Diese Veröffentlichung ist die Antworten auf die Fragen der Prüfung in Biologie in der 9. Klasse des Gymnasiums. Diese Fragen werden vom Bildungsministerium der Russischen Föderation vorgeschlagen und im Bulletin of Education, der offiziellen Veröffentlichung des Ministeriums, veröffentlicht.

Die Fragen in den Tickets sind so kombiniert, dass Sie durch die richtige Detailantwort auf beide Fragen eines Tickets das Wissen der Biologie als Ganzes und nicht nur eines Teilbereichs beurteilen können. Viel Aufmerksamkeit wird solchen allgemeinen biologischen Problemen wie dem Evolutionsprozess, der Fortpflanzung tierischer und pflanzlicher Organismen, der Rolle verschiedener Gruppen lebender Organismen in Biozönosen, dem Problem der Anpassung an Lebensbedingungen usw. geschenkt.

In Schulbüchern findet man natürlich Antworten auf alle Fragen, die in den Tickets angeboten werden. Eine der Aufgaben der Autoren bestand darin, diese Suche zu erleichtern und das in verschiedenen Lehrbüchern präsentierte Wissen zu kombinieren. Die Antworten auf die Fragen enthalten Material, das etwas über den Rahmen des Schullehrplans hinausgeht, was einen Einsatz in weiterführenden Schulen mit deutlich unterschiedlichen Biologieunterrichtsprogrammen ermöglichen wird. Außerdem können sie so zukünftig zur Vorbereitung auf die Abschlussprüfungen in der Schule und auf die Aufnahmeprüfung in Biologie an Universitäten eingesetzt werden.

Ticket Nummer 1

1. Stoffwechsel und Energieumwandlung. Der Wert des Stoffwechsels im menschlichen Leben

Der Stoffwechsel besteht in der Aufnahme verschiedener Substanzen aus der äußeren Umgebung in den Körper, der Assimilation und Veränderung dieser Substanzen und der Freisetzung der gebildeten Zerfallsprodukte. Bei der Durchführung all dieser Prozesse werden viele chemische, mechanische, thermische und elektrische Phänomene beobachtet, Energie wird kontinuierlich umgewandelt: Die chemische Energie komplexer organischer Verbindungen wird bei ihrer Spaltung freigesetzt und in thermische, mechanische, elektrische Energie umgewandelt. Der Körper setzt hauptsächlich thermische und mechanische Energie frei. Es wird nur sehr wenig elektrische Energie freigesetzt, die jedoch für das Funktionieren des Nerven- und Muskelsystems unerlässlich ist. Durch die freigesetzte Energie wird bei Warmblütern eine konstante Körpertemperatur aufrechterhalten und äußerliche Arbeit verrichtet. Die Freisetzung von Energie ist auch für den Erhalt von Zellstrukturen und für die Synthese komplexer organischer Verbindungen notwendig.

Stoffwechsel und Energieumwandlung sind untrennbar miteinander verbunden. Die Stoffwechsel- und Energieprozesse in einem lebenden Organismus laufen nach einem einzigen Gesetz ab - das Gesetz der Erhaltung von Materie und Energie. In einem lebenden Organismus werden Materie und Energie nicht geschaffen und verschwinden nicht, es findet nur ihre Veränderung, Aufnahme und Freisetzung statt.

Der Stoffwechsel im Körper besteht aus Prozessen Assimilation(die Bildung komplexer Substanzen aus einfachen) und Dissimilation(Zerfall von Stoffen). Im Prozess der Assimilation (oder des plastischen Austauschs) werden komplexe organische Substanzen gebildet, die Teil der verschiedenen Strukturen des Körpers sind. Im Prozess der Dissimilation (oder des Energiestoffwechsels) werden komplexe organische Substanzen abgebaut und in einfachere umgewandelt. In diesem Fall wird die für das normale Funktionieren des Körpers notwendige Energie freigesetzt.

Der Stoffwechsel im Körper ist ein einziger Prozess, der die Umwandlung verschiedener Stoffe miteinander verbindet: Beispielsweise können Proteine ​​zu Fetten und Kohlenhydraten und Fette zu Kohlenhydraten werden.

Proteine ​​gelangen mit der Nahrung in den menschlichen Körper, im Verdauungskanal werden sie unter dem Einfluss von Enzymen in Aminosäuren zerlegt, die im Dünndarm ins Blut aufgenommen werden. Dann werden in den Zellen aus Aminosäuren ihre eigenen Proteine ​​​​synthetisiert, die für diesen Organismus charakteristisch sind. Einige der Aminosäuren werden jedoch zersetzt und Energie wird freigesetzt (der Abbau von 1 g Protein setzt 17,6 kJ oder 4,1 kcal Energie frei).

Die Endprodukte des Proteinabbaus sind Wasser, Kohlendioxid, Ammoniak, Harnstoff und einige andere. Ammoniak (als Ammoniumsulfat) und Harnstoff werden über die Harnwege aus dem Körper ausgeschieden. Bei eingeschränkter Nierenfunktion reichern sich diese stickstoffhaltigen Substanzen im Blut an und vergiften den Körper. Eiweiße werden im Körper nicht abgelagert, es gibt keine „Eiweißdepots“ im Körper. Bei Erwachsenen sind Auf- und Abbau von Proteinen ausgeglichen, im Kindesalter überwiegt die Synthese.

Funktionen Proteine im Körper sind sehr vielfältig: plastisch (ca. 50 % der Proteine ​​in den Zellen), regulierend (viele Hormone sind Proteine), enzymatisch (Enzyme sind biologische Katalysatoren proteinartiger Natur, sie erhöhen die Geschwindigkeit biochemischer Reaktionen erheblich), Energie (Proteine sind eine Energiereserve im Körper, die bei Kohlenhydrat- und Fettmangel gebraucht wird), Transport (Hämoglobin transportiert Sauerstoff), kontraktil (Aktin und Myosin im Muskelgewebe). Der tägliche Bedarf des Menschen an Proteinen liegt bei etwa 100–118 g.

Die wichtigste Energiequelle im Körper ist Kohlenhydrate. Der Abbau von 1 g Glukose setzt die gleiche Energiemenge frei wie der Abbau von 1 g Proteinen (17,6 kJ oder 4,1 kcal), jedoch laufen die Prozesse der Kohlenhydratoxidation viel einfacher und schneller ab als die Proteinoxidation. Polysaccharide, die mit der Nahrung in den Verdauungstrakt gelangen, werden zu Monomeren (Glukose) abgebaut. Glukose wird ins Blut aufgenommen. Im Blut wird die Glukosekonzentration aufgrund der Hormone der Bauchspeicheldrüse - Insulin und Glukagon - auf einem konstanten Niveau von 0,08-0,12% gehalten. Insulin wandelt überschüssige Glukose in Glykogen („tierische Stärke“) um, das in Leber und Muskeln gespeichert wird. Glucagon hingegen wandelt Glykogen in Glucose um, wenn sein Gehalt im Blut abnimmt. Bei Insulinmangel entwickelt sich eine schwere Krankheit - Diabetes. Die Endprodukte des Kohlenhydratabbaus sind Wasser und Kohlendioxid. Der Tagesbedarf eines Menschen an Kohlenhydraten liegt bei etwa 500 g.

Bedeutung fett für den Körper liegt darin, dass sie eine der wichtigsten Energiequellen sind (der Abbau von 1 g Fett setzt 38,9 kJ oder 9,3 kcal Energie frei). Darüber hinaus erfüllen Fette im Körper schützende, stoßdämpfende, plastische Funktionen, sie sind eine Wasserquelle. Fette werden in Reserve gespeichert (hauptsächlich im Unterhautgewebe). Im Verdauungstrakt werden Fette in Glycerin und Fettsäuren zerlegt. Fette werden in die Lymphe aufgenommen. Während der Dissimilation werden sie zu Wasser und Kohlendioxid oxidiert. Der tägliche Bedarf des Menschen an Fetten liegt bei etwa 100 g.

Auch der Stoffwechsel spielt eine wichtige Rolle im Körper. Wasser und Mineralsalze. Wasser ist ein universelles Lösungsmittel, alle Reaktionen in Zellen finden in einem wässrigen Medium statt. Tagsüber verliert eine Person etwa 2,5 Liter Wasser (mit Urin, Schweiß, Atmung), daher beträgt der tägliche Wasserverbrauch 2,5–3 Liter. Mineralsalze sind für das normale Funktionieren aller Körpersysteme notwendig. Sie sind Teil aller Gewebe, nehmen an den Prozessen des plastischen Stoffwechsels teil, sind notwendig für die Synthese von Hämoglobin, Magensaft, für die Entwicklung des Bewegungsapparates und des Nervensystems usw. Der Bedarf des Körpers an Phosphor, Calcium, Natrium, Chlor und Kalium ist am größten, aber auch viele andere Elemente (Kupfer, Magnesium, Eisen, Zink, Brom etc.) werden in geringen Mengen benötigt.

Stoffwechsel ist ohne Beteiligung nicht möglich Vitamine. Dies sind organische Substanzen, die vom Körper in sehr geringen Mengen (manchmal - Hundertstel Milligramm pro Tag) benötigt werden. Vitamine sind oft als Coenzyme in der Zusammensetzung von Enzymen enthalten, fördern die Wirkung von Hormonen, erhöhen die Widerstandskraft des Körpers gegen widrige Umweltbedingungen. Zu den wichtigsten Vitaminen gehören die Vitamine C, A, D und Gruppe B. Bei einem Mangel an dem einen oder anderen Vitamin entwickelt sich eine Hypovitaminose, bei einem Überschuss eine Hypervitaminose.

Kunststoff- und Energiebörsen sind miteinander verbunden. Im Prozess des Stoffwechsels wird kontinuierlich Energie erzeugt, die auch kontinuierlich für die Arbeit, die Nerventätigkeit und die Synthese von Substanzen aufgewendet wird. Die Energiequelle für eine Person sind Nährstoffe, daher ist es wichtig, dass die Nahrung alle organischen und anorganischen Verbindungen enthält, die für einen normalen Stoffwechsel notwendig sind. Die dabei entstehenden Stoffwechselendprodukte werden über Lunge, Darm, Haut und Nieren aus dem Körper ausgeschieden. Die Hauptrolle bei der Ausscheidung von Zerfallsprodukten aus dem Körper spielen die Nieren, durch die Harnstoff, Harnsäure, Ammoniumsalze entfernt werden, überschüssiges Wasser und Salze ausgeschieden werden.

Ein normaler Stoffwechsel ist die Grundlage der Gesundheit. Stoffwechselstörungen führen zu schweren Erkrankungen (Diabetes, Gicht, Übergewicht oder umgekehrt Gewichtsverlust etc.).

2. Ursachen der Evolution. Die Komplikation der Pflanzen im Evolutionsprozess

1859 schrieb Charles Darwin in seinem brillanten Werk „The Origin of Species by Means of Natural Selection, or the Preservation of Favored Breeds in the Struggle for Life“ (Der Ursprung der Arten durch natürliche Selektion oder die Erhaltung bevorzugter Rassen im Kampf ums Leben), dass die Hauptantriebskraft der Evolution die natürliche Selektion auf der Grundlage erblicher Variabilität ist.

Die Faktoren der natürlichen Selektion in der Natur sind Zuchtintensität(Je höher es ist, desto mehr Chancen hat die Art zu überleben und die Grenzen des Lebensraums zu erweitern) und Kampf um die Existenz. Der Kampf ums Dasein kann innerartlich sein, die intensivste Form des Kampfes, der jedoch selten durch Manifestationen von Grausamkeit gekennzeichnet ist, und interartisch, der erbittert sein kann. Eine andere Form des Existenzkampfes ist der Kampf gegen ungünstige Umweltbedingungen. Darwin schrieb, dass die natürliche Auslese das Überleben der geeignetsten Spezies ist. Die Anpassung erfolgt durch natürliche Auslese.

Während der Evolution der Pflanzen fanden die folgenden Ereignisse statt. BEIM archaische Ära(vor etwa 3,5 Milliarden Jahren) tauchten Blaualgen auf, die zu den Cyanobakterien gezählt werden: Sie waren ein- und mehrzellige prokaryotische Organismen, die zur Photosynthese unter Freisetzung von Sauerstoff fähig waren. Das Auftreten von Blaualgen führte zur Anreicherung der Erdatmosphäre mit Sauerstoff, der für alle aeroben Organismen notwendig ist.

BEIM Proterozoikum(vor etwa 2,6 Milliarden Jahren) von Grün- und Rotalgen dominiert. Algen sind niedere Pflanzen, deren Körper nicht in Abschnitte unterteilt ist und kein spezialisiertes Gewebe hat (ein solcher Körper wird Thallus genannt). Algen dominierten weiterhin Paläozoikum(das Alter des Paläozoikums beträgt ungefähr 570 Millionen Jahre), jedoch erscheinen in der silurischen Zeit des Paläozoikums die ältesten höheren Pflanzen - Rhinophyten (oder Psilophyten). Diese Pflanzen hatten bereits Triebe, aber noch keine Blätter und Wurzeln. Sie vermehrten sich durch Sporen und führten einen terrestrischen oder semi-aquatischen Lebensstil. In der devonischen Zeit des Paläozoikums erscheinen Moose und Farne (Moose, Schachtelhalme, Farne) und Rhinophyten und Algen dominieren die Erde. Im Devon taucht auch ein neues Reich auf – die Höheren Sporenpflanzen* – das sind Pilze, Moose und Farne. Moose haben Stängel und Blätter (Auswüchse des Stängels), aber noch keine Wurzeln; Die Funktion der Wurzeln wird von Rhizoiden übernommen - fadenförmigen Auswüchsen am Stamm. Im Entwicklungszyklus von Moosen überwiegt die haploide Generation (Gametophyt) - dies ist eine Blattmoospflanze. Die diploide Generation (Sporophyt) in ihnen ist nicht zu einer unabhängigen Existenz fähig und ernährt sich vom Gametophyten. Farne entwickeln Wurzeln; Im Zyklus ihrer Entwicklung überwiegt der Sporophyt (Blattpflanze), und der Gametophyt wird durch einen Auswuchs dargestellt - dies ist eine kleine herzförmige Platte bei Farnen oder ein Knötchen bei Bärlappen und Schachtelhalmen. In der Antike waren dies riesige baumartige Pflanzen. Die Vermehrung in höheren Sporen ist ohne Wasser unmöglich, weil. Die Befruchtung des Eies in ihnen erfolgt in Wassertröpfchen, in denen sich bewegliche männliche Gameten - Spermatozoen - auf die Eier zubewegen. Deshalb ist Wasser für höhere Sporen ein limitierender Faktor: Ohne Tropfwasser wird die Vermehrung dieser Pflanzen unmöglich.

Im Karbon (Carboniferous) treten Samenfarne auf, aus denen später, wie Wissenschaftler glauben, Gymnospermen entstanden sind. Riesige baumartige Farne dominieren den Planeten (sie haben die Kohlevorkommen gebildet), und Rhinophyten sterben in dieser Zeit vollständig aus.

In der permischen Zeit des Paläozoikums tauchten alte Gymnospermen auf. Samen- und Krautfarne dominieren in dieser Zeit, während Baumfarne aussterben. Gymnospermen sind Samenpflanzen. Sie vermehren sich durch Samen, die nicht durch die Wände des Fötus geschützt sind (Gymnospermen haben keine Blüten und Früchte). Das Erscheinen dieser Pflanzen war mit dem Aufstieg des Landes und Temperatur- und Feuchtigkeitsschwankungen verbunden. Die Vermehrung dieser Pflanzen ist nicht mehr auf Wasser angewiesen.

BEIM Mesozoikum(das Alter des Mesozoikums beträgt ungefähr 240 Millionen Jahre) Es gibt drei Perioden - Trias, Jura und Kreidezeit. Im Mesozoikum treten die modernen Gymnospermen (in der Trias) und die ersten Angiospermen (im Jura) auf. Die dominierenden Pflanzen sind Gymnospermen. Uralte Gymnospermen und Farne sterben in dieser Ära aus.

Das Auftreten von Angiospermen war mit einer Reihe von Aromorphosen verbunden. Diese Pflanzen haben eine Blüte - einen modifizierten verkürzten Spross, der für die Bildung von Sporen und Gameten geeignet ist. In der Blüte werden Bestäubung, Befruchtung, Embryo und Fötus gebildet. Samen von Angiospermen werden durch die Fruchthülle geschützt - dies trägt zu ihrer Erhaltung und Verbreitung bei. Während der sexuellen Fortpflanzung in diesen Pflanzen kommt es zu einer doppelten Befruchtung: Ein Spermium befruchtet das Ei und das zweite Spermium befruchtet die zentrale Zelle des Embryosacks, was zur Bildung eines Embryos und eines triploiden Endosperms, des Nährgewebes des Embryos, führt. Die Befruchtung erfolgt im Embryosack, der sich in der Eizelle entwickelt, geschützt durch die Wände des Eierstocks.

Unter Angiospermen gibt es Gräser, Sträucher und Bäume. Vegetative Organe (Wurzel, Stamm, Blatt) haben viele Modifikationen. Die Evolution der Angiospermen war sehr schnell. Sie zeichnen sich durch eine hohe evolutionäre Plastizität aus. Insektenbestäuber spielten eine große Rolle bei ihrer Evolution und Verbreitung. Angiospermen sind die einzige Pflanzengruppe, die komplexe vielschichtige Lebensgemeinschaften bildet. Dies trägt zu einer intensiveren Nutzung der Umwelt und der erfolgreichen Eroberung neuer Territorien bei.

BEIM KänozoikumÄra (ihr Alter beträgt ungefähr 67 Millionen Jahre), dominieren moderne Angiospermen und Gymnospermen die Erde, und höhere Sporenpflanzen unterliegen einer biologischen Regression.

Ticketnummer 2

1. Gasaustausch in Lunge und Gewebe

Zwischen dem Körper und der Umgebung findet ständig ein Gasaustausch statt: Der für die Dissimilation notwendige Sauerstoff gelangt in den Körper, und das durch die Oxidation organischer Substanzen gebildete Kohlendioxid wird aus dem Körper entfernt. Die Aufnahme von Sauerstoff und der Abtransport von Kohlendioxid erfolgt durch die Atmungsorgane. Die Atemwege sind Nasenhöhle, Nasopharynx, Kehlkopf, Luftröhre, Bronchien. Das wichtigste Atmungsorgan ist die Lunge. In den Lungenbläschen findet der Gasaustausch zwischen atmosphärischer Luft und Blut statt.

Alveolen sind Lungenbläschen, deren Wände aus einer einzigen Schicht Epithelzellen bestehen. Sie sind dicht mit Kapillaren verflochten. Die Kohlendioxidkonzentration im Blut ist höher als in der Luft und die Sauerstoffkonzentration niedriger, sodass Kohlendioxid aus dem Blut in die Lungenbläschen und Sauerstoff von den Lungenbläschen in das Blut gelangt. Der Prozess wird fortgesetzt, bis ein Gleichgewicht erreicht ist.

Im Blut verbindet sich Sauerstoff mit Hämoglobin in roten Blutkörperchen zu Oxyhämoglobin. Das Blut wird arteriell. Die Körperzellen verbrauchen ständig Sauerstoff. Daher gelangt Sauerstoff aus dem Blut in die Gewebezellen und Oxyhämoglobin wird wieder zu Hämoglobin. In Mitochondrien werden unter Verwendung von Sauerstoff organische Substanzen oxidiert (die Hauptenergiequelle im Körper sind Kohlenhydrate), Energie wird freigesetzt, die zur Synthese von ATP - einem universellen Energiespeicher in Zellen - führt.

Kohlendioxid aus den Zellen gelangt ins Blut. So wird in den Geweben der Organe arterielles Blut in venöses Blut umgewandelt. Ein Teil des Kohlendioxids reagiert mit Hämoglobin unter Bildung von Carbhämoglobin, aber das meiste Kohlendioxid (etwa 2/3) reagiert mit Plasmawasser. Diese Reaktion wird durch das Enzym Carboanhydrase katalysiert. Je nach Kohlendioxidgehalt im Blut kann dieses Enzym die Reaktion beschleunigen oder verlangsamen. Bei der Verbindung von Kohlendioxid mit Wasser entsteht Kohlensäure, die in das Kation H+ und das Anion HCO3– dissoziiert. Dieses Anion gelangt mit dem Blut in die Lunge, wo Kohlendioxid freigesetzt wird.

Bei der Reaktion mit Kohlenmonoxid (CO) bildet Hämoglobin Carboxyhämoglobin und bei der Wechselwirkung mit Stickstoffmonoxid oder einigen Arzneimitteln Methämoglobin; Diese Formen von Hämoglobin können keinen Sauerstoff binden, sodass der Tod eintreten kann. Der Hämoglobingehalt im Blut beträgt bei Männern 130-160 g / l und bei Frauen 120-140 g / l. Bei einer Abnahme des Hämoglobingehalts tritt Anämie auf - ein Zustand, bei dem das Gewebe nicht genügend Sauerstoff erhält.

Normalerweise beträgt der Gehalt an Sauerstoff, Kohlendioxid und Stickstoff in der eingeatmeten Luft 20,94 %, 0,03 % bzw. 79,03 %. In der ausgeatmeten Luft sinkt der Sauerstoffgehalt auf 16,3 % und Kohlendioxid steigt auf 4 %. Der Stickstoffgehalt ändert sich weniger (steigt auf 79,7 %).

Der Luftdurchgang durch die Lunge erfolgt durch Einatmen und Ausatmen. Das Einatmen ist eine Folge der Kontraktion der äußeren Zwischenrippenmuskeln, wodurch sich die Rippen heben. Beim Einatmen ziehen sich die Muskelfasern des Zwerchfells zusammen, die Zwerchfellwölbung wird flacher und senkt sich ab. Das Volumen der Brusthöhle nimmt aufgrund von Größenänderungen insbesondere in vertikaler Richtung zu. Die Lunge folgt den Bewegungen des Brustkorbs. Dies erklärt sich aus der Tatsache, dass die Lungen durch die Pleurahöhle von den Wänden der Brusthöhle getrennt sind - ein schlitzartiger Raum zwischen der parietalen Pleura (sie kleidet die innere Oberfläche der Brust aus) und der viszeralen Pleura (sie bedeckt die Außenfläche der Lunge). Die Pleurahöhle ist mit Pleuraflüssigkeit gefüllt. Wenn Sie einatmen, nimmt der Druck in der Pleurahöhle ab, das Lungenvolumen nimmt zu, der Druck in ihnen nimmt ab und Luft tritt in die Lunge ein. Beim Ausatmen entspannt sich die Atemmuskulatur, das Volumen der Brusthöhle nimmt ab, der Druck in der Pleurahöhle steigt leicht an, das gedehnte Lungengewebe zieht sich zusammen, der Druck steigt und Luft verlässt die Lunge. Somit tritt die Änderung des Lungenvolumens passiv auf und wird durch Änderungen des Volumens der Brusthöhle und des Drucks im Pleuraraum und innerhalb der Lunge verursacht.

Die Luftmenge, die beim ruhigen Einatmen in die Lunge eintritt und beim ruhigen Ausatmen wieder ausgeatmet wird, wird Atemzugvolumen genannt (ca. 500 cm3). Das Luftvolumen, das nach dem tiefsten Atemzug ausgeatmet werden kann, wird als Vitalkapazität der Lunge bezeichnet (ca. 3000-4500 cm3). Die Vitalkapazität der Lunge ist ein wichtiger Indikator für die menschliche Gesundheit.

2. Einzellige Pflanzen und Tiere. Merkmale des Lebensraums, der Struktur und des Lebens. Rolle in der Natur und im menschlichen Leben

Einzeller sind Organismen, deren Körper aus einer Zelle besteht. Sie können Prokaryoten (Bakterien und Blaualgen oder Cyanobakterien) sein, d.h. haben keinen formalisierten Kern (die Funktion des Kerns übernimmt ein Nukleoid - ein zu einem Ring gefaltetes DNA-Molekül), aber sie können auch Eukaryoten sein, d.h. haben einen wohlgeformten Kern.

Zu den einzelligen eukaryotischen Organismen gehören viele Grünalgen und einige andere Algen sowie alle Vertreter des Typs Protozoa. Der allgemeine Plan der Struktur und der Satz von Organellen in einzelligen Eukaryoten ähneln den Zellen vielzelliger Organismen, aber die funktionellen Unterschiede sind sehr signifikant.

Einzeller vereinen die Eigenschaften beider Zellen und eines eigenständigen Organismus. Viele Einzeller bilden Kolonien. Mehrzeller sind im Laufe der Evolution aus Einzellern entstanden.

Am einfachsten sind einzellige Blaualgen. Ihre Zellen haben keinen Zellkern und keine Plastiden, sie ähneln Bakterienzellen. Auf dieser Grundlage werden sie als Cyanobakterien klassifiziert. Pigmente (Chlorophyll, Carotin) sind darin in der äußeren Schicht des Zytoplasmas - Chromatoplasma - gelöst. Diese Algen tauchten im Archaean auf und waren die ersten Organismen auf der Erde, die während der Photosynthese Sauerstoff produzierten. Blaualgen können auch eine vielzellige Form bilden - Filamente.

Zu den einzelligen Formen der Grünalgen gehören Chlamydomonas, Chlorella und Pleurococcus. Einzellige Algen können Kolonien bilden (z. B. Volvox).

Auch Kieselalgen sind mikroskopisch kleine einzellige Algen, die Kolonien bilden können.

Einzellige Algen leben am häufigsten im Wasser (Chlamydomonas in Süßwasser und Chlorella in Süß- und Meerwasser), aber sie können auch im Boden leben (z. B. Chlorella, Kieselalgen), sie können auf der Rinde von Bäumen leben ( Pleurokokken). Einige Algen leben sogar auf der Oberfläche von Eis und Schnee (einige Chlamydomonas, zum Beispiel Schnee-Chlamydomonas). In der Antarktis bilden Kieselalgen einen dichten braunen Belag auf der Unterseite des Eises.

Einzellige Protozoen bilden ein Unterreich der Tiere. Die meisten Zellen sind einkernig, es gibt aber auch mehrkernige Formen. Auf der Membran haben viele Protozoen eine Schale oder Schale. Sie bewegen sich mit Hilfe von Bewegungsorganellen - Flagellen, Zilien, können Pseudopodien (Pseudopodien) bilden.

Die meisten Protozoen sind heterotroph. Nahrungspartikel werden in Verdauungsvakuolen verdaut. Der osmotische Druck in der Zelle wird durch kontraktile Vakuolen reguliert: Überschüssiges Wasser wird durch sie entfernt. Solche Vakuolen sind charakteristisch für Süßwasserprotozoen. Zusammen mit Wasser werden Stoffwechselprodukte aus dem Körper der Protozoen ausgeschieden. Die Hauptfunktion der Ausscheidung erfolgt jedoch über die gesamte Zelloberfläche.

Protozoen haben sowohl asexuelle als auch sexuelle Fortpflanzung.

Diese einzelligen Organismen reagieren auf Umwelteinflüsse: Sie haben positive und negative Taxis (zum Beispiel haben Infusorien-Schuhe eine negative Chemotaxis - sie bewegen sich von einem in Wasser gelegten Salzkristall weg).

Viele Protozoen können encystieren. Encystation lässt Sie widrige Bedingungen überleben und fördert die Ansiedlung von Protozoen.

Die Bedeutung einzelliger Algen in der Natur hängt direkt mit ihrer Lebensweise zusammen. Diese Organismen synthetisieren organische Stoffe, geben Sauerstoff in die Atmosphäre ab, absorbieren Kohlendioxid, sind ein Glied in der allgemeinen Nahrungskette, beteiligen sich an der Bodenbildung, der Reinigung von Gewässern und können mit anderen Organismen eine Symbiose eingehen (z Flechten-Phycobiont). Tote einzellige Kieselalgen bildeten dicke Gesteinsablagerungen - Kieselgur und auf dem Meeresgrund - Kieselalgenschlamm. Einzellige Blaualgen und Grünalgen können Wasser „aufblühen“ lassen.

Der Mensch nutzt in großem Umfang einzellige Algen und deren Stoffwechselprodukte. So wird die Fähigkeit einzelliger Grünalgen, organische Stoffe mit der gesamten Zelloberfläche aufzunehmen, zur Reinigung von Gewässern genutzt; Die Fähigkeit von Chlorella, eine große Menge an Proteinen, fetten Ölen und Vitaminen zu synthetisieren, wird in der industriellen Futtermittelproduktion genutzt. die Fähigkeit derselben Chlorella, während der Photosynthese viel Sauerstoff freizusetzen, wird zur Luftregeneration in geschlossenen Räumen (z. B. in Raumschiffen, U-Booten) genutzt. Einige Blaualgen werden als Dünger verwendet, weil. sie sind in der Lage, Stickstoff zu binden, und Algen wie Spirulina werden als Nahrungsergänzungsmittel verwendet.

Der Wert von Protozoen ist dem Wert von einzelligen Algen etwas ähnlich. Die Protozoen sind auch an der Bodenbildung beteiligt, dienen der Gewässerreinigung, tk. ernähren sich von Bakterien und verrottenden Stoffen. Viele der einfachsten sind Indikatoren für die Wasserreinheit. Die Schalen von Protozoen (Meeres-Sarkoden) bildeten Kalkablagerungen; Sie dienen auch als Indikatoren bei der Exploration von Öl und anderen Mineralien. Protozoen sind wie einzellige Algen ein wichtiges Glied im Stoffkreislauf.

Protozoen und einzellige Algen sind wichtige Objekte der wissenschaftlichen Forschung. Sie werden in zytologischen, genetischen, biophysikalischen, physiologischen und anderen Studien verwendet.

Fortsetzung folgt

* Hier hat der Autor einige Ungenauigkeiten gemacht.
1. Höhere Sporenpflanzen sind kein Königreich, sondern eine kombinierte Gruppe von Pflanzen, die keinen taxonomischen Rang haben (wie zum Beispiel Tetrapoden(Vierbeiner), d.h. alle Wirbeltiere mit vier fünffingrigen Gliedmaßen.
2. Pilze gehören nicht zum Pflanzenreich, sie sind isoliert in einem separaten Reich.
3. Am Ende des Devons erscheinen alle derzeit bekannten Pflanzenabteilungen mit Ausnahme der Angiospermen (z. B. Bryophyten, Lycopsiden, Schachtelhalme, Farne, Gymnospermen). Notiz. ed.

1 Option

1. Die Transkription während der Proteinbiosynthese in der Zelle findet statt

1. Im Kern
2. auf Ribosomen
3. Auf Kanälen von glattem ER
4. Auf den Membranen der Zisternen des Golgi-Komplexes

2. Während der Translation ist die Matrize für den Aufbau der Polypeptidkette des Proteins (at)

1. Zwei Stränge eines DNA-Moleküls
2. Einer der Stränge des DNA-Moleküls
3. mRNA-Molekül
4. entweder ein DNA-Molekül oder eine mRNA

3. Der Energieaustausch unterscheidet sich vom Kunststoffaustausch dadurch, dass beim Energieaustausch

1. Verbrauch von in ATP gespeicherter Energie
2. Energiespeicherung in makroergen Bindungen von ATP
3. Synthese von Kohlenhydraten und Lipiden
4. Synthese von Proteinen und Nukleinsäuren

4. Die Einbeziehung organischer Substanzen in den Energiestoffwechsel erfolgt nach ihrer Erschöpfung im Körper in folgender Reihenfolge:

1. Kohlenhydrate - Fette - Proteine
2. Fette - Kohlenhydrate - Proteine
3. Proteine ​​Fette Kohlenhydrate
4. Kohlenhydrate - Proteine ​​- Fette

5. Moleküle spielen die wichtigste Rolle bei der Energieversorgung der Zelle

1. NADP

6. Wenn die Nukleotidzusammensetzung der DNA ATG-GCH-TAT ist, dann ist die Nukleotidzusammensetzung der mRNA

1. TAA-CGTs-UTA
2. TAA-GCG-UTU
3. UAC-CHC-AUA
4. UAA-CHC-ATA

a) Atmen

b) Transkription;

c) Glykolyse

a) in Mitochondrien;

b) im Zytoplasma;

c) in Ribosomen

a) Glykolyse;

b) Atmung;

c) Photosynthese

a) sonnig;

b) Chemikalie;

c) thermisch

11. Transkription findet statt, wenn:

a) Photosynthese;

B) Katabolismus;

c) Anabolismus

Test zum Thema: "Stoffwechsel"

Option 2

1. Universelle Energiequelle in der Zelle:

a) Protein;

b) DNS;

c) RNA;

d) ATP

1. Dabei erfolgt der Abbau komplexer organischer Substanzen:

a) Anabolismus;

b) Katabolismus;

c) Photosynthese

1. Der Energieverbrauch entsteht dabei:

a) Anabolismus;

b) Katabolismus;

c) Glykolyse

1. Der Übersetzungsprozess während der Proteinsynthese findet statt:

a) in Ribosomen;

b) in Mitochondrien;

B) im Zellkern

1. Die Bildung von i-RNA durch „Abschreiben“ der Erbinformation nennt man:

A) Transkription;

B) Sendung;

B) Verdoppelung

1. Die Photosynthese erfordert das Vorhandensein von:

a) DNS;

b) RNA;

c) Chlorophyll

1. Die Lichtphase der Photosynthese tritt ein:

a) nur im Licht;

B) nur im Dunkeln;

c) hell und dunkel

1. Die Sauerstoffstufe des Energiestoffwechsels heißt:

a) Atmen

B) Transkription;

B) Glykolyse

1. Glykolyse findet statt:

a) in Mitochondrien;

b) im Zytoplasma;

c) in Ribosomen

1. Die Photosynthese setzt ein Nebenprodukt frei:

A) Glukose;

B) Wasser;

B) Sauerstoff

1. Energieaustausch verbraucht Energie:

a) sonnig

B) Chemikalie;

B) thermisch

3 Möglichkeit

1. Die Synthese komplexer organischer Substanzen erfolgt dabei:

a) Anabolismus;

b) Katabolismus;

c) Verdauung

2. Die Freisetzung von Energie erfolgt dabei:

a) Anabolismus;

b) Katabolismus;

c) Sendungen

3. Der Prozess der Transkription während der Proteinbiosynthese findet statt:

a) in Ribosomen;

b) in Mitochondrien;

c) im Zellkern

4. Die Bildung einer Polymerkette aus Aminosäuren heißt:

a) Transkription;

b) ausgestrahlt;

B) Verdoppelung

5. Photosynthese wird durchgeführt:

a) in Ribosomen;

b) in Chloroplasten;

B) in Mitochondrien

6. Die Dunkelphase der Photosynthese tritt ein:

a) nur im Licht;

b) nur im Dunkeln;

c) hell und dunkel

7. Die sauerstofffreie Stufe des Energiestoffwechsels heißt:

a) Atmen

b) Transkription;

c) Glykolyse

8. Sauerstoffoxidation tritt auf:

a) in Mitochondrien;

b) im Zytoplasma;

c) in Ribosomen

9. Die Bildung von Glukose aus Kohlendioxid und Wasser erfolgt, wenn:

a) Glykolyse;

b) Atmung;

c) Photosynthese

10. Photosynthese verbraucht Energie:

a) sonnig;

b) Chemikalie;

c) thermisch

11. Der Replikationsprozess ist typisch für:

a) RNA;

B) DNA;

B) Eiweiß

Test zum Thema: "Stoffwechsel".

4 Möglichkeit

1. Die ATP-Synthese beinhaltet keine solche Zellstruktur wie:

A - Zytoplasma

B - Kern

B - Mitochondrien

G - Chloroplasten

2. Anaerobe Glykolyse heißt:

B - oxidative Phosphorylierung

G - Spaltung von ATP

3. Die Endprodukte der Sauerstoffoxidation organischer Substanzen sind:

A - ATP und Wasser

B - Wasser und Kohlendioxid

D - ATP und Sauerstoff

4. Die Energie der Glukoseoxidation geht an:

A - die Bildung von Sauerstoff

B - Zerfall von Molekülen - Träger von Wasserstoff

B - ATP-Synthese, und dann vom Körper verwendet

G - Synthese von Kohlenhydraten

5. Im Prozess des Energiestoffwechsels wird nicht gebildet:

A ist Glykogen.

B - Wasser

B - Kohlendioxid

G - ATP

6. Aerobe Glykolyse geht:

A - im Zytoplasma

B - in Mitochondrien

G - auf Ribosomen

7. Das Ausgangsmaterial für die Photosynthese ist:

A - Sauerstoff und Kohlendioxid

B - Wasser und Sauerstoff

B - Kohlendioxid und Wasser

G - Kohlenhydrate

8. Die Energie angeregter Elektronen im Lichtstadium der Photosynthese wird genutzt für:

A - ATP-Synthese

B - Glukosesynthese

B - Proteinsynthese

G - Abbau von Kohlenhydraten

9. Die Bildung von Glukose aus Kohlendioxid und Wasser erfolgt, wenn:

a) Glykolyse;

b) Atmung;

c) Photosynthese

10. Photosynthese verbraucht Energie:

a) sonnig;

b) Chemikalie;

c) thermisch

Test zum Thema: "Stoffwechsel".

5 Möglichkeit

1. Photolyse von Wasser ist die Reaktion:

A - 4H + + e + O 2 \u003d 2H 2 O

B - 6CO 2 + 6 H 2 O \u003d C 6 H 12 O 6

B - 2H 2 O \u003d 4H + + 4e + O 2

G - C 6 H 12 O 6 \u003d CO 2 + H 2 O

2. In der Lichtphase findet keine Photosynthese statt:

A - die Bildung von Glukose

B - Photolyse von Wasser

B - ATP-Synthese

G - Formationen von NADP*N

3. Als Ergebnis der Photosynthese in Chloroplasten wird Folgendes gebildet:

A - Kohlendioxid und Sauerstoff

B - Glukose, ATP, Sauerstoff

B - Chlorophyll, Wasser, Sauerstoff

D - Kohlendioxid, ATP, Sauerstoff

4. Transkription ist ein Prozess:

A - Synthese von mRNA auf einem der DNA-Stränge

B - DNA-Duplikation

B - Lesen von Informationen aus i-RNA

D - Bindung von t-RNA an eine Aminosäure

5. Die Synthese von Proteinen an Ribosomen findet statt in:

A - alle existierenden Organismen

B - alle außer Pilze

B - alle außer Prokaryoten

G - Pflanzen und Tiere

6. Das Hauptereignis der Interphase ist:

A - Mutationsprozess

B - Verdoppelung des Erbguts

B - Teilung des Zellkerns

G - Reduktion des Erbguts um die Hälfte

7. Von den unten aufgeführten Zellen teilt sich die Mitose nicht:

A - befruchtete Eier

B - Streitigkeiten

B - Spermatozoen

B - Epithelzellen

8. Sauerstoff beim Atmen wird absorbiert von:

A - Tiere

B - Pflanzen

B - anaerobe Bakterien

G - A + B

9. Plastiktausch beinhaltet:

A - anaerobe Glykolyse

B - Proteinbiosynthese

B - Biosynthese von Fetten

G - B+V

10. Die Dunkelphase der Photosynthese tritt ein:

a) nur im Licht;

b) nur im Dunkeln;

c) hell und dunkel

Test zum Thema: "Stoffwechsel".

6 Möglichkeit

1. Die ATP-Synthese beinhaltet eine solche Zellstruktur wie:

A ist ein Ribosom

B - Kern

B - Mitochondrien

G - Lysosom

2. Aerobe Glykolyse heißt:

A - die Gesamtheit aller Reaktionen des Energiestoffwechsels

B - anoxischer Abbau von Glukose

B - Sauerstoffabbau von Glukose

G - Spaltung von ATP

3. Das Endprodukt der sauerstofffreien Oxidation organischer Substanzen ist:

A - ATP und Wasser

B - Sauerstoff und Kohlendioxid

B - Wasser und Kohlendioxid

G - Brenztraubensäure

4. Im Prozess der anaeroben Glykolyse,

A - 2 ATP-Moleküle

B - 4 ATP-Moleküle

B - 36 ATP-Moleküle

D - 38 ATP-Moleküle

5. Sauerstoff wird freigesetzt in:

A - dunkle Phase der Photosynthese

B - Lichtphase der Photosynthese

B - anaerobe Glykolyse

G - aerobe Glykolyse

6. Anaerobe Glykolyse geht:

A - im Zytoplasma

B - in Mitochondrien

B - im Verdauungssystem

G - auf Ribosomen

7. Im Prozess des Energiestoffwechsels wird nicht gebildet:

A ist Glykogen.

B - Wasser

B - Kohlendioxid

G - ATP

8. Reaktionen der Photosynthese, für die Licht wirklich notwendig ist, sind:

A - Absorption von Kohlendioxid

B - Glukosesynthese

B - Synthese von ATP und NADP*H

G - die Bildung von Stärke

9. Die Photolyse von Wasser wird durchgeführt:

A - in der Lichtphase der Photosynthese

B - in der Dunkelphase der Photosynthese

B - mit anaerober Glykolyse

D - mit aerober Glykolyse

10. Die Sequenz von Aminosäuren in Hämoglobinmolekülen von Kühen und Menschen:

A - unterscheiden sich nicht

B - es gibt Unterschiede

B - eine grundlegend andere Struktur

G - verschiedene Aminosäuren

Der zweite Zweig des biologischen Kreislaufs ist Zerstörungszyklus, bestehend aus den Prozessen der Zerstörung organischer Verbindungen und dem Übergang chemischer Elemente von komplexen organischen Verbindungen zu einfachen mineralischen Verbindungen, begleitet von der Freisetzung von Energie.

Die Zersetzungsprozesse beginnen in den meisten lebenden Organismen und laufen parallel zur Photosynthese. Dies sind Atmungsprozesse, bei denen ein Teil der synthetisierten organischen Stoffe in Primärprodukte - Kohlendioxid und Wasser - zerfällt. Aber in Pflanzen geht die Synthese organischer Substanzen weit über ihren Abbau hinaus, und im Allgemeinen reichern Pflanzen diese Substanzen an. Der verbleibende Teil der synthetisierten Substanz - die Primärproduktion - wird allmählich oxidiert und bewegt sich von einer trophischen Ebene zur anderen. Tiere, für die Pflanzen die einzige primäre chemische Energiequelle sind, bauen organische Stoffe sehr intensiv ab. Die Endprodukte dieser Oxidation sind ebenfalls Kohlendioxid und Wasser.

Die Hauptprozesse der Zersetzung sind jedoch mit der Umwandlung von toten Pflanzen- und Tierresten verbunden. An ihrer Zersetzung ist eine bestimmte Gruppe von Organismen beteiligt - Zersetzer - Pilze, Actinomyceten, Bakterien. In der letzten Stufe werden abgestorbene organische Reststoffe durch Mikroorganismen zersetzt (in geringerem Maße geschieht dies durch abiotische Oxidation). Mithilfe der in organischen Verbindungen enthaltenen chemischen Energie wandeln Mikroorganismen Proteine, Fette und Kohlenhydrate in einfache mineralische Verbindungen um, die der Atmosphäre (Kohlendioxid, Wasser und Ammoniak) und dem Boden (Ascheelemente) wieder zugeführt werden. Obwohl diese Zersetzung zur Bildung neuer Formen lebender Materie in Form von Körpern von Mikroorganismen führt, nimmt die Gesamtmenge an organischer Substanz ab, da der Hauptteil davon mineralisiert ist.

Die Gesamtheit der Abbauprozesse organischer Substanzen, bei denen chemische Elemente aus der Zusammensetzung komplexer, energiereicher organischer Verbindungen gelöst werden und wieder einfachere und energieärmere Mineralverbindungen bilden, wird als Mineralisierung organischer Substanzen bezeichnet.

Die Zerstörungsrate organischer Verbindungen gehorcht den Gesetzen der geografischen Zonierung und steigt mit zunehmendem Zufluss von Sonnenenergie. Bei Wärmemangel und Feuchtigkeitsüberschuss hat die einjährige Pflanzenstreu keine Zeit zu kollabieren, und in der Landschaft sammelt sich überschüssige Mortalität, es bilden sich dicke Streu- und Torfablagerungen. Unter ariden Bedingungen mit ihrem hohen Energiepotential übersteigt die Zerstörungsrate die Produktion bei weitem, und es kommt nicht zu einer Ansammlung von totem organischem Material. Produktions- und Vernichtungsprozesse sind unter optimalen Wärme- und Feuchtigkeitsbedingungen am ausgewogensten.

Je nach klimatischen Bedingungen ist die Abbaugeschwindigkeit organischer Verbindungen deutlich unterschiedlich. Der unzersetzte und halbzersetzte Teil pflanzlicher und tierischer Überreste fällt an. M. A. Glazovskaya nannte diesen Prozess Detritogenese. Seine quantitativen Eigenschaften sind von großer geochemischer Bedeutung und zeichnen sich durch folgende Indikatoren aus:

O1 – einjährige Pflanzenstreu, O2 – grüner Teil der Streu, O3 – Waldstreu oder Filz, das Verhältnis von O3 und O2 (OPI-Streu-Streu-Index), vorgeschlagen von L.E. Rodin und N.I. Basilewitsch.

OPI \u003d O3 / O2 * 100%

Diese Indikatoren variieren je nach Naturzone erheblich. Zum Beispiel beträgt O1 1 Zentner/ha in Takyren, 10 Zentner/ha in der arktischen Tundra, 250 Zentner/ha in tropischen Regenwäldern und 15 Zentner/ha in trockenen Steppen, 20 Zentner/ha in tropischen Regenwäldern, Strauchtundra – 835 q/ha. Der Litter-Litter-Index charakterisiert die Intensität von Zersetzungsprozessen und beträgt in der Strauchtundra 2000–5000 %, in trockenen Steppen 100 % und in feuchten Tropenwäldern 10 %.

Bei der Zersetzung geht ein Teil der organischen Reststoffe in den Bodenhumus über, der Anteil ist besonders groß bei ausreichender Wärme und geringem Feuchtigkeitsdefizit, d.h. unter Steppenbedingungen, wo die Humusreserven 600-1000 t/ha erreichen. In den Böden der Laubwälder betragen die Humusreserven 300 t/ha, in den Taigawäldern 100 t/ha, in der Tundra 70 t/ha. Die Werte der unzersetzten Pflanzenreste sind umgekehrt - in den Steppen 4-10 t/ha, Taiga - 40-50 t/ha, Laubwälder - 10-15 t/ha. Die Bestände an toter organischer Substanz und die Bestände an Biomasse in Pflanzenorganen sind eine wichtige Nährstoffreserve, die die Stabilität der Biota gegenüber Umweltschwankungen unter Bedingungen intensiven abiogenen Entzugs von Asche- und Stickstoffnährstoffen sicherstellt.

In Waldlandschaften (bei übermäßiger Feuchtigkeit und starkem Abfluss und Nährstoffverlust) sorgt die Zufuhr von Ascheelementen in lebender Materie und der Streu, die die notwendigen Elemente festhält, für eine gewisse Autonomie (hoher Isolationsgrad) des biologischen Kreislaufs. In den Steppen, wo die Vegetation keine Reserven an lebender Phytomasse ansammeln kann und der Abfall schnell zerstört wird, sind Humusreserven die Reserve der mineralischen Ernährung. Humusreserven verleihen diesen Landschaften eine gewisse Autonomie und Stabilität. Ein Stabilitätsgarant für die Landschaften äquatorialer Feuchtwälder, die weder über dicke Streu- noch über Humusreserven verfügen, ist die große Geschlossenheit des biologischen Kreislaufs und die hohe Abbaurate organischer Verbindungen.

So bereichert der Prozess der Mineralisierung die Landschaft mit kostenloser Energie, die von natürlichen Gewässern getragen wird. Sie werden aktiver und leisten eine enorme chemische Arbeit. Das Vorhandensein freier Energie macht die Landschaft zu einem Ungleichgewichtssystem, behält aber trotzdem lange sein Aussehen. Dies erklärt sich nicht durch das thermodynamische Gleichgewicht, sondern durch die Stationarität der in der Landschaft ablaufenden Prozesse. Die Stabilität der Landschaft beruht darauf, dass die aufgewendete überschüssige Energie aus der Umwelt kontinuierlich in einer Menge nachgeliefert wird, die ihre Abnahme in der Landschaft kompensiert. Auf diese Weise, biogene Landschaft - sich selbst entwickelndes selbst regulierendes stationäres (nachhaltiges) System aus dem Nichtgleichgewicht(A. I. Perelman, N. S. Kasimov, 1999) .

Der Zerstörungszyklus hat eine Reihe von Besonderheiten:

1. Die Mineralisierung zielt darauf ab, die Komplexität und Vielfalt des Systems zu verringern und die Menge komplexer biologischer Informationen durch Erhöhung der anorganischen Informationen zu verringern.

2. Der Abbau organischer Verbindungen ist im Gegensatz zu den Prozessen ihrer Entstehung durch räumliche und zeitliche Wiederholung gekennzeichnet. So sind Sumpfwässer mit einem hohen Gehalt an gelösten organischen Verbindungen und intensiver Eisen- und Manganwanderung typisch für feuchttropische Bedingungen der Gegenwart und früherer Epochen (Paläozoikum und Mesozoikum). Die lebendige Materie dieser Epochen ist anders. Gleichzeitig ist in einer Epoche in verschiedenen Naturzonen die Chemie natürlicher Gewässer, die durch Zersetzungsprozesse organischer Verbindungen bestimmt wird, dieselbe (schwach mineralisierte und reich an gelösten organischen Stoffen feuchte Landschaften und schwach alkalischer Sauerstoff Wasserklasse semiarider Landschaften). Daher sind die Prozesse der Zersetzung und der damit verbundenen Wassermigration einheitlicher als die Prozesse der Bildung von lebender Materie. Egal wie vielfältig lebende Organismen sind, nach dem Tod verwandeln sich ihre Überreste in die gleichen einfachen Mineralverbindungen - Kohlendioxid und Wasser sowie Substanzen vom Humustyp.

Mineralisierungsprozesse spielen eine bedeutende Rolle bei der Bildung der geochemischen Eigenschaften der Landschaft. Als Ergebnis der Mineralisierung biogene Umverteilung chemischer Elemente, Bildung spezifischer biogener Mineralien, Veränderung der chemischen Zusammensetzung von Landschaftsgewässern.

Oberhalb des Bodens bzw. im oberen Humushorizont konzentriert sich die Hauptmasse der belebten Materie, hier findet auch die Mineralisierung toter Reste statt. Daher reichern sich nach der Mineralisierung im oberen Teil des Bodenprofils biophile Elemente an, deren biologischer Absorptionskoeffizient größer als 1 ist. Die Absorption von Elementen durch Pflanzenwurzeln erfolgt aus dem gesamten Boden. Pflanzen spielen also die Rolle einer Pumpe, die chemische Elemente umverteilt, indem sie biophile Elemente aus der gesamten Bodenschicht extrahiert und im oberen Horizont ansammelt. Dieser Mechanismus ist eine negative bioinerte Rückkopplung in die Landschaft, die zur Stabilisierung sowohl des Bodens als auch der gesamten Landschaft als Ganzes beiträgt.

Die Mineralisierung wird von der Bildung von zwei Gruppen biogener Mineralien begleitet. Mineralien der ersten Gruppe sind Teil von Zellsekreten, Skelett, Schale, Muscheln usw. Diese Mineralien haben eine organomorphe Struktur, d.h. behalten die Form der Zellen bei, aus denen sie stammen. Diese Mineralien werden "Biolithe" genannt. Nach dem Tod eines lebenden Organismus gelangen Biolithen in die Schlicke, Böden, wo sie ihre organomorphe Struktur verlieren und ein erdiges Aussehen annehmen. So werden beispielsweise Schalen von Süßwassermollusken in den oberen Schichten von Schwemmlandablagerungen konserviert, während sie sich in den unteren Schichten in Ansammlungen von pulverisiertem Kalkkarbonat verwandeln und teilweise die Form von Schalen beibehalten. Das Gewebe vieler Pflanzen enthält Calcitkristalle (Holz, erdige Ausscheidungen auf der Blattoberfläche, kalkhaltiges Material im Zellgewebe), die bei ihrer Zersetzung den Boden mit Kalzium anreichern. Die Pflanzen und Kieselalgen der Steppen und Bergwiesen sind durch die Ansammlung von Opalkörpern (Si2 nH2O) - Phytolitharier - gekennzeichnet. Nach der Zersetzung von Pflanzenresten verliert Opal Wasser, organomorphe Struktur, verwandelt sich in Chalcedon, fällt wieder aus und reichert den Boden mit Siliziumdioxid (Sekundärquarz) an.

Eine andere Gruppe biogener Mineralien entsteht außerhalb des Körpers von Organismen aus den Produkten ihrer Lebenstätigkeit. Zahlreiche Studien (Polynov B.B., M.A. Glazovskaya) sowohl von primitiven Böden des Hochgebirges als auch von gut entwickelten Bodenprofilen belegen, dass der fein verteilte (Ton-) Teil der Böden größtenteils durch die Zersetzung von Überresten von Organismen, d.h. Tonminerale in Böden sind biogenen Ursprungs. Dies erklärt wahrscheinlich die Einheit von Tonmineralien in Böden, die auf verschiedenen Gesteinen gebildet wurden.

So kommt es im Prozess der Zersetzung und weiteren Mineralisierung zu einer Synthese bestimmter organischer Verbindungen - Humus, bestimmter mineralischer Verbindungen - Tonmineralien sowie zur Freisetzung der einfachsten anorganischen Verbindungen. Diese Prozesse führen zu einer Umverteilung chemischer Elemente in der lithogenen Grundlage der Landschaft. Die Aufnahme chemischer Elemente aus Böden erfolgt aus dem gesamten Bodenprofil. Der Abbau organischer Verbindungen findet hauptsächlich im oberen Horizont statt, wo sich nach der Mineralisierung jene chemischen Elemente ansammeln, die sich dort ansammeln

Der Abbau organischer Stoffe bestimmt maßgeblich die Bildung der chemischen Zusammensetzung des Grundwassers. Das Grundwasser erhält Kohlendioxid, das bei der Atmung unterirdischer Pflanzenteile und unterirdischer Fauna freigesetzt wird, organische Säuren und ihre Salze sowie aus Zersetzungsprodukten gebildete organomineralische Komplexe und mineralische Verbindungen von Stickstoff, Phosphor und Schwefel. Die Zusammensetzung der Kationen im Grundwasser spiegelt ihre Biophilie wider. Zum Beispiel überwiegt in den meisten Landschaften (in ihren Gewässern) Calcium gegenüber Magnesium, da der Koeffizient der biologischen Absorption von Calcium größer ist als der von Magnesium und es mehr davon in Mineralisierungsprodukten gibt und daher mehr davon in das Grundwasser gelangt. Im Allgemeinen hängt die Zusammensetzung von Flusswasser in Landschaften mit starker Anreicherung organischer Substanz nur schwach von den Wirtsgesteinen ab. Es findet eine Art Mittelung der chemischen Zusammensetzung von Wässern statt, sie werden beispielsweise einheitlicher. In allen Landschaften mit feuchtem Klima sind sie frisches Bikarbonat-Kalzium. In lebensarmen Landschaften (Wüsten, Trockensteppen) hingegen hängt die Zusammensetzung der Gewässer von der Zusammensetzung der Wirtsgesteine ​​und deren Löslichkeit ab. Hier kann es Sulfat, stellenweise und Chlorwasser geben, und unter den Kationen nimmt die Rolle von Magnesium und Natrium zu.

So sind in verschiedenen Landschaften gleichzeitig ablaufende biochemische und physikalisch-chemische Prozesse an der Bildung der chemischen Zusammensetzung von Gewässern beteiligt. Diese Prozesse sind miteinander verbunden und voneinander abhängig. Im ersten Fall durchläuft ein chemisches Element den Körper eines Organismus, bevor es in die Landschaftsgewässer gelangt, und gelangt aus lebenden oder toten organischen Stoffen in das Wasser, und im zweiten Fall finden Auflösung von Mineralien, Ionenaustausch und andere Reaktionen statt welche Organismen nur als Faktor wirken, der die Auflösungskraft von Wasser beeinflusst. Beide Kategorien von Prozessen werden in allen Landschaften entwickelt. Aber in einigen ist der führende Wert der erste, in anderen der zweite.

Indikatoren für die Intensität von Zersetzungsprozessen.

Das Verhältnis von Einstreu (O3) zum Grünanteil der Einstreu (O2) gibt eine gute Vorstellung von der Intensität des Abbaus organischer Stoffe.

Der Prozess der Zerstörung komplexer organischer Verbindungen erfolgt in einer bestimmten Reihenfolge und in Gegenwart von Katalysatoren für diese Reaktionen - Enzyme, die von Bakterienzellen ausgeschieden werden. Enzyme sind komplexe Proteinverbindungen (das Molekulargewicht erreicht Hunderttausende von Millionen), die biochemische Reaktionen beschleunigen. Enzyme sind ein- und zweikomponentig. Zweikomponenten-Enzyme bestehen aus einem Protein- (Apoenzym) und einem Nicht-Protein-Teil (Coenzym). Das Coenzym hat eine katalytische Aktivität, und der Proteinträger erhöht seine Aktivität.
Es gibt von Bakterien produzierte Enzyme für den extrazellulären Abbau von Stoffen – Exoenzyme und interne Verdauungsenzyme – Endoenzyme.
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Die Besonderheit von Enzymen besteht darin, dass jedes von ihnen nur eine von vielen Umwandlungen katalysiert. Es gibt sechs Hauptklassen von Enzymen: Oxidoreduktasen; Transferasen; Hydrolasen; Lyosen; Isomerasen; Ligasen.
Für die Zerstörung eines komplexen Gemisches organischer Substanzen werden 80-100 verschiedene Enzyme benötigt, von denen jedes seine eigene optimale Temperatur hat, oberhalb derer die Reaktionsgeschwindigkeit abfällt.
Der Prozess der biologischen Oxidation besteht aus vielen Schritten und beginnt mit dem Abbau von organischem Material unter Freisetzung von aktivem Wasserstoff. Eine besondere Rolle spielen dabei Enzyme aus der Klasse der Oxidoreduktasen: Dehydrogenasen (Entfernung von Wasserstoff aus dem Substrat), Katalasen (Zersetzung von Wasserstoffperoxid) und Peroxidasen (unter Verwendung von aktiviertem Peroxid zur Oxidation anderer organischer Verbindungen).
Es gibt Substanzen, die die Aktivität von Enzymen erhöhen - Aktivatoren (Vitamine, Ca, Mg, Mn-Kationen) und Inhibitoren, die den gegenteiligen Effekt haben (z. B. Salze von Schwermetallen, Antibiotika).
Enzyme, die unabhängig vom Substrat ständig in Zellen vorhanden sind, werden als konstitutiv bezeichnet. Enzyme, die von Zellen als Reaktion auf eine Veränderung der äußeren Umgebung synthetisiert werden, werden als adaptiv bezeichnet. Die Anpassungszeit reicht von mehreren Stunden bis zu Hunderten von Tagen.
Die Gesamtreaktionen der biochemischen Oxidation unter aeroben Bedingungen lassen sich schematisch wie folgt darstellen:

wo CxHyOzN - alle organischen Substanzen des Abwassers; AN - Energie; C5H7N02 - Bedingte Formel der Zellsubstanz von Bakterien.
Reaktion (I) zeigt die Art der Oxidation einer Substanz, um den Energiebedarf der Zelle zu decken (katabolischer Prozess), Reaktion (II) - für die Synthese von Zellsubstanz (anaboler Prozess). Die Sauerstoffkosten für diese Reaktionen sind BSBgesamt Abwasser

dy. Die Reaktionen (III) und (IV) charakterisieren die Umwandlung der Zellsubstanz unter Nährstoffmangelbedingungen. Der Gesamtsauerstoffverbrauch für alle 4 Reaktionen ist etwa doppelt so hoch wie für (I) und (II).
Mit Hilfe von Coenzym A (oder CoA, CoA-SH-Coenzym-Acylierung) laufen eine Vielzahl biochemischer Reaktionen ab. Coenzym A ist ein Derivat von Pantothensäure-n-Mercaptoethylamid und dem Nukleotid Adenosin-3,5-diphosphat (C21H36Ol67P3S) mit einem Molekulargewicht von 767,56. CoA aktiviert Carbonsäuren und bildet mit ihnen Acylderivate von CoA.

Benzoesäure, Ethyl- und Amylalkohole, Glykole, Glycerin, Anilin, Ester usw. werden leicht oxidiert Nitroverbindungen, „harte“ Tenside, dreiwertige Alkohole usw. werden schlecht oxidiert Das Vorhandensein von funktionellen Gruppen erhöht die Fähigkeit zum biologischen Abbau Verbindungen in der folgenden Reihenfolge:

Stoffwechsel und Energie oder Stoffwechsel, - eine Reihe von chemischen und physikalischen Umwandlungen von Stoffen und Energie, die in einem lebenden Organismus stattfinden und seine lebenswichtige Aktivität sicherstellen. Der Austausch von Materie und Energie ist ein Ganzes und gehorcht dem Gesetz der Erhaltung von Materie und Energie.

Der Stoffwechsel besteht aus den Prozessen der Assimilation und Dissimilation. Assimilation (Anabolismus)- der Prozess der Assimilation von Substanzen durch den Körper, bei dem Energie verbraucht wird. Dissimilation (Katabolismus)- der Zersetzungsprozess komplexer organischer Verbindungen unter Freisetzung von Energie.

Die einzige Energiequelle für den menschlichen Körper ist die Oxidation organischer Substanzen, die mit der Nahrung aufgenommen werden. Beim Abbau von Nahrungsmitteln in die letzten Elemente – Kohlendioxid und Wasser – wird Energie freigesetzt, von der ein Teil in die mechanische Arbeit der Muskeln geht, der andere Teil dazu verwendet wird, komplexere Verbindungen zu synthetisieren oder sich in speziellen makroergen Verbindungen anzusammeln.

Makroerge Verbindungen Substanzen genannt, deren Spaltung mit der Freisetzung einer großen Menge Energie einhergeht. Im menschlichen Körper wird die Rolle der makroergen Verbindungen von Adenosintriphosphorsäure (ATP) und Kreatinphosphat (CP) übernommen.

PROTEINSTOFFWECHSEL.

Proteine(Proteine) sind hochmolekulare Verbindungen, die aus Aminosäuren aufgebaut sind. Funktionen:

Strukturelle oder plastische Funktion ist, dass Proteine ​​der Hauptbestandteil aller Zellen und interzellulären Strukturen sind. katalytisch oder enzymatisch Die Funktion von Proteinen ist ihre Fähigkeit, biochemische Reaktionen im Körper zu beschleunigen.

Schutzfunktion Proteine ​​äußert sich in der Bildung von Immunkörpern (Antikörpern), wenn ein fremdes Protein (z. B. Bakterien) in den Körper gelangt. Darüber hinaus binden Proteine ​​Toxine und Gifte, die in den Körper gelangen, sorgen für die Blutgerinnung und stoppen Blutungen in Wunden.

Transportfunktion ist die Übertragung vieler Substanzen. Die wichtigste Funktion von Proteinen ist die Übertragung erbliche Eigenschaften in denen Nukleoproteine ​​eine führende Rolle spielen. Es gibt zwei Haupttypen von Nukleinsäuren: Ribonukleinsäuren (RNA) und Desoxyribonukleinsäuren (DNA).

Regulatorische Funktion Proteine ​​zielt darauf ab, biologische Konstanten im Körper aufrechtzuerhalten.

Energierolle Proteine ​​sollen Energie für alle Lebensvorgänge im Körper von Tieren und Menschen liefern. Wenn 1 g Protein oxidiert wird, wird im Durchschnitt gleich viel Energie freigesetzt 16,7 kJ (4,0 kcal).

Bedarf an Proteinen. Der Körper baut ständig Proteine ​​ab und synthetisiert sie. Nahrungsproteine ​​sind die einzige Quelle für die Synthese neuer Proteine. Im Verdauungstrakt werden Proteine ​​durch Enzyme in Aminosäuren zerlegt und im Dünndarm resorbiert. Zellen synthetisieren aus Aminosäuren und einfachsten Peptiden ihr eigenes Protein, das nur für einen bestimmten Organismus charakteristisch ist. Proteine ​​können nicht durch andere Nährstoffe ersetzt werden, da ihre Synthese im Körper nur aus Aminosäuren möglich ist. Gleichzeitig kann Protein Fette und Kohlenhydrate ersetzen, also für die Synthese dieser Verbindungen verwendet werden.

Die biologische Wertigkeit von Proteinen. Einige Aminosäuren können im menschlichen Körper nicht synthetisiert werden und müssen in fertiger Form mit der Nahrung zugeführt werden. Diese Aminosäuren werden genannt unverzichtbar oder lebenswichtig. Dazu gehören: Valin, Methionin, Threonin, Leucin, Isoleucin, Phenylalanin, Tryptophan und Lysin, bei Kindern auch Arginin und Histidin. Der Mangel an essentiellen Säuren in der Nahrung führt zu Störungen des Proteinstoffwechsels im Körper. Nicht-essentielle Aminosäuren werden hauptsächlich im Körper synthetisiert.

Proteine, die alle notwendigen Aminosäuren enthalten, werden genannt biologisch vollständig. Die höchste biologische Wertigkeit von Proteinen in Milch, Eiern, Fisch, Fleisch. Biologisch defekte Proteine ​​sind Proteine, denen mindestens eine Aminosäure fehlt, die im Körper nicht synthetisiert werden kann. Unvollständige Proteine ​​​​sind Proteine ​​​​von Mais, Weizen, Gerste.

Stickstoffbilanz. Die Stickstoffbilanz ist die Differenz zwischen der in der menschlichen Nahrung enthaltenen Stickstoffmenge und ihrem Gehalt in den Ausscheidungen.

Stickstoffbilanz- ein Zustand, in dem die Menge an ausgeschiedenem Stickstoff der Menge entspricht, die in den Körper gelangt. Das Stickstoffgleichgewicht wird bei einem gesunden Erwachsenen beobachtet.

positive Stickstoffbilanz- ein Zustand, in dem die Stickstoffmenge in den Ausscheidungen des Körpers viel geringer ist als der Gehalt in der Nahrung, dh es wird eine Stickstoffretention im Körper beobachtet. Eine positive Stickstoffbilanz wird bei Kindern aufgrund des gesteigerten Wachstums, bei Frauen während der Schwangerschaft, bei verstärktem Sporttraining, was zu einer Zunahme des Muskelgewebes führt, während der Heilung massiver Wunden oder der Genesung von schweren Krankheiten beobachtet.

Stickstoffmangel(negative Stickstoffbilanz) wird festgestellt, wenn die Menge an freigesetztem Stickstoff größer ist als sein Gehalt in der Nahrung, die in den Körper gelangt. Negativ salpetrigdas Gleichgewicht wird bei Proteinmangel, Fieberzuständen, Verstößen gegen die neuroendokrine Regulation des Proteinstoffwechsels beobachtet.

Proteinabbau und Harnstoffsynthese. Die wichtigsten stickstoffhaltigen Abbauprodukte von Proteinen, die mit Urin und Schweiß ausgeschieden werden, sind Harnstoff, Harnsäure und Ammoniak.

FETTSTOFFWECHSEL.

Fette teilen sich auf der einfache Lipide(Neutralfette, Wachse), Komplexe Lipide(Phospholipide,Glykolipide, Sulfolipide) und Steroide(Cholesterin uetc.). Der Großteil der Lipide im menschlichen Körper wird durch neutrale Fette repräsentiert. Neutrale Fette Die menschliche Nahrung ist eine wichtige Energiequelle. Bei der Oxidation von 1 g Fett werden 37,7 kJ (9,0 kcal) Energie freigesetzt.

Der Tagesbedarf eines Erwachsenen an neutralem Fett beträgt 70-80 g, Kinder im Alter von 3-10 Jahren - 26-30 g.

Energieneutrale Fette können durch Kohlenhydrate ersetzt werden. Es gibt jedoch ungesättigte Fettsäuren - Linolsäure, Linolensäure und Arachidonsäure, die in der menschlichen Ernährung enthalten sein müssen, werden sie genannt nicht essentielles Fett Säuren.

Neutrale Fette, die Teil menschlicher Nahrung und Gewebe sind, werden hauptsächlich durch Triglyceride repräsentiert, die Fettsäuren enthalten - Palmitinsäure,Stearinsäure, Ölsäure, Linolsäure und Linolensäure.

Die Leber spielt eine wichtige Rolle im Fettstoffwechsel. Die Leber ist das Hauptorgan, in dem die Bildung von Ketonkörpern (Beta-Hydroxybuttersäure, Acetessigsäure, Aceton) stattfindet. Ketonkörper dienen als Energiequelle.

Phospho- und Glykolipide sind Bestandteil aller Zellen, aber hauptsächlich im Aufbau von Nervenzellen. Die Leber ist praktisch das einzige Organ, das den Phospholipidspiegel im Blut aufrechterhält. Cholesterin und andere Steroide können aufgenommen oder im Körper synthetisiert werden. Der Hauptort der Cholesterinsynthese ist die Leber.

Im Fettgewebe wird Neutralfett in Form von Triglyceriden abgelagert.

Bildung von Fetten aus Kohlenhydraten. Übermäßiger Verzehr von Kohlenhydraten mit der Nahrung führt zur Ablagerung von Fett im Körper. Normalerweise werden beim Menschen 25-30 % der Kohlenhydrate in der Nahrung in Fette umgewandelt.

Bildung von Fetten aus Proteinen. Proteine ​​sind Kunststoffe. Nur unter extremen Umständen werden Proteine ​​für Energiezwecke genutzt. Die Umwandlung von Protein in Fettsäuren erfolgt höchstwahrscheinlich durch die Bildung von Kohlenhydraten.

KOHLENHYDRATSTOFFWECHSEL.

Die biologische Rolle der Kohlenhydrate für den menschlichen Körper wird in erster Linie durch ihre Energiefunktion bestimmt. Der Energiewert von 1 g Kohlenhydraten beträgt 16,7 kJ (4,0 kcal). Kohlenhydrate sind eine direkte Energiequelle für alle Körperzellen, erfüllen plastische und unterstützende Funktionen.

Der Tagesbedarf eines Erwachsenen an Kohlenhydraten liegt bei ca 0,5 kg. Der größte Teil davon (ca. 70 %) wird im Gewebe zu Wasser und Kohlendioxid oxidiert. Etwa 25-28 % der Nahrungsglukose werden in Fett umgewandelt und nur 2-5 % werden zu Glykogen synthetisiert - dem Reservekohlenhydrat des Körpers.

Monosaccharide sind die einzige Form von Kohlenhydraten, die absorbiert werden kann. Sie werden hauptsächlich im Dünndarm aufgenommen und über den Blutkreislauf zur Leber und zu den Geweben transportiert. Glykogen wird in der Leber aus Glukose synthetisiert. Dieser Vorgang wird aufgerufen Glykogenese. Glykogen kann in Glukose zerlegt werden. Dieses Phänomen heißt Glykogenolyse. In der Leber ist es möglich, Kohlenhydrate aus deren Abbauprodukten (Brenztrauben- oder Milchsäure) sowie aus den Abbauprodukten von Fetten und Eiweißen (Ketosäuren) zu bilden, was als bezeichnet wird Glykoneogenese. Glykogenese, Glykogenolyse und Glykoneogenese sind eng miteinander verbundene Prozesse, die in der Leber ablaufen und für einen optimalen Blutzuckerspiegel sorgen.

in den Muskeln, sowiein der Leber wird Glykogen synthetisiert. Der Abbau von Glykogen ist eine der Energiequellen für die Muskelkontraktion. Mit dem Abbau von Muskelglykogen geht der Prozess zur Bildung von Brenztrauben- und Milchsäure über. Dieser Vorgang wird aufgerufen Glykolyse. In der Ruhephase wird Glykogen aus Milchsäure im Muskelgewebe neu synthetisiert.

Gehirn enthält kleine Kohlenhydratreserven und benötigt eine konstante Zufuhr von Glukose. Glukose im Gehirngewebe wird überwiegend oxidiert und ein kleiner Teil davon in Milchsäure umgewandelt. Die Energiekosten des Gehirns werden ausschließlich durch Kohlenhydrate gedeckt. Eine Abnahme der Glukosezufuhr zum Gehirn geht mit einer Veränderung der Stoffwechselvorgänge im Nervengewebe und einer Verletzung der Gehirnfunktionen einher.

Bildung von Kohlenhydraten aus Proteinen und Fetten (Glykoneogenese). Durch die Umwandlung von Aminosäuren entsteht Brenztraubensäure, während die Oxidation von Fettsäuren Acetylcoenzym A produziert, das in Brenztraubensäure, eine Vorstufe von Glucose, umgewandelt werden kann. Es ist der wichtigste gemeinsame Weg für die Kohlenhydratbiosynthese.

Zwischen den beiden Hauptenergiequellen – Kohlenhydrate und Fette – besteht eine enge physiologische Beziehung. Ein Anstieg des Blutzuckers erhöht die Biosynthese von Triglyceriden und reduziert den Abbau von Fetten im Fettgewebe. Weniger freie Fettsäuren gelangen in den Blutkreislauf. Bei Hypoglykämie wird der Prozess der Triglyceridsynthese gehemmt, der Fettabbau beschleunigt und freie Fettsäuren gelangen in großen Mengen ins Blut.

WASSER-SALZ-STOFFWECHSEL.

Alle im Körper ablaufenden chemischen und physikalisch-chemischen Prozesse finden in der aquatischen Umwelt statt. Wasser erfüllt die folgenden wichtigen Funktionen im Körper Funktionen: 1) dient als Lösungsmittel für Nahrung und Stoffwechsel; 2) überträgt darin gelöste Substanzen; 3) schwächt die Reibung zwischen den Kontaktflächen im menschlichen Körper; 4) beteiligt sich an der Regulierung der Körpertemperatur durch hohe Wärmeleitfähigkeit, hohe Verdampfungswärme.

Der Gesamtwassergehalt im Körper eines Erwachsenen beträgt 50 —60% von seiner Masse, das heißt, es erreicht 40—45 l.

Es ist üblich, Wasser in intrazellulär, intrazellulär (72%) und extrazellulär, extrazellulär (28%) zu unterteilen. Extrazelluläres Wasser befindet sich im Gefäßbett (in der Zusammensetzung von Blut, Lymphe, Liquor cerebrospinalis) und im Interzellularraum.

Wasser gelangt durch den Verdauungstrakt in Form von Flüssigkeit oder in dichtem Wasser in den KörperLebensmittel. Ein Teil des Wassers wird im Stoffwechsel selbst im Körper gebildet.

Bei einem Überschuss an Wasser im Körper gibt es allgemeine Hyperhydratation(Wasservergiftung), bei Wassermangel ist der Stoffwechsel gestört. Verlust von 10% Wasser führt zu der Bedingung Austrocknung(Dehydratation), bei einem Wasserverlust von 20 % tritt der Tod ein.

Neben Wasser gelangen auch Mineralien (Salze) in den Körper. Nahe 4% Trockenmasse von Lebensmitteln sollten mineralische Verbindungen sein.

Eine wichtige Funktion von Elektrolyten ist ihre Teilnahme an enzymatischen Reaktionen.

Natrium sorgt für die Konstanz des osmotischen Drucks der extrazellulären Flüssigkeit, beteiligt sich an der Bildung eines bioelektrischen Membranpotentials, an der Regulierung des Säure-Basen-Zustands.

Kalium liefert osmotischen Druck der intrazellulären Flüssigkeit, stimuliert die Bildung von Acetylcholin. Der Mangel an Kaliumionen hemmt anabole Prozesse im Körper.

Chlor ist auch das wichtigste Anion der extrazellulären Flüssigkeit und sorgt für die Konstanz des osmotischen Drucks.

Kalzium und Phosphor finden sich hauptsächlich im Knochengewebe (über 90 %). Der Kalziumgehalt in Plasma und Blut ist eine der biologischen Konstanten, da bereits geringfügige Änderungen des Gehalts dieses Ions schwerwiegende Folgen für den Körper haben können. Eine Abnahme des Kalziumspiegels im Blut verursacht unwillkürliche Muskelkontraktionen, Krämpfe und der Tod tritt aufgrund von Atemstillstand ein. Ein Anstieg des Calciumgehalts im Blut geht mit einer Abnahme der Erregbarkeit des Nerven- und Muskelgewebes, dem Auftreten von Paresen, Lähmungen und der Bildung von Nierensteinen einher. Calcium ist für den Knochenaufbau notwendig, daher muss es dem Körper in ausreichender Menge mit der Nahrung zugeführt werden.

Phosphor ist am Stoffwechsel vieler Substanzen beteiligt, da es Teil von energiereichen Verbindungen (z. B. ATP) ist. Von großer Bedeutung ist die Ablagerung von Phosphor in den Knochen.

Eisen ist Teil von Hämoglobin, Myoglobin, das für die Gewebeatmung verantwortlich ist, sowie für die Zusammensetzung von Enzymen, die an Redoxreaktionen beteiligt sind. Eine unzureichende Aufnahme von Eisen im Körper stört die Synthese von Hämoglobin. Eine Abnahme der Hämoglobinsynthese führt zu Blutarmut (Blutarmut). Der tägliche Eisenbedarf eines Erwachsenen beträgt 10-30 µg.

Jod im Körper ist in geringer Menge enthalten. Ihre Bedeutung ist jedoch groß. Dies liegt daran, dass Jod Teil der Schilddrüsenhormone ist, die einen ausgeprägten Einfluss auf alle Stoffwechselprozesse, das Wachstum habenund Entwicklung des Körpers.

Bildung und Energieverbrauch.

Die beim Abbau organischer Substanzen freigesetzte Energie sammelt sich in Form von ATP an, dessen Menge im Körpergewebe auf einem hohen Niveau gehalten wird. ATP kommt in jeder Zelle des Körpers vor. Seine größte Menge findet sich in Skelettmuskeln - 0,2-0,5%. Jede Aktivität der Zelle fällt zeitlich immer genau mit dem Abbau von ATP zusammen.

Zerstörte ATP-Moleküle müssen wiederhergestellt werden. Das liegt an der Energie, die beim Abbau von Kohlenhydraten und anderen Stoffen freigesetzt wird.

Die vom Körper verbrauchte Energiemenge kann anhand der Wärmemenge beurteilt werden, die er an die äußere Umgebung abgibt.

Methoden zur Messung der Energiekosten (direkte und indirekte Kalorimetrie).

Atemfrequenz.

Direkte Kalorimetrie basiert auf der direkten Bestimmung der während des Lebens des Organismus freigesetzten Wärme. Eine Person wird in eine spezielle kalorimetrische Kammer gebracht, die die gesamte vom menschlichen Körper abgegebene Wärmemenge berücksichtigt. Die vom Körper erzeugte Wärme wird vom Wasser absorbiert, das durch ein Rohrsystem fließt, das zwischen den Wänden der Kammer verlegt ist. Die Methode ist sehr umständlich, ihre Anwendung ist in speziellen wissenschaftlichen Einrichtungen möglich. Daher findet es in der praktischen Medizin breite Anwendung. indirekte Methode Kalorimetrie. Die Essenz dieser Methode liegt in der Tatsache, dass zuerst das Volumen der Lungenventilation und dann die Menge an absorbiertem Sauerstoff und freigesetztem Kohlendioxid bestimmt wird. Das Verhältnis des freigesetzten Kohlendioxidvolumens zum aufgenommenen Sauerstoffvolumen wird genannt Atmungskoeffizient . Der Wert des Atmungskoeffizienten kann verwendet werden, um die Art der oxidierten Substanzen im Körper zu beurteilen.

Wenn oxidiert Kohlenhydrat-Atmungskoeffizient ist 1 als für die vollständige Oxidation von 1 Molekül Glucose Kohlendioxid und Wasser benötigen 6 Moleküle Sauerstoff, während 6 Moleküle Kohlendioxid freigesetzt werden:

C 6 H12O 6 +60 2 \u003d 6C0 2 + 6H 2 0

Der Atmungskoeffizient für die Proteinoxidation beträgt 0,8, für die Fettoxidation - 0,7.

Ermittlung des Energieverbrauchs durch Ladungswechsel. MengeWärme, die im Körper freigesetzt wird, wenn 1 Liter Sauerstoff verbraucht wird - Kalorienäquivalent von Sauerstoff - hängt von der Oxidation ab, für welche Stoffe Sauerstoff verwendet wird. Kalorienäquivalent Sauerstoff während der Oxidation von Kohlenhydraten ist 21,13 kJ (5,05 kcal), Proteine— 20,1 kJ (4,8 kcal), Fett - 19,62 kJ (4,686 kcal).

Energieverbrauch beim Menschen ist wie folgt definiert. Eine Person atmet 5 Minuten lang durch ein in den Mund genommenes Mundstück (Mundstück). Das Mundstück, verbunden mit einer Tasche aus gummiertem Stoff, hat Ventile. Sie sind so angeordnet was die Person atmet frei atmosphärisch Luft und atmet Luft in den Beutel aus. Mit Hilfe von Gas Std. Ausatemvolumen messen Luft. Gemäß den Anzeigen des Gasanalysators wird der Prozentsatz von Sauerstoff und Kohlendioxid in der von einer Person eingeatmeten und ausgeatmeten Luft bestimmt. Dann werden die Menge an absorbiertem Sauerstoff und freigesetztem Kohlendioxid sowie der Atmungskoeffizient berechnet. Unter Verwendung der entsprechenden Tabelle wird das Kalorienäquivalent von Sauerstoff durch den Wert des Atmungskoeffizienten bestimmt und der Energieverbrauch bestimmt.

Grundstoffwechsel und seine Bedeutung.

BX- die minimale Menge an Energie, die notwendig ist, um das normale Funktionieren des Körpers in einem Zustand völliger Ruhe aufrechtzuerhalten, unter Ausschluss aller inneren und äußeren Einflüsse, die das Niveau von Stoffwechselprozessen erhöhen könnten. Der Grundumsatz wird morgens auf nüchternen Magen (12-14 Stunden nach der letzten Mahlzeit) in Rückenlage mit vollständiger Entspannung der Muskeln bei angenehmen Temperaturbedingungen (18-20 ° C) bestimmt. Als Grundumsatz wird die vom Körper freigesetzte Energiemenge (kJ/Tag) ausgedrückt.

In einem Zustand vollkommener körperlicher und geistiger Ruhe Körper verbraucht Energie zu: 1) ständig ablaufenden chemischen Prozessen; 2) mechanische Arbeit einzelner Organe (Herz, Atemmuskulatur, Blutgefäße, Darm usw.); 3) die ständige Aktivität des Drüsensekretionsapparates.

Der Grundumsatz hängt von Alter, Größe, Körpergewicht und Geschlecht ab. Der intensivste Grundumsatz pro 1 kg Körpergewicht wird bei Kindern beobachtet. Mit zunehmendem Körpergewicht steigt der Grundumsatz. Der durchschnittliche Grundumsatz eines gesunden Menschen liegt bei ca 4,2 kJ (1 kcal) in 1 Stunde pro 1 kg Gewicht Karosserie.

In Bezug auf den Energieverbrauch im Ruhezustand sind Körpergewebe heterogen. Innere Organe verbrauchen Energie aktiver, Muskelgewebe weniger aktiv.

Die Intensität des Grundstoffwechsels im Fettgewebe ist dreimal geringer als in der übrigen Zellmasse des Körpers. Schlanke Menschen produzieren mehr Wärme pro 1 kgKörpergewicht als voll.

Frauen haben einen niedrigeren Grundumsatz als Männer. Dies liegt daran, dass Frauen weniger Masse und Körperoberfläche haben. Nach der Rubnerschen Regel ist der Grundumsatz ungefähr proportional zur Körperoberfläche.

Es wurden saisonale Schwankungen des Grundumsatzes festgestellt - seine Zunahme im Frühling und seine Abnahme im Winter. Muskelaktivität bewirkt eine Steigerung des Stoffwechsels im Verhältnis zur Schwere der geleisteten Arbeit.

Verletzungen der Funktionen von Organen und Systemen des Körpers führen zu erheblichen Veränderungