Тест по биологии: Обмен веществ и превращение энергии в организме человека (9 класс)

Пояснение:

Обмен веществ, или метаболизм, представляет собой комплекс всех химических реакций, происходящих в живом организме. Эти реакции обеспечивают его жизнедеятельность, рост, развитие, поддержание постоянства внутренней среды (гомеостаза) и адаптацию к изменяющимся условиям окружающей среды. Обмен веществ включает два основных, тесно взаимосвязанных процесса: пластический (анаболизм) и энергетический (катаболизм). Без непрерывного обмена веществ и энергии жизнь организма невозможна. Фотосинтез и хемосинтез – это специфические метаболические пути, характерные для автотрофных организмов, а транспирация – процесс испарения воды растениями.

Пояснение:

Пластический обмен, также известный как анаболизм или биосинтез, является одной из двух составляющих общего обмена веществ. Этот процесс представляет собой совокупность реакций синтеза (образования) сложных органических веществ, таких как белки, жиры, углеводы и нуклеиновые кислоты, из более простых молекул. Пластический обмен требует затрат энергии, которая поступает в основном от энергетического обмена. Он играет ключевую роль в росте организма, делении клеток, построении новых органоидов, восстановлении повреждённых тканей и постоянном обновлении клеточных структур. Без пластического обмена невозможны развитие и поддержание целостности организма.

Пояснение:

Энергетический обмен, или катаболизм, является второй основной составляющей общего обмена веществ. Этот процесс включает в себя реакции распада сложных органических молекул, полученных с пищей (белков, жиров, углеводов), до более простых соединений. Главная цель энергетического обмена – высвобождение энергии, которая была запасена в химических связях этих молекул. Высвобожденная энергия частично рассеивается в виде тепла, а частично запасается в форме высокоэнергетических соединений, главным из которых является аденозинтрифосфат (АТФ). Если в клетках возникает потребность в энергии, то АТФ распадается, и при этом выделяется энергия, за счёт которой и протекают различные процессы жизнедеятельности. Фотосинтез – это синтез органических веществ растениями, а дегидратация – потеря воды.

Пояснение:

Энергетический обмен представляет собой цепь реакций распада питательных веществ, сопровождающихся высвобождением энергии. Часть этой энергии рассеивается в виде тепла, что важно для поддержания постоянной температуры тела. Однако значительная её часть аккумулируется в клетках в виде особого высокоэнергетического соединения – аденозинтрифосфата (АТФ). АТФ является универсальным источником энергии для всех клеточных процессов, выступая в роли “энергетической валюты” клетки. Энергия, запасённая в макроэргических связях АТФ, может быть быстро высвобождена для обеспечения таких процессов, как мышечное сокращение, активный транспорт веществ, синтез новых молекул и передача нервных импульсов.

Пояснение:

Аденозинтрифосфат (АТФ) является главной молекулой-аккумулятором энергии в клетках. Энергия, высвобождающаяся в процессе энергетического обмена, запасается в высокоэнергетических фосфатных связях АТФ. Когда клетке требуется энергия для выполнения какой-либо работы (например, мышечного сокращения, активного транспорта ионов, синтеза белков), молекула АТФ распадается, как правило, до АДФ (аденозиндифосфата) и неорганического фосфата. При этом происходит разрыв одной из макроэргических связей, сопровождающийся выделением значительного количества энергии, которая и используется для обеспечения различных процессов жизнедеятельности. Затем АДФ вновь фосфорилируется до АТФ.

Пояснение:

Белки являются основным строительным материалом всех клеток и тканей организма, а также выполняют множество других жизненно важных функций (ферментативная, транспортная, защитная и др.). В состав белков организма человека входит приблизительно 20 различных видов аминокислот. Эти аминокислоты соединяются в строго определённом порядке, формируя длинные полипептидные цепочки. Последовательность аминокислот в цепочке определяет уникальную пространственную структуру и функцию каждого белка. Из этих 20 аминокислот около 9-10 являются незаменимыми, то есть не могут быть синтезированы организмом человека и должны поступать с пищей.

Пояснение:

Процесс пищеварения направлен на расщепление сложных органических молекул пищи до более простых, которые могут быть усвоены организмом. Белки пищи, поступающие в желудочно-кишечный тракт, под действием пищеварительных ферментов (пепсина в желудке, трипсина и химотрипсина в тонком кишечнике) распадаются до отдельных аминокислот. Именно в виде этих элементарных строительных блоков аминокислоты всасываются ворсинками тонкого кишечника в кровяное русло. Затем кровь разносит их к отдельным клеткам организма, где из них происходит синтез новых белков, свойственных человеку, в соответствии с генетической информацией. Глюкоза – продукт распада углеводов, жирные кислоты – жиров, а нуклеиновые кислоты – это другой класс соединений.

