Wartość odżywcza
We wszystkich współczesnych organizmach żywych, od najbardziej prymitywnych po najbardziej złożone - w organizmie człowieka - metabolizm i energia są podstawą życia.
W organizmie człowieka, w jego narządach, tkankach, komórkach zachodzi ciągły proces tworzenia i formowania. substancje złożone. Jednocześnie rozpad i zniszczenie kompleksu materia organiczna z których zbudowane są komórki ciała.
Pracy narządów towarzyszy ich ciągła odnowa: niektóre komórki obumierają, inne je zastępują. U osoby dorosłej 1/20 nabłonka skóry, połowa wszystkich komórek nabłonkowych przewodu pokarmowego, około 25 g krwi itp. umiera i zostaje zastąpiona w ciągu 24 godzin.
Wzrost i odnowa komórek organizmu jest możliwa tylko wtedy, gdy do organizmu stale dostarczane są tlen i składniki odżywcze. Składniki odżywcze są elementami budulcowymi Plastikowy materiał, z którego zbudowane są istoty żywe.
Do budowy nowych komórek organizmu, ich ciągłej odnowy, do funkcjonowania takich narządów jak serce, przewód pokarmowy, aparat oddechowy, nerki itp., a także do wykonywania pracy potrzebna jest energia. Organizm otrzymuje tę energię z rozkładu substancji komórkowych podczas metabolizmu.
Zatem składniki odżywcze dostające się do organizmu służą nie tylko jako plastik, materiał budowlany, ale także źródło energii niezbędnej do życia.
Pod metabolizm zrozumieć całokształt zmian, jakim ulegają substancje od chwili ich dostania się do przewodu pokarmowego aż do powstania końcowych produktów rozkładu wydalanych z organizmu.
Asymilacja i dysymilacja
Metabolizm to jedność dwóch procesów: asymilacji i dysymilacji. W wyniku procesu asymilacja Stosunkowo proste produkty trawienne, wnikając do komórek, ulegają przemianom chemicznym przy udziale enzymów i utożsamiane są z substancjami niezbędnymi dla organizmu. Dysymilacja- rozkład złożonych substancji organicznych tworzących komórki organizmu. Część produktów rozkładu jest ponownie wykorzystywana przez organizm, a część jest wydalana z organizmu.
Proces dysymilacji zachodzi także przy udziale enzymów. Podczas dysymilacji uwalniana jest energia. To dzięki tej energii powstają nowe komórki, odnawiają się stare, funkcjonuje ludzkie serce, wykonywana jest praca umysłowa i fizyczna.
Procesy asymilacji i dysymilacji są od siebie nierozłączne. Kiedy proces asymilacji nasila się, zwłaszcza w okresie wzrostu młodego organizmu, nasila się także proces dysymilacji.
Transformacja substancji
Przekształcenia chemiczne składniki odżywcze rozpocząć się w przewodzie pokarmowym. Tutaj złożone białka, tłuszcze i węglowodany rozkładane są na prostsze, które mogą zostać wchłonięte przez błonę śluzową jelit i stać się materiałem budulcowym w procesie asymilacji. Trawienie uwalnia niewielką ilość energii w przewodzie pokarmowym. Substancje otrzymane w wyniku wchłaniania do krwi i limfy przedostają się do komórek, gdzie ulegają poważnym zmianom. Powstałe złożone substancje organiczne są częścią komórek i biorą udział w realizacji ich funkcji. Energia uwalniana podczas rozkładu substancji komórkowych jest wykorzystywana do życia organizmu. Uwalniane są z niego produkty przemiany materii różnych narządów i tkanek, które nie są wykorzystywane przez organizm.
Rola enzymów w metabolizmie wewnątrzkomórkowym
Główne procesy przemian substancji zachodzą wewnątrz komórek naszego organizmu. Te procesy leżą u podstaw wewnątrzkomórkowy giełda. Decydującą rolę w metabolizmie wewnątrzkomórkowym odgrywają liczne enzymy komórkowe. Dzięki ich działaniu w substancjach komórkowych zachodzą złożone przemiany, w nich dochodzi do zerwania wewnątrzcząsteczkowych wiązań chemicznych, co prowadzi do wyzwolenia energii. Szczególne znaczenie mają tu reakcje utleniania i redukcji. Końcowymi produktami procesów utleniania zachodzących w komórce są dwutlenek węgla i woda. Inne typy są również przeprowadzane przy udziale specjalnych enzymów. reakcje chemiczne w klatce.
Energia uwalniana podczas tych reakcji wykorzystywana jest do budowy nowych substancji w komórce i do utrzymania procesów życiowych organizmu. Główną baterią i nośnikiem energii wykorzystywanym w wielu procesach syntezy jest kwas adenozynotrójfosforowy (ATP). Cząsteczka ATP zawiera trzy reszty kwasu fosforowego. ATP jest używany we wszystkich reakcjach metabolicznych wymagających energii. W tym przypadku cząsteczka ATP zostaje rozbita wiązanie chemiczne z jedną lub dwiema resztami kwasu fosforowego, uwalniając zmagazynowaną energię (eliminacja jednej reszty kwasu fosforowego powoduje uwolnienie około 42 000 J na 1 gram cząsteczki).
| na temat: „Metabolizm” I opcja | Test w klasie 9 biologii na temat: „Metabolizm” II opcja |
|||
| Wybierz jedną poprawną odpowiedź spośród czterech możliwych 1. Rozkład złożonych substancji organicznych zachodzi w procesie: a) anabolizm; c) fotosynteza b) katabolizm; d) symbioza 2. Zużycie energii następuje w procesie: a) glikoliza b) fotoliza b) katabolizm; d) anabolizm; 3. Fotosynteza odbywa się: a) w rybosomach; c) w mitochondriach b) w chloroplastach; d) w cytoplazmie 4. Powstają podczas fotosyntezy a) białka b) węglowodany 5. Materiałem wyjściowym do fotosyntezy jest: a) woda i tlen c) węglowodany 6. Glikoliza beztlenowa nazywana jest: a) suma wszystkich reakcji metabolizm energetyczny b) beztlenowy rozkład glukozy c) fosforylacja oksydacyjna d) Rozpad ATP 7. W procesie powstają białka a) fotosynteza b) glikoliza
Proces Rodzaj metabolizmu a) synteza substancji złożonych z prostych 1.energia | ||||
9. Zdefiniuj pojęcia : heterotrofy, fotoliza, metabolizm
10.
Jakie jest znaczenie fotosyntezy?
I . Wybierz jedną poprawną odpowiedź spośród czterech możliwych
1. Synteza substancji złożonych z prostych zachodzi w procesie:
a) anabolizm; c) katabolizm;
b) metabolizm d) symbioza
2. Wyzwolenie energii następuje w procesie:
a) hydroliza b) metabolizm
b) anabolizm; d) katabolizm;
3. Następuje proces fotosyntezy
a) w jądrze b) w mitochondriach
b) w cytoplazmie d) w chloroplastach
4. W procesie tym powstają węglowodany
a) biosynteza; c) fotosynteza
b) metabolizm energetyczny; d) fermentacja
5. Końcowym głównym produktem fotosyntezy jest:
a) węglowodany c) woda i tlen
b) tłuszcze d) woda i dwutlenek węgla
6. Końcowymi produktami rozkładu tlenowego substancji organicznych są:
a) ATP i woda c) Woda i tlen
b) tłuszcze d) woda i dwutlenek węgla
7. Powstają podczas biosyntezy
a) białka b) węglowodany
b) tłuszcze d) kwasy nukleinowe
8
.
Dopasuj pomiędzy proces biologiczny oraz rodzaj wymiany, do której się odnosi
. Wypełnij tabelę odpowiedzi
Rodzaj procesu metabolizmu1.energia a) rozkład węglowodanów na dwutlenek węgla
2. tworzywo sztuczne b) synteza substancji złożonych z prostych
c) synteza białek z aminokwasów
d) rozkład substancji złożonych na proste
e) synteza węglowodanów z dwutlenku węgla
9. Zdefiniuj pojęcia : autotrofy, glikoliza, metabolizm
10. Podaj pełną i szczegółową odpowiedź na pytanie
Jaka jest rola autotrofów w przyrodzie?
1 opcja
1. Podczas biosyntezy białek w komórce następuje transkrypcja
- W rdzeniu
- Na rybosomach
- Na kanałach gładkiego EPS
- Na membranach cystern kompleksu Golgiego
2. Podczas translacji matryca do składania łańcucha polipeptydowego białka jest (at)
- Dwie nici cząsteczki DNA
- Jedna z nici cząsteczki DNA
- cząsteczka mRNA
- albo cząsteczka DNA, albo mRNA
3. Energia różni się od wymiany plastycznej tym, że zachodzi wymiana energii
- zużycie energii zawartej w ATP
- akumulacja energii w wiązaniach makroergicznych ATP
- synteza węglowodanów i lipidów
- synteza białek i kwasy nukleinowe
4. Udział substancji organicznych w metabolizmie energetycznym w miarę ich wyczerpywania następuje w organizmie w następującej kolejności:
- Węglowodany – tłuszcze – białka
- Tłuszcze – węglowodany – białka
- Białka Tłuszcze Węglowodany
- Węglowodany – białka – tłuszcze
5. Cząsteczki odgrywają kluczową rolę w dostarczaniu komórce energii.
- NADP
6. Jeżeli skład nukleotydowy DNA to ATG-GCH-TAT, to skład nukleotydowy mRNA będzie
- TAA-TsGTs-UTA
- TAA-GTG-UTU
- UAC-TsGTs-AUA
- UAA-TsGTs-ATA
a) oddychanie;
b) transkrypcja;
c) glikoliza
a) w mitochondriach;
b) w cytoplazmie;
c) w rybosomach
a) glikoliza;
b) oddychanie;
c) fotosynteza
a) energia słoneczna;
b) chemiczny;
c) termiczne
11. Transkrypcja ma miejsce, gdy:
a) fotosynteza;
B) katabolizm;
c) anabolizm
Test na temat: „Metabolizm”
Opcja 2
- Uniwersalne źródło energii w komórce:
a) białko;
b) DNA;
c) RNA;
d) ATP
- Rozkład złożonych substancji organicznych zachodzi w procesie:
a) anabolizm;
b) katabolizm;
c) fotosynteza
- Zużycie energii następuje w procesie:
a) anabolizm;
b) katabolizm;
c) glikoliza
- Proces translacji podczas biosyntezy białek zachodzi:
a) w rybosomach;
b) w mitochondriach;
B) w jądrze
- Tworzenie i-RNA poprzez „kopiowanie” Informacja genetyczna zwany:
A) transkrypcja;
B) transmisja;
B) reduplikacja
- Aby zaszła fotosynteza, musi wystąpić:
a) DNA;
b) RNA;
c) chlorofil
- Faza jasna fotosyntezy zachodzi:
a) tylko w świetle;
B) tylko w ciemności;
B) w świetle i w ciemności
- Etap tlenowy metabolizmu energetycznego nazywa się:
a) oddychanie;
B) transkrypcja;
B) glikoliza
- Glikoliza zachodzi:
a) w mitochondriach;
b) w cytoplazmie;
c) w rybosomach
- Fotosynteza wytwarza produkt uboczny:
A) glukoza;
B) woda;
B) tlen
- Metabolizm energetyczny wykorzystuje energię:
A) słonecznie
B) chemiczny;
B) termiczne
Opcja 3
1. Synteza złożonych substancji organicznych zachodzi w procesie:
a) anabolizm;
b) katabolizm;
c) trawienie
2. Wyzwolenie energii następuje w procesie:
a) anabolizm;
b) katabolizm;
c) transmisje
3. Proces transkrypcji podczas biosyntezy białek zachodzi:
a) w rybosomach;
b) w mitochondriach;
c) w jądrze
4. Tworzenie łańcucha polimerowego z aminokwasów nazywa się:
a) transkrypcja;
b) nadawanie;
B) reduplikacja
5. Fotosynteza odbywa się:
a) w rybosomach;
b) w chloroplastach;
B) w mitochondriach
6. Następuje ciemna faza fotosyntezy:
a) tylko w świetle;
b) tylko w ciemności;
B) w świetle i w ciemności
7. Beztlenowy etap metabolizmu energetycznego nazywa się:
a) oddychanie;
b) transkrypcja;
c) glikoliza
8. Następuje utlenianie tlenu:
a) w mitochondriach;
b) w cytoplazmie;
c) w rybosomach
9. Tworzenie glukozy z dwutlenku węgla i wody następuje, gdy:
a) glikoliza;
b) oddychanie;
c) fotosynteza
10. Fotosynteza wykorzystuje energię:
a) energia słoneczna;
b) chemiczny;
c) termiczne
11. Proces replikacji jest typowy dla:
a) RNA;
B) DNA;
B) wiewiórka
Test na temat: „Metabolizm”.
Opcja 4
1. Struktura komórkowa, taka jak:
A – cytoplazma
B – rdzeń
B – mitochondria
G – chloroplasty
2. Glikoliza beztlenowa nazywana jest:
B – fosforylacja oksydacyjna
D – rozkład ATP
3. Końcowymi produktami utleniania tlenowego substancji organicznych są:
A – ATP i woda
B – woda i dwutlenek węgla
G – ATP i tlen
4. Energia utleniania glukozy trafia do:
A – powstawanie tlenu
B – rozpad cząsteczek nośnika wodoru
B – synteza ATP, która następnie jest wykorzystywana przez organizm
G – synteza węglowodanów
5. W procesie metabolizmu energetycznego nie powstają:
A – glikogen
B – woda
B – dwutlenek węgla
G – ATP
6. Glikoliza tlenowa przebiega:
A – w cytoplazmie
B – w mitochondriach
G – na rybosomach
7. Materiałem wyjściowym do fotosyntezy jest:
A – tlen i dwutlenek węgla
B – woda i tlen
B – dwutlenek węgla i woda
G – węglowodany
8. Energia wzbudzonych elektronów w fazie świetlnej fotosyntezy wykorzystywana jest do:
A – synteza ATP
B – synteza glukozy
B – synteza białek
G – rozkład węglowodanów
9. Tworzenie glukozy z dwutlenku węgla i wody następuje, gdy:
a) glikoliza;
b) oddychanie;
c) fotosynteza
10. Fotosynteza wykorzystuje energię:
a) energia słoneczna;
b) chemiczny;
c) termiczne
Test na temat: „Metabolizm”.
Opcja 5
1. Fotoliza wody to reakcja:
A – 4H + + e + O 2 = 2H 2 O
B – 6СО 2 + 6Н 2 О = С 6 Н 12 О 6
B - 2H 2 O = 4H + + 4e + O 2
G - do 6 H 12 O 6 = CO 2 + H 2 O
2. Fotosynteza nie zachodzi w fazie świetlnej:
A – tworzenie glukozy
B – fotoliza wody
B – synteza ATP
D – tworzenie NADP*H
3. W wyniku fotosyntezy chloroplasty wytwarzają:
A – dwutlenek węgla i tlen
B – glukoza, ATP, tlen
B – chlorofil, woda, tlen
G – dwutlenek węgla, ATP, tlen
4. Transkrypcja to proces:
A – synteza mRNA na jednym z łańcuchów DNA
B – podwojenie DNA
B – odczytanie informacji z mRNA
D – t-RNA przyłącza się do aminokwasu
5. Synteza białek na rybosomach zachodzi w:
A – wszystkie istniejące organizmy
B – wszystko oprócz grzybów
B – wszystkie z wyjątkiem prokariotów
G – rośliny i zwierzęta
6. Głównym wydarzeniem interfazy jest:
A – proces mutacji
B – podwojenie materiału dziedzicznego
B – podział jądra komórkowego
D – redukcja materiału dziedzicznego o połowę
7. Mitozie nie ulegają następujące komórki:
A – zapłodnione jaja
B – spory
B – plemniki
B – komórki nabłonkowe
8. Tlen jest wchłaniany podczas oddychania poprzez:
A – zwierzęta
B – rośliny
B – bakterie beztlenowe
G – A+B
9. Wymiana tworzyw sztucznych obejmuje:
A – glikoliza beztlenowa
B – biosynteza białek
B – biosynteza tłuszczów
G – B+C
10. Następuje ciemna faza fotosyntezy:
a) tylko w świetle;
b) tylko w ciemności;
B) w świetle i w ciemności
Test na temat: „Metabolizm”.
Opcja 6
1. W syntezie ATP bierze udział następująca struktura komórkowa:
A – rybosom
B – rdzeń
B – mitochondria
G – lizosom
2. Glikoliza tlenowa nazywana jest:
A – ogół wszystkich reakcji metabolizmu energetycznego
B – beztlenowy rozkład glukozy
B – tlenowy rozkład glukozy
D – rozkład ATP
3. Końcowym produktem beztlenowego utleniania substancji organicznych jest:
A – ATP i woda
B – tlen i dwutlenek węgla
B – woda i dwutlenek węgla
G – kwas pirogronowy
4. W procesie beztlenowej glikolizy ulega syntezie
A – 2 Cząsteczki ATP
B - 4 cząsteczki ATP
B - 36 cząsteczek ATP
G - 38 cząsteczek ATP
5. Tlen jest uwalniany w:
A – ciemna faza fotosyntezy
B – jasna faza fotosyntezy
B – glikoliza beztlenowa
G – glikoliza tlenowa
6. Glikoliza beztlenowa przebiega:
A – w cytoplazmie
B – w mitochondriach
B – w układzie pokarmowym
G – na rybosomach
7. W procesie metabolizmu energetycznego nie powstają:
A – glikogen
B – woda
B – dwutlenek węgla
G – ATP
8. Reakcje fotosyntezy, które naprawdę wymagają światła, to:
A – absorpcja dwutlenku węgla
B – synteza glukozy
B – synteza ATP i NADP*H
G – tworzenie skrobi
9. Fotolizę wody przeprowadza się:
A – w lekkiej fazie fotosyntezy
B - w ciemnej fazie fotosyntezy
B – z glikolizą beztlenową
G – podczas tlenowej glikolizy
10. Sekwencja aminokwasów w cząsteczkach hemoglobiny krowiej i ludzkiej:
Odp. - bez różnicy
B – są różnice
B – zasadniczo inna konstrukcja
G – różne aminokwasy
Metabolizm i energia, czyli metabolizm, - zespół przemian chemicznych i fizycznych substancji i energii zachodzących w żywym organizmie i zapewniających jego żywotną aktywność. Metabolizm materii i energii stanowi jedną całość i podlega prawu zachowania materii i energii.
Metabolizm składa się z procesów asymilacji i dysymilacji. Asymilacja (anabolizm)- proces wchłaniania substancji przez organizm, podczas którego zużywana jest energia. Dysymilacja (katabolizm)- proces rozkładu kompleksu związki organiczne, co następuje wraz z uwolnieniem energii.
Jedynym źródłem energii dla organizmu człowieka jest utlenianie substancji organicznych dostarczanych z pożywieniem. Kiedy produkty spożywcze rozkładają się na końcowe elementy – dwutlenek węgla i wodę – uwalniana jest energia, której część trafia do organizmu Praca mechaniczna, wykonywana przez mięśnie, pozostała część wykorzystywana jest do syntezy bardziej złożonych związków lub gromadzi się w specjalnych związkach wysokoenergetycznych.
Związki makroergiczne to substancje, których rozkładowi towarzyszy wyzwolenie dużej ilości energii. W organizmie człowieka rolę związków wysokoenergetycznych pełni kwas adenozynotrójfosforowy (ATP) i fosforan kreatyny (CP).
METABOLIZM BIAŁEK.
Białka(białka) to związki wielkocząsteczkowe zbudowane z aminokwasów. Funkcje:
Funkcja strukturalna lub plastyczna jest to, że białka są najważniejsze część integralna wszystkie komórki i struktury międzykomórkowe. Katalityczny lub enzymatyczny Funkcją białek jest ich zdolność do przyspieszania reakcji biochemicznych w organizmie.
Funkcja ochronna białka objawiają się tworzeniem ciał odpornościowych (przeciwciał), gdy do organizmu dostanie się obce białko (na przykład bakteria). Ponadto białka wiążą toksyny i trucizny dostające się do organizmu, zapewniają krzepnięcie krwi i zatrzymują krwawienie w przypadku ran.
Funkcja transportowa wiąże się z przenoszeniem wielu substancji. Najważniejszą funkcją białek jest przekazywanie właściwości dziedziczne , w którym nukleoproteiny odgrywają wiodącą rolę. Istnieją dwa główne typy kwasów nukleinowych: kwasy rybonukleinowe(RNA) i kwasy deoksyrybonukleinowe (DNA).
Funkcja regulacyjna białka mają na celu utrzymanie stałych biologicznych w organizmie.
Rola energetyczna Białka odpowiadają za dostarczanie energii dla wszystkich procesów życiowych zachodzących w organizmie zwierząt i człowieka. Podczas utleniania 1 g białka uwalniana jest średnio energia równa 16,7 kJ (4,0 kcal).
Zapotrzebowanie na białko. Organizm stale rozkłada i syntetyzuje białka. Jedynym źródłem syntezy nowych białek są białka żywności. W przewodzie pokarmowym białka są rozkładane przez enzymy na aminokwasy i wchłaniane w jelicie cienkim. Z aminokwasów i prostych peptydów komórki syntetyzują własne białko, charakterystyczne tylko dla danego organizmu. Białka nie można zastąpić innymi składnikami odżywczymi, ponieważ ich synteza w organizmie możliwa jest wyłącznie z aminokwasów. Jednocześnie białko może zastąpić tłuszcze i węglowodany, czyli zostać wykorzystane do syntezy tych związków.
Wartość biologiczna białek. Niektóre aminokwasy nie mogą być syntetyzowane w organizmie człowieka i muszą być dostarczane z pożywieniem w postaci gotowej. Te aminokwasy są powszechnie nazywane niezastąpiony lub jest to niezwykle konieczne. Należą do nich: walina, metionina, treonina, leucyna, izoleucyna, fenyloalanina, tryptofan i lizyna, a u dzieci także arginina i histydyna. Brak niezbędnych kwasów w pożywieniu prowadzi do zaburzeń metabolizmu białek w organizmie. Niezbędne aminokwasy są syntetyzowane głównie w organizmie.
Białka zawierające wszystko niezbędny zestaw nazywają się aminokwasy biologicznie kompletny. Największą wartością biologiczną białek jest mleko, jaja, ryby i mięso. Białka z niedoborami biologicznymi to takie, którym brakuje co najmniej jednego aminokwasu, którego organizm nie może syntetyzować. Niekompletne białka to białka kukurydzy, pszenicy i jęczmienia.
Bilans azotowy. Bilans azotowy to różnica pomiędzy ilością azotu zawartego w pożywieniu człowieka a jego poziomem w wydalinach.
Bilans azotowy- stan, w którym ilość wydalonego azotu jest równa ilości wprowadzonej do organizmu. Bilans azotowy obserwuje się u zdrowej osoby dorosłej.
Dodatni bilans azotowy- stan, w którym ilość azotu w wydzielinach organizmu jest znacznie mniejsza niż jego zawartość w pożywieniu, czyli obserwuje się zatrzymywanie azotu w organizmie. Dodatni bilans azotowy obserwuje się u dzieci ze względu na wzmożony wzrost, u kobiet w czasie ciąży, podczas intensywnych treningów sportowych prowadzących do rozrostu tkanki mięśniowej, podczas gojenia się rozległych ran czy rekonwalescencji po poważnych chorobach.
Niedobór azotu(ujemny bilans azotowy) obserwuje się, gdy ilość uwolnionego azotu jest większa niż jego zawartość w pożywieniu trafiającym do organizmu. Ujemny azotrównowagę obserwuje się podczas głodu białkowego, stanów gorączkowych i zaburzeń neuroendokrynnej regulacji metabolizmu białek.
Rozkład białek i synteza mocznika. Najważniejszymi azotowymi produktami rozkładu białek wydalanymi z moczem i potem są mocznik, kwas moczowy i amoniak.
METABOLIZM TŁUSZCZÓW.
Tłuszcze są podzielone NA proste lipidy(tłuszcze neutralne, woski), złożone lipidy(fosfolipidy,glikolipidy, sulfolipidy) i steroidy(cholesterol iitp.). Większość lipidów w organizmie człowieka stanowią tłuszcze obojętne. Tłuszcze neutralne Pożywienie człowieka jest ważnym źródłem energii. Podczas utleniania 1 g tłuszczu uwalniane jest 37,7 kJ (9,0 kcal) energii.
Dzienne zapotrzebowanie osoby dorosłej na tłuszcze neutralne wynosi 70-80 g, dla dzieci w wieku 3-10 lat - 26-30 g.
Tłuszcze neutralne energetycznie można zastąpić węglowodanami. Istnieją jednak nienasycone kwasy tłuszczowe - linolowy, linolenowy i arachidonowy, które muszą koniecznie znajdować się w diecie człowieka, nazywa się je Nie wymienne pogrubione kwasy.
Tłuszcze obojętne wchodzące w skład pożywienia i tkanek ludzkich reprezentowane są głównie przez trójglicerydy zawierające kwasy tłuszczowe - palmitynowy,stearynowy, oleinowy, linolowy i linolenowy.
Wątroba odgrywa ważną rolę w metabolizmie tłuszczów. Wątroba jest głównym narządem, w którym zachodzi tworzenie ciał ketonowych (kwas beta-hydroksymasłowy, kwas acetooctowy, aceton). Ciała ketonowe służą jako źródło energii.
Fosfo- i glikolipidy występują we wszystkich komórkach, ale głównie w komórki nerwowe. Wątroba jest praktycznie jedynym narządem utrzymującym poziom fosfolipidów we krwi. Cholesterol i inne steroidy można pozyskać z pożywienia lub syntetyzować w organizmie. Głównym miejscem syntezy cholesterolu jest wątroba.
W tkance tłuszczowej tłuszcz obojętny odkłada się w postaci trójglicerydów.
Tworzenie tłuszczów z węglowodanów. Nadmierne spożycie węglowodanów z pożywienia prowadzi do odkładania się tłuszczu w organizmie. Zwykle u ludzi 25-30% węglowodanów w pożywieniu przekształca się w tłuszcze.
Tworzenie tłuszczów z białek. Białka są tworzywami sztucznymi. Tylko w ekstremalnych okolicznościach białka wykorzystuje się do celów energetycznych. Konwersja białka do kwasów tłuszczowych najprawdopodobniej zachodzi poprzez tworzenie węglowodanów.
METABOLIZM WĘGLOWODANÓW.
Biologiczna rola węglowodanów dla organizmu człowieka wynika przede wszystkim z ich funkcji energetycznej. Wartość energetyczna 1 g węglowodanów wynosi 16,7 kJ (4,0 kcal). Węglowodany są bezpośrednim źródłem energii dla wszystkich komórek organizmu i pełnią funkcje plastyczne i wspomagające.
Dzienne zapotrzebowanie osoby dorosłej na węglowodany wynosi ok 0,5 kg. Główna ich część (około 70%) ulega utlenieniu w tkankach do wody i dwutlenku węgla. Około 25-28% glukozy w diecie przekształca się w tłuszcz, a tylko 2-5% z niej jest syntetyzowane w glikogen – węglowodan rezerwowy organizmu.
Jedyną formą węglowodanów, która może zostać wchłonięta, są monosacharydy. Wchłaniają się głównie w jelicie cienkim i wraz z krwią transportowane są do wątroby i tkanek. Glikogen jest syntetyzowany z glukozy w wątrobie. Proces ten nazywa się glikogeneza. Glikogen można rozłożyć na glukozę. Zjawisko to nazywa się glikogenoliza. W wątrobie możliwe jest nowe powstawanie węglowodanów z produktów ich rozkładu (kwas pirogronowy lub mlekowy), a także z produktów rozkładu tłuszczów i białek (ketokwasy), co określa się jako glikoneogeneza. Glikogeneza, glikogenoliza i glikoneogeneza to ściśle ze sobą powiązane procesy zachodzące w wątrobie, zapewniające optymalny poziom cukru we krwi.
W mięśniach równieżW wątrobie syntezowany jest glikogen. Rozkład glikogenu jest jednym ze źródeł energii potrzebnej do skurczu mięśni. Kiedy glikogen mięśniowy ulega rozkładowi, proces przebiega do powstania kwasu pirogronowego i mlekowego. Proces ten nazywa się glikoliza. W fazie spoczynku resynteza glikogenu zachodzi z kwasu mlekowego w tkance mięśniowej.
Mózg zawiera niewielkie zapasy węglowodanów i wymaga stałego dostarczania glukozy. Glukoza w tkance mózgowej ulega w przeważającej mierze utlenieniu, a niewielka jej część przekształca się w kwas mlekowy. Wydatek energetyczny mózgu pokrywany jest wyłącznie przez węglowodany. Spadkowi dopływu glukozy do mózgu towarzyszą zmiany w procesach metabolicznych Tkanka nerwowa i upośledzoną pracę mózgu.
Tworzenie węglowodanów z białek i tłuszczów (glikoneogeneza). W wyniku przemian aminokwasów powstaje kwas pirogronowy, podczas utleniania kwasów tłuszczowych powstaje acetylokoenzym A, który można przekształcić w kwas pirogronowy, prekursor glukozy. to jest najważniejsze wspólna ścieżka biosynteza węglowodanów.
Istnieje ścisły fizjologiczny związek pomiędzy dwoma głównymi źródłami energii – węglowodanami i tłuszczami. Wzrost poziomu glukozy we krwi zwiększa biosyntezę trójglicerydów i ogranicza rozkład tłuszczów w tkance tłuszczowej. Mniej wolnych kwasów tłuszczowych dostaje się do krwi. Jeśli wystąpi hipoglikemia, proces syntezy trójglicerydów zostaje zahamowany, rozkład tłuszczów ulega przyspieszeniu, a we krwi duże ilości dostarczane są wolne kwasy tłuszczowe.
WYMIANA WODA-SÓL.
Wszystkie procesy chemiczne i fizykochemiczne zachodzące w organizmie zachodzą w środowisko wodne. Woda pełni w organizmie następujące ważne funkcje: Funkcje: 1) służy jako rozpuszczalnik dla żywności i metabolizmu; 2) transportuje substancje w nim rozpuszczone; 3) zmniejsza tarcie pomiędzy stykającymi się powierzchniami w ciele człowieka; 4) uczestniczy w regulacji temperatury ciała dzięki dużej przewodności cieplnej i wysokiemu ciepłu parowania.
Całkowita zawartość wody w organizmie dorosłego człowieka wynosi 50 —60% od swojej masy, to znaczy sięga 40–45 l.
Zwyczajowo dzieli się wodę na wewnątrzkomórkową, wewnątrzkomórkową (72%) i zewnątrzkomórkową, zewnątrzkomórkową (28%). Woda pozakomórkowa znajduje się wewnątrz łożyska naczyniowego (jako składnik krwi, limfy, płynu mózgowo-rdzeniowego) oraz w przestrzeni międzykomórkowej.
Woda dostaje się do organizmu poprzez przewód pokarmowy w postaci cieczy lub wody zawartej w postaci gęstejprodukty żywieniowe. Część wody powstaje w organizmie podczas procesów metabolicznych.
Gdy w organizmie jest nadmiar wody, to tak ogólne nadmierne nawodnienie(zatrucie wody), gdy brakuje wody, metabolizm zostaje zakłócony. Do tego stanu prowadzi utrata 10% wody odwodnienie(odwodnienie), śmierć następuje po utracie 20% wody.
Wraz z wodą do organizmu dostają się także minerały (sole). W pobliżu 4% powinna być sucha masa pożywienia związki mineralne.
Ważną funkcją elektrolitów jest ich udział w reakcjach enzymatycznych.
Sód zapewnia stałość ciśnienia osmotycznego płynu pozakomórkowego, uczestniczy w tworzeniu potencjału błony bioelektrycznej oraz w regulacji stanu kwasowo-zasadowego.
Potas zapewnia ciśnienie osmotyczne płynu wewnątrzkomórkowego, stymuluje powstawanie acetylocholiny. Brak jonów potasu hamuje procesy anaboliczne w organizmie.
Chlor Jest także najważniejszym anionem płynu zewnątrzkomórkowego, zapewniającym stałe ciśnienie osmotyczne.
Wapń i fosfor występują głównie w tkance kostnej (ponad 90%). Zawartość wapnia w osoczu i krwi jest jedną ze stałych biologicznych, gdyż nawet niewielkie zmiany w poziomie tego jonu mogą prowadzić do poważnych konsekwencji dla organizmu. Spadek poziomu wapnia we krwi powoduje mimowolne skurcze mięśni, drgawki, a śmierć następuje w wyniku zatrzymania oddechu. Zwiększeniu zawartości wapnia we krwi towarzyszy zmniejszenie pobudliwości tkanki nerwowej i mięśniowej, pojawienie się niedowładu, porażenia i powstawania kamieni nerkowych. Wapń jest niezbędny do budowy kości, dlatego musi być dostarczany do organizmu w odpowiednich ilościach wraz z pożywieniem.
Fosfor uczestniczy w metabolizmie wielu substancji, gdyż wchodzi w skład związków wysokoenergetycznych (np. ATP). Bardzo ważne ma złogi fosforu w kościach.
Żelazo wchodzi w skład hemoglobiny i mioglobiny, które odpowiadają za oddychanie tkanek, a także enzymów biorących udział w reakcjach redoks. Niedostateczna podaż żelaza w organizmie zakłóca syntezę hemoglobiny. Zmniejszenie syntezy hemoglobiny prowadzi do anemii (niedokrwistości). Dzienne zapotrzebowanie na żelazo osoby dorosłej wynosi 10-30 mcg.
Jod występuje w organizmie w małych ilościach. Jednak jego znaczenie jest ogromne. Wynika to z faktu, że jod jest częścią hormonów tarczycy, które mają wyraźny wpływ na wszystkie procesy metaboliczne, wzrosti rozwój organizmu.
Edukacja i zużycie energii.
Energia powstająca podczas rozkładu substancji organicznych gromadzi się w postaci ATP, którego ilość w tkankach organizmu utrzymuje się na stałym poziomie wysoki poziom. ATP znajduje się w każdej komórce ciała. Największa ilość występuje w mięśniach szkieletowych - 0,2-0,5%. Każda aktywność komórki zawsze pokrywa się dokładnie w czasie z rozkładem ATP.
Zniszczone cząsteczki ATP muszą zostać przywrócone. Dzieje się tak dzięki energii uwalnianej podczas rozkładu węglowodanów i innych substancji.
Ilość energii wydatkowanej przez organizm można ocenić na podstawie ilości ciepła oddawanego do środowiska zewnętrznego.
Metody pomiaru wydatku energetycznego (kalorymetria bezpośrednia i pośrednia).
Współczynnik oddechowy.
Kalorymetria bezpośrednia opiera się na bezpośrednim określeniu ciepła wydzielanego podczas życia organizmu. Osoba umieszczana jest w specjalnej komorze kalorymetrycznej, w której uwzględniana jest cała ilość ciepła oddanego przez organizm ludzki. Ciepło wytworzone przez ciało jest pochłaniane przez wodę przepływającą systemem rur ułożonych pomiędzy ścianami komory. Metoda jest bardzo uciążliwa i może być stosowana w specjalnych instytucjach naukowych. Dzięki temu znajdują szerokie zastosowanie w medycynie praktycznej. metoda pośrednia kalorymetria. Istota tej metody polega na tym, że w pierwszej kolejności określa się objętość wentylacji płuc, a następnie ilość pochłoniętego tlenu i uwolnionego dwutlenku węgla. Nazywa się stosunek objętości uwolnionego dwutlenku węgla do objętości pochłoniętego tlenu współczynnik oddechowy . Wartość współczynnika oddechowego można wykorzystać do oceny charakteru substancji utlenionych w organizmie.
Po utlenieniu współczynnik oddechowy węglowodanów wynosi 1 ponieważ do całkowitego utlenienia 1 cząsteczki glukoza Aby dotrzeć do dwutlenku węgla i wody potrzeba 6 cząsteczek tlenu, a uwalnia się 6 cząsteczek dwutlenku węgla:
С 6 Н12О 6 +60 2 =6С0 2 +6Н 2 0
Współczynnik oddechowy dla utleniania białek wynosi 0,8, dla utleniania tłuszczu - 0,7.
Wyznaczanie zużycia energii poprzez wymianę gazową. Ilośćciepło wydzielające się w organizmie po zużyciu 1 litra tlenu - kaloryczny odpowiednik tlenu - zależy od utleniania jakich substancji stosuje się tlen. Odpowiednik kaloryczny tlen podczas utleniania węglowodanów jest równa 21,13 kJ (5,05 kcal), białka— 20,1 kJ (4,8 kcal), tłuszcz - 19,62 kJ (4,686 kcal).
Zużycie energii u ludzi określa się w następujący sposób. Osoba oddycha przez 5 minut przez ustnik umieszczony w ustach. Ustnik połączony z woreczkiem wykonanym z gumowanej tkaniny posiada zawory Oni są ułożone w ten sposób Co człowiek oddycha swobodnie atmosferyczny powietrze i wydycha powietrze do worka. Używanie gazu godziny zmierzyć objętość wydychanego powietrza powietrze. Wskaźniki analizatora gazów określają procentową zawartość tlenu i dwutlenku węgla w powietrzu wdychanym i wydychanym przez osobę. Następnie oblicza się ilość pochłoniętego tlenu i uwolnionego dwutlenku węgla, a także współczynnik oddechowy. Korzystając z odpowiedniej tabeli, na podstawie współczynnika oddechowego określa się kaloryczny odpowiednik tlenu i określa zużycie energii.
Podstawowa przemiana materii i jej znaczenie.
BX — minimalna ilość energia niezbędna do utrzymania normalnego funkcjonowania organizmu w stanie całkowitego odpoczynku, z wyłączeniem wszelkich wpływów wewnętrznych i zewnętrznych, które mogłyby zwiększyć poziom procesów metabolicznych. Podstawową przemianę materii określa się rano na czczo (12-14 godzin po ostatnim posiłku), w pozycji leżącej, przy całkowitym rozluźnieniu mięśni, w komfortowych warunkach temperaturowych (18-20°C). Podstawowy metabolizm wyraża się ilością energii uwalnianej przez organizm (kJ/dzień).
W stanie całkowitego spokoju fizycznego i psychicznego organizm zużywa energia do: 1) stale zachodzących procesów chemicznych; 2) praca mechaniczna wykonywana przez poszczególne narządy (serce, mięśnie oddechowe, naczynia krwionośne, jelita itp.); 3) stała aktywność aparatu gruczołowo-wydzielniczego.
Podstawowy metabolizm zależy od wieku, wzrostu, masy ciała i płci. Najbardziej intensywny metabolizm podstawowy na 1 kg masy ciała obserwuje się u dzieci. Wraz ze wzrostem masy ciała wzrasta podstawowy metabolizm. Średnia podstawowa przemiana materii u zdrowej osoby wynosi ok 4,2 kJ (1 kcal) na 1 godzinę na 1 kg masy ciała ciało.
Pod względem zużycia energii w spoczynku tkanki organizmu są niejednorodne. Narządy wewnętrzne zużywają energię aktywniej, tkanka mięśniowa mniej aktywnie.
Intensywność podstawowej przemiany materii w tkance tłuszczowej jest 3 razy mniejsza niż w pozostałej części masy komórkowej organizmu. Szczupli ludzie wytwarzają więcej ciepła na kilogram masy ciałamasa ciała niż pełna.
Kobiety mają niższy podstawowy metabolizm niż mężczyźni. Wynika to z faktu, że kobiety mają mniejszą masę i powierzchnię ciała. Zgodnie z regułą Rubnera podstawowa przemiana materii jest w przybliżeniu proporcjonalna do powierzchni ciała.
Stwierdzono sezonowe wahania wartości podstawowej przemiany materii – wiosną zwiększała się ona, a zimą zmniejszała. Aktywność mięśni powoduje wzrost metabolizmu proporcjonalnie do ciężkości wykonywanej pracy.
Znaczące zmiany w podstawowej przemianie materii spowodowane są dysfunkcjami narządów i układów organizmu. Wraz ze zwiększoną czynnością tarczycy, malarią, durem brzusznym, gruźlicą, której towarzyszy gorączka, wzrasta podstawowy metabolizm.
Wydatek energetyczny podczas aktywności fizycznej.
Podczas pracy mięśni wydatek energetyczny organizmu znacznie wzrasta. Ten wzrost kosztów energii stanowi wzrost pracy, który jest tym większy, im bardziej intensywna jest praca.
W porównaniu do snu, wydatek energetyczny wzrasta 3-krotnie podczas powolnego chodzenia i ponad 40-krotnie podczas biegu na krótkich dystansach podczas zawodów.
Podczas krótkotrwałych ćwiczeń energia jest zużywana poprzez utlenianie węglowodanów. Podczas długotrwałego obciążenia mięśni organizm rozkłada głównie tłuszcze (80% całości). wymagana energia). U wytrenowanych sportowców energia skurczów mięśni jest dostarczana wyłącznie poprzez utlenianie tłuszczu. Dla osoby wykonującej pracę fizyczną koszty energii rosną proporcjonalnie do intensywności pracy.
ODŻYWIANIE.
Uzupełnienie kosztów energii organizmu następuje z powodu składniki odżywcze. Pożywienie powinno zawierać białka, węglowodany, tłuszcze, sole mineralne i witaminy w małych ilościach i we właściwych proporcjach. Strawnośćskładniki odżywcze zależąz Cechy indywidulane i stan organizmu, od ilości i jakości pożywienia, stosunek różnych składniki to sposób przygotowania. Pokarmy roślinne są mniej strawne niż produkty zwierzęce, ponieważ pokarmy roślinne zawierają więcej błonnika.
Dieta białkowa wspomaga wchłanianie i strawność składników odżywczych. Kiedy w pożywieniu dominują węglowodany, wchłanianie białek i tłuszczów jest zmniejszone. Zastąpienie produktów roślinnych produktami pochodzenia zwierzęcego usprawnia procesy metaboliczne w organizmie. Jeżeli zamiast roślinnych podasz białka z produktów mięsnych lub mlecznych, a zamiast żytniego chleb pszenny, strawność produktów spożywczych znacząco wzrośnie.
Zatem, aby zapewnić prawidłowe odżywianie człowieka, należy wziąć pod uwagę stopień wchłaniania pokarmów przez organizm. Ponadto żywność musi koniecznie zawierać wszystkie niezbędne (niezbędne) składniki odżywcze: białka i aminokwasy, witaminy,wysokonienasycone kwasy tłuszczowe, minerały i wodę.
Większość pożywienia (75-80%) składa się z węglowodanów i tłuszczów.
Dieta- ilość i skład produktów spożywczych potrzebnych osobie w ciągu dnia. Musi uzupełniać dobowy wydatek energetyczny organizmu i zawierać w wystarczającej ilości wszystkie składniki odżywcze.
Aby sporządzić racje żywnościowe, należy znać zawartość białek, tłuszczów i węglowodanów w żywności oraz ich wartość energetyczną. Dzięki tym danym możliwe jest stworzenie diety dla człowieka opartej na naukowych podstawach w różnym wieku, płeć i zawód.
Dieta i jej znaczenie fizjologiczne. Konieczne jest przestrzeganie określonej diety i jej prawidłowa organizacja: stałe godziny posiłków, odpowiednie odstępy między nimi, rozkład codziennej diety w ciągu dnia. Należy jeść zawsze o określonej porze, co najmniej 3 razy dziennie: śniadanie, obiad i kolację. Wartość energetyczna śniadania powinna stanowić około 30% całej diety, obiadu – 40-50%, a kolacji – 20-25%. Zaleca się spożywanie kolacji na 3 godziny przed snem.
Prawidłowe odżywianie zapewnia prawidłowy rozwój fizyczny i aktywność umysłową, zwiększa wydolność, reaktywność i odporność organizmu na wpływy środowiska.
Według nauk I.P. Pawłowa o odruchy warunkowe organizm ludzki przystosowuje się do określonego czasu jedzenia: pojawia się apetyt i zaczynają wydzielać się soki trawienne. Odpowiednie odstępy między posiłkami zapewniają uczucie sytości w tym czasie.
Jedzenie trzy razy dziennie jest na ogół fizjologiczne. Preferowane są jednak cztery posiłki dziennie, co zwiększa wchłanianie składników odżywczych, zwłaszcza białek, nie ma uczucia głodu w przerwach między posiłkami i utrzymuje się dobry apetyt. W tym przypadku wartość energetyczna śniadania wynosi 20%, obiadu - 35%, podwieczorek - 15%, kolacji - 25%.
Zbilansowana dieta. Odżywianie uważa się za racjonalne, jeżeli zapotrzebowanie na żywność jest w pełni zaspokojone pod względem ilościowym i jakościowym, a wszelkie koszty energii są zwracane. Wspomaga prawidłowy wzrost i rozwój organizmu, zwiększa jego odporność na szkodliwe wpływy otoczenie zewnętrzne, sprzyja rozwojowi możliwości funkcjonalnych organizmu i zwiększa intensywność pracy. Racjonalne żywienie polega na kształtowaniu racji żywnościowych i diet w zależności od różnych populacji i warunków życia.
Jak już wskazano, żywienie człowieka zdrowego opiera się na całodziennych racjach pokarmowych. Dieta i dieta pacjenta nazywana jest dietą. Każdy dieta ma określone składniki diety i charakteryzuje się następującymi cechami: 1) wartość energetyczna; 2) skład chemiczny; 3) właściwości fizyczne(objętość, temperatura, konsystencja); 4) dieta.
Regulacja metabolizmu i energii.
U ludzi obserwuje się odruchowe zmiany w metabolizmie i energii w stanach przed startem i przed pracą. Sportowcy przed startem zawodów, a pracownik przed pracą odczuwają wzrost metabolizmu i temperatury ciała, zwiększenie zużycia tlenu i wydzielanie dwutlenku węgla. Może powodować odruchowe zmiany w metabolizmie, energia i procesy termiczne ludzie mają bodziec werbalny.
Wpływ nerwowy układy metaboliczne i energetyczne procesy zachodzące w organizmie przeprowadzane na kilka sposobów:
Bezpośredni wpływ system nerwowy(przez podwzgórze, nerwy odprowadzające) do tkanek i narządów;
Pośredni wpływ na układ nerwowy poprzezprzysadka mózgowa (somatotropina);
Pośredniwpływ układu nerwowego poprzez zwrotnik hormony przysadka mózgowa i gruczoły obwodowe wewnętrzne wydzielanie;
Bezpośredni wpływowynerwowy układu nerwowego (podwzgórze) na czynność gruczołów dokrewnych i za ich pośrednictwem na procesy metaboliczne w tkankach i narządach.
Głównym działem ośrodkowego układu nerwowego, który reguluje wszystkie rodzaje procesów metabolicznych i energetycznych, jest podwzgórze. Wyraźny wpływ na procesy metaboliczne i wytwarzanie ciepła wywierają gruczoły wewnętrzne wydzielanie. Hormony kory nadnerczy i tarczycy w dużych ilościach nasilają katabolizm, czyli rozkład białek.
W organizmie wyraźnie widać ścisły, wzajemnie powiązany wpływ układu nerwowego i hormonalnego na procesy metaboliczne i energetyczne. Zatem pobudzenie współczulnego układu nerwowego nie tylko ma bezpośredni wpływ stymulujący na procesy metaboliczne, ale także zwiększa wydzielanie hormonów tarczycy i nadnerczy (tyroksyny i adrenaliny). Dzięki temu metabolizm i energia ulegają dalszej poprawie. Ponadto same hormony te zwiększają napięcie współczulnego układu nerwowego. Znaczące zmiany w metabolizmie I wymiana ciepła następuje, gdy w organizmie występuje niedobór hormonów gruczołów dokrewnych. Na przykład brak tyroksyny prowadzi do zmniejszenia podstawowego metabolizmu. Dzieje się tak na skutek zmniejszenia zużycia tlenu przez tkanki i zmniejszenia wytwarzania ciepła. W rezultacie temperatura ciała spada.
Hormony gruczołów dokrewnych biorą udział w regulacji metabolizmu I energia, zmiana przepuszczalności błony komórkowe(insulina), aktywując układ enzymatyczny organizmu (adrenalina, glukagon itp.) oraz wpływ na ich biosyntezę (glikokortykoidy).
Zatem regulacja metabolizmu i energii odbywa się za pośrednictwem układu nerwowego i hormonalnego, które zapewniają adaptację organizmu do zmieniających się warunków otoczenia.
Drugą gałęzią cyklu biologicznego jest cykl destrukcji składający się z procesów niszczenia związków organicznych i przejścia pierwiastków chemicznych ze złożonych związków organicznych do prostych związków mineralnych, któremu towarzyszy wyzwolenie energii.
Procesy rozkładu rozpoczynają się w samych organizmach żywych i przebiegają równolegle do fotosyntezy. Są to procesy oddychania, w wyniku których część syntetyzowanej materii organicznej rozkłada się na produkty pierwotne – dwutlenek węgla i wodę. Ale w roślinach synteza substancji organicznych znacznie przekracza ich rozkład i ogólnie rośliny gromadzą te substancje. Pozostała część syntetyzowanej substancji – produkcja pierwotna – ulega stopniowemu utlenianiu, przechodząc z jednego poziomu troficznego na drugi. Zwierzęta, dla których rośliny są jedynym podstawowym źródłem energii chemicznej, bardzo intensywnie rozkładają materię organiczną. Końcowymi produktami tego utleniania są także dwutlenek węgla i woda.
Ale główne procesy rozkładu są związane z przekształcaniem martwych szczątków roślinnych i zwierzęcych. W ich rozkładzie bierze udział specyficzna grupa organizmów - rozkładających - grzyby, promieniowce, bakterie. NA ostatni etap martwe pozostałości organiczne rozkładane są przez mikroorganizmy (w mniejszym stopniu następuje to poprzez utlenianie abiotyczne). Wykorzystując energię chemiczną zawartą w związkach organicznych, mikroorganizmy przekształcają białka, tłuszcze i węglowodany w proste związki mineralne, które wracają do atmosfery (dwutlenek węgla, woda i amoniak) oraz do gleby (pierwiastki popiołu). Chociaż podczas tego rozkładu powstają nowe formy materii żywej w postaci ciał mikroorganizmów, całkowita ilość materii organicznej maleje, ponieważ główna jej część jest zmineralizowana.
Zespół procesów rozkładu substancji organicznych, podczas których pierwiastki chemiczne uwalniają się ze złożonych, bogatych w energię związków organicznych i ponownie tworzą prostsze i ubogie w energię związki mineralne, nazywa się mineralizacją substancji organicznych.
Szybkość niszczenia związków organicznych jest zgodna z prawami podziału na strefy geograficzne i wzrasta wraz ze wzrostem napływu energii słonecznej. Przy braku ciepła i nadmiaru wilgoci, jednoroczna ściółka roślinna nie ma czasu się rozłożyć i w krajobrazie gromadzi się nadmierna masa morwiowa, tworzą się gęste osady ściółki i torfu. W suchych warunkach o wysokim potencjale energetycznym tempo niszczenia znacznie przekracza produkcję i nie dochodzi do gromadzenia się martwej materii organicznej. Procesy produkcji i niszczenia są najbardziej zrównoważone w optymalnych warunkach ciepła i wilgoci.
W zależności od warunków klimatycznych szybkość rozkładu związków organicznych znacznie się różni. Gromadzi się nierozłożona i częściowo rozłożona część pozostałości roślinnych i zwierzęcych. M.A. Glazovskaya nazwała ten proces detrytogenezą. Jego cechy ilościowe mają istotne znaczenie geochemiczne i charakteryzują się następującymi wskaźnikami:
O1 – roczna ściółka roślinna, O2 – zielona część ściółki, O3 – ściółka leśna lub filc, stosunek O3 i O2 (wskaźnik ściółki OPI), zaproponowany przez L.E. Rodina i N.I. Bazilewicz.
OPI =O3/O2 *100%
Wskaźniki te różnią się znacznie w zależności od obszaru naturalnego. Przykładowo O1 wynosi 1 c/ha na takyrach, 10 c/ha w tundrze arktycznej, 250 c/ha w tropikalnych lasach deszczowych i 15 c/ha na suchych stepach, 20 c/ha w tropikalnych lasach deszczowych, tundrze krzewiastej – 835 c/ha. Wskaźnik ściółki charakteryzuje intensywność procesów rozkładu i wynosi 2000–5000% w tundrze krzewiastej, 100% w suchych stepach i 10% w tropikalnych lasach deszczowych.
Podczas rozkładu część pozostałości organicznych przedostaje się do próchnicy glebowej, której udział jest szczególnie duży w warunkach wystarczającego ciepła i niewielkiego niedoboru wilgoci, tj. w warunkach stepowych, gdzie zasoby próchnicy sięgają 600-1000 t/ha. W glebach lasów liściastych zasoby próchnicy wynoszą 300 t/ha, lasy tajgowe – 100 t/ha, tundra – 70 t/ha. Wartości nierozłożonych resztek roślinnych są odwrotne – na stepach 4-10 t/ha, w tajdze – 40-50 t/ha, w lasach liściastych – 10-15 t/ha. Zasoby martwej materii organicznej i rezerwa biomasy w organach roślinnych stanowią ważną rezerwę składników pokarmowych, zapewniającą odporność fauny i flory na wahania środowiska zewnętrznego w warunkach intensywnego abiogennego usuwania popiołu i składników pokarmowych azotu.
W krajobrazach leśnych (w warunkach nadmiernej wilgoci i intensywnego spływu oraz utraty składników odżywczych) podaż pierwiastków popiołu w materii żywej i ściółce, która mocno utrzymuje niezbędne pierwiastki, zapewnia pewną autonomię ( wysoki stopień zamknięcie) cyklu biologicznego. Na stepach, gdzie roślinność nie jest w stanie gromadzić zapasów żywej masy fitomasowej, a ściółka ulega szybkiemu zniszczeniu, rezerwy próchnicy stanowią rezerwę pożywienia mineralnego. Dla tych krajobrazów pewną autonomię i stabilność zapewniają rezerwy próchnicy. Gwarancją stabilności krajobrazów wilgotnych lasów równikowych, nieposiadających gęstej ściółki ani zasobów próchnicy, jest wysokie zamknięcie cyklu biologicznego i wysokie tempo rozkładu związków organicznych.
Tym samym proces mineralizacji wzbogaca krajobraz w darmową energię, której nośnikiem są naturalne wody. Stają się bardziej aktywni i osiągają ogromne wyniki praca chemiczna. Obecność darmowej energii sprawia, że krajobraz jest układem nierównowagowym, mimo to zachowuje swój wygląd przez długi czas. Tłumaczy się to nie równowagą termodynamiczną, ale stacjonarnością procesów zachodzących w krajobrazie. Stabilność krajobrazu wiąże się z faktem, że nadwyżka zużywanej energii jest w sposób ciągły uzupełniana ze środowiska w ilości kompensującej jej ubytek w krajobrazie. Zatem, krajobraz biogeniczny - samorozwijający się, samoregulujący, nierównowagowy układ stacjonarny (stabilny).(AI Perelman, N.S. Kasimov, 1999) .
Cykl niszczenia ma wiele specyficznych cech:
1. Mineralizacja ma na celu zmniejszenie złożoności i różnorodności układu, zmniejszenie ilości kompleksu informacje biologiczne ze względu na wzrost zawartości substancji nieorganicznych.
2. Rozkład związków organicznych charakteryzuje się, w przeciwieństwie do procesów ich powstawania, powtarzalnością w czasie i przestrzeni. Na przykład wody bagienne o dużej zawartości rozpuszczonych związków organicznych i intensywnej migracji żelaza i manganu są charakterystyczne dla wilgotnych warunków tropikalnych czasów współczesnych i poprzednich epok (paleozoiku i mezozoiku). Żywa materia tych epok jest inna. Jednocześnie w jednej epoce w innej obszary naturalne chemia wody naturalne, zdeterminowana procesami rozkładu związków organicznych, jest taka sama (słabo zmineralizowane i bogate w rozpuszczoną materię organiczną wody krajobrazów wilgotnych oraz słabo zasadowa klasa tlenowa wód krajobrazów półsuchych). Zatem procesy rozkładu i związana z nim migracja wody są bardziej jednolite niż procesy powstawania żywej materii. Bez względu na to, jak różnorodne są organizmy żywe, po śmierci ich szczątki zamieniają się w te same proste związki mineralne - dwutlenek węgla i wodę, a także substancje typu humus.
Procesy mineralizacji odgrywają znaczącą rolę w kształtowaniu się cech geochemicznych krajobrazu. W wyniku mineralizacji biogenna redystrybucja pierwiastków chemicznych, powstawanie określonych minerałów biogennych, zmiany skład chemiczny wody krajobrazowe.
Większość materii żywej koncentruje się nad glebą lub w górnym poziomie próchnicznym, zachodzi tu także mineralizacja pozostałości martwych. Dlatego po mineralizacji w górnej części profilu glebowego gromadzą się pierwiastki biofilne, których współczynnik absorpcji biologicznej jest większy niż 1. Pobieranie pierwiastków przez korzenie roślin następuje z całej gleby. W ten sposób rośliny pełnią rolę pompy redystrybuującej pierwiastki chemiczne, wydobywając pierwiastki biofilne z całej kolumny gleby i gromadząc je w górnym horyzoncie. Mechanizm ten stanowi negatywne biologiczne sprzężenie zwrotne w krajobrazie, przyczyniające się do stabilizacji zarówno gleby, jak i całego krajobrazu jako całości.
Mineralizacji towarzyszy powstawanie dwóch grup minerałów biogennych. Minerały z pierwszej grupy są częścią wydzielin komórkowych, szkieletu, muszli, muszli itp. Minerały te mają budowę organomorficzną, tj. zachowują kształt komórek, z których powstały. Minerały te nazywane są „biolitami”. Po śmierci żywego organizmu biolity przedostają się do mułów i gleb, gdzie tracą swoją strukturę organomorficzną i uzyskują ziemisty wygląd. Na przykład w górnych warstwach osadów aluwialnych zachowały się muszle mięczaków słodkowodnych, w dolnych warstwach zamieniają się w nagromadzenia sproszkowanego dwutlenku węgla, częściowo zachowując kształt muszli. Tkanki wielu roślin zawierają kryształy kalcytu (drewno, ziemiste wydzieliny na powierzchni liści, materiał wapienny w tkance komórkowej), które po rozkładzie wzbogacają glebę w wapń. Rośliny i okrzemki stepów i łąk górskich charakteryzują się nagromadzeniem ciał opalowych (Si2 nH2O) – fitolitarii. Po rozkładzie szczątków roślinnych opal traci wodę i strukturę organomorficzną, zamienia się w chalcedon, ponownie wytrąca się i wzbogaca glebę w dwutlenek krzemu (kwarc wtórny).
Kolejna grupa minerałów biogennych powstaje poza organizmami organizmów z produktów ich życiowej działalności. Liczne badania (Polynov B.B., M.A. Glazovskaya) zarówno prymitywnych gleb wysokich gór, jak i dobrze rozwiniętych profili glebowych dowodzą, że drobna (gliniasta) część gleb powstała w dużej mierze w wyniku rozkładu resztek organizmów, tj. Minerały ilaste występujące w glebach są pochodzenia biogennego. To prawdopodobnie wyjaśnia jedność minerałów ilastych w glebach powstałych na różnych skałach.
Tym samym w procesie rozkładu i dalszej mineralizacji dochodzi do syntezy określonych związków organicznych – humusu, określonych związków mineralnych – minerałów ilastych, a także uwolnienia najprostszych, nieograniczających związków. Procesy te prowadzą do redystrybucji pierwiastków chemicznych w litogenicznym podłożu krajobrazu. Pobieranie pierwiastków chemicznych z gleb następuje z całego profilu glebowego. Rozkład związków organicznych zachodzi głównie w górnym horyzoncie, tutaj, po mineralizacji, te pierwiastki chemiczne, które
Rozkład materii organicznej w dużej mierze determinuje kształtowanie się składu chemicznego wód gruntowych. Do wód gruntowych trafia dwutlenek węgla uwalniany podczas oddychania podziemnych części roślin i fauny podziemnej, kwasy organiczne i ich sole, a także kompleksy organiczno-mineralne i związki mineralne azotu, fosforu i siarki powstałe z produktów rozkładu. Skład kationów w wodach gruntowych odzwierciedla ich biofilowość. Na przykład w większości krajobrazów (w ich wodach) wapń dominuje nad magnezem, ponieważ współczynnik biologicznej absorpcji wapnia jest większy niż magnezu, a jest go więcej w produktach mineralizacji, dlatego więcej przedostaje się do wód gruntowych. Ogólnie rzecz biorąc, w krajobrazach o silnym nagromadzeniu materii organicznej skład wód rzecznych jest w niewielkim stopniu zależny od skał żywicielskich. To tak jakby skład chemiczny wód się uśrednił, stały się one np. bardziej jednolite. We wszystkich krajobrazach o wilgotnym klimacie są to świeże wodorowęglany wapnia. I odwrotnie, w krajobrazach ubogich w życie (pustynie, suche stepy) skład wody zależy od składu skał żywicielskich i ich rozpuszczalności. Mogą występować wody siarczanowe i miejscami chlorkowe, a wśród kationów wzrasta rola magnezu i sodu.
Zatem w różnych krajobrazach zarówno procesy biochemiczne, jak i fizykochemiczne zachodzące jednocześnie biorą udział w kształtowaniu składu chemicznego wody. Procesy te są ze sobą powiązane i współzależne. W pierwszym przypadku, pierwiastek chemiczny, przed wejściem do wód krajobrazowych, przechodzi przez organizm organizmu i przedostaje się do wody z żywej lub martwej materii organicznej, a w drugim przypadku następuje rozpuszczenie minerałów, wymiana jonów i inne reakcje, w których organizmy działają jedynie jako czynnik wpływający na zdolność wody do rozpuszczania. Obie kategorie procesów rozwijają się we wszystkich krajobrazach. Ale w niektórych przypadkach pierwsze znaczenie ma wiodące znaczenie, w innych drugie.
Wskaźniki intensywności procesów rozkładu.
Dobrym wyobrażeniem o intensywności rozkładu materii organicznej jest stosunek ściółki (O3) do zielonej części ściółki (O2)
