації з неї утворюється 150 літрів первинної сечі. Вона на 99 % складається з води. Шляхом реабсорбції утворюється вторинна сеча – 1,5 літра на добу. Цей процес відбувається в канальцях нефрона. Тут з первинної сечі назад у кров всмоктуються всі необхідні речовини – глюкоза, амінокислоти, мінеральні солі, вітаміни. Кількість води у вторинній сечі зменшується до 96 %.
Шкіра виконує цілий ряд важливих функцій: видільну, обмінну, терморегуляционную. Через потові залози виводиться не тільки вода, але також надлишок солей і сечовини. При цьому в навколишнє середовище виділяється тепло. Особливо інтенсивно це відбувається при фізичному навантаженні або високій температурі повітря.
Вуглекислий газ
90 % діоксиду вуглецю видаляється через легені. На клітинному рівні газообмін здійснюють червоні клітини крові – еритроцити. Вони переносять кисень від легенів до клітин, а вуглекислий газ у зворотному напрямку. З цими речовинами гемоглобін еритроцитів утворює нестійкі сполуки. Тому рух крові – необхідна умова життя.
Надходячи у клітини, кисень відразу вступає до реакції окислення органічних речовин. Внаслідок цього утворюється вуглекислий газ. Завдяки дифузії він надходить в тканинну рідину, а потім у капіляри. Тут утворюється його нестійке з’єднання – карбгемоглобин. Далі кров надходить у праве передсердя, потім у правий шлуночок і легкі. Тут карбгемоглобин розпадається, вивільняючи вуглекислий газ і виділяється через легені з організму.
Сечовина
Через нирки виводиться ще один продукт життєдіяльності. Це диамид вугільної кислоти, або сечовина. Невелика її кількість видаляється з потом. Це речовина в основному утворюється в результаті окислення амінокислот. В організмі сечовина синтезується з аміаку. Для організму він є токсином.
Спочатку сечовина утворюється в печінці. Потім струмом крові вона переноситься в нирки, звідки виводиться назовні. Порушення цього процесу може призвести до відкладення солей у суглобах і нирках.
Солі важких металів
Речовини, які відносяться до даної групи продуктів життєдіяльності, виводяться через печінку і кишечник. Прикладами важких металів є миш’як, хром, ртуть, кадмій, мідь, свинець, алюміній, нікель.
Джерела їх надходження в організм різноманітні. Це вдихуване повітря, тютюновий дим, систематична робота з лакофарбовими матеріалами, вода, медикаменти. В нормі важкі метали не порушують обміну речовин. Небезпека полягає в тому, що вони можуть накопичуватися в тканинах, викликаючи порушення всіх систем органів.
Отже, необхідною умовою функціонування організму є збереження постійності його внутрішнього середовища. Тому діяльність фізіологічних систем постійно регулюється нервовою системою і гуморальними чинниками. Їх злагоджена робота зумовлює рівновагу обмінних процесів.