Пояснение:

При распаде аминокислот в организме, особенно при их окислении для получения энергии или преобразовании в другие соединения, образуется ряд продуктов. Одним из таких продуктов, который является высокотоксичным для организма, особенно для центральной нервной системы, является аммиак (NH3). Организм имеет эффективные механизмы для его обезвреживания. В клетках печени аммиак быстро превращается в гораздо менее токсичное соединение – мочевину. Мочевина затем выводится из организма через почки в составе мочи. Углекислый газ и вода также являются конечными продуктами распада, но они не являются ядовитыми и выводятся другими путями.

Пояснение:

После расщепления белков пищи до отдельных аминокислот в желудочно-кишечном тракте, эти аминокислоты всасываются через стенки ворсинок тонкого кишечника. В отличие от жиров, которые частично всасываются в лимфу, аминокислоты поступают непосредственно в кровяное русло. Кровь транспортирует эти аминокислоты к различным клеткам и тканям организма. Внутри клеток, согласно генетической информации, происходит синтез новых, собственных белков, необходимых для роста, обновления и функционирования организма. Этот процесс является ключевым аспектом пластического обмена.

Пояснение:

При окислении (сгорании) питательных веществ в организме происходит высвобождение энергии. Для белков это количество составляет 17,2 кДж (или 4,1 ккал) на каждый грамм. Важно отметить, что, хотя белки и являются источником энергии, организм редко использует их в больших количествах для покрытия своих энергетических затрат. Это связано с тем, что белки выполняют в организме другие, более приоритетные функции – являются основным строительным материалом для клеток и тканей, а также выполняют ферментативные, транспортные, защитные и регуляторные роли. Организм предпочитает использовать углеводы и жиры в качестве основных источников энергии. 4,1 ккал – это то же самое значение, но в других единицах измерения. 38,9 кДж – это энергия жиров.

Пояснение:

Углеводы поступают в организм в различных формах (крахмал, гликоген, сахароза, фруктоза и др.), но для усвоения они должны быть расщеплены до простейших моносахаридов. Основным моносахаридом, который всасывается ворсинками тонкого кишечника и попадает непосредственно в кровь, является глюкоза. Глюкоза затем транспортируется к клеткам организма, где она используется в качестве основного источника энергии. Избыток глюкозы может быть превращён в гликоген для запасания в печени и мышцах. Таким образом, глюкоза – это универсальная форма углеводов, доступная для усвоения и использования организмом. Крахмал и сахароза – это сложные углеводы, а гликоген – запасная форма глюкозы.

Пояснение:

Организм обладает способностью запасать избыток энергии и питательных веществ. Когда в организм поступает большое количество углеводов с пищей, и они не могут быть сразу использованы для энергетических нужд, их избыток превращается в полисахарид гликоген. Гликоген является запасной формой глюкозы в животных организмах. Он откладывается про запас преимущественно в печени (до 300 г у человека) и в мышцах. Этот запас гликогена может быть быстро мобилизован и преобразован обратно в глюкозу, когда возникает потребность в энергии, например, между приёмами пищи или во время физической активности. Избыток углеводов также может превращаться в жиры, но гликоген – это основной и быстрый запас.

Пояснение:

Углеводы являются главным и наиболее предпочтительным источником энергии для организма. При окислении 1 грамма углеводов выделяется 17,2 кДж (или 4,1 ккал) энергии. Это такое же количество энергии, как и при окислении 1 грамма белков. Однако углеводы усваиваются быстрее и легче, что делает их основным “топливом” для клеток. Энергия, получаемая из углеводов, используется для обеспечения всех жизненных функций, включая работу мозга, который особенно чувствителен к дефициту глюкозы. 38,9 кДж – это энергия жиров, а 4,1 ккал – это то же значение, что и 17,2 кДж, но в других единицах измерения.

Пояснение:

Глюкоза является основным и практически единственным источником энергии для головного мозга. Мозг крайне чувствителен к изменению уровня глюкозы в крови. Нормальное содержание глюкозы в плазме крови составляет около 0,1%. Даже относительно небольшое снижение концентрации глюкозы с 0,1% до 0,05% (состояние гипогликемии) приводит к серьёзным нарушениям функционирования центральной нервной системы. Это проявляется быстрой потерей сознания, развитием судорог и, в тяжёлых случаях, может привести к гибели. Это подчёркивает жизненную важность поддержания стабильного уровня глюкозы в крови, за что в основном отвечает печень.

Пояснение:

Углеводы являются основным источником энергии для организма, особенно для мозга, который исключительно чувствителен к их недостатку. Для обеспечения нормального функционирования всех систем взрослому человеку необходимо получать с пищей не менее 150 г углеводов в сутки. Это количество обеспечивает базовые энергетические потребности организма. Однако при повышенной физической активности или в условиях интенсивной умственной работы потребность в углеводах может значительно возрастать. Важно также учитывать качество углеводов: предпочтение следует отдавать сложным углеводам (крахмал, пищевые волокна), а не простым сахарам.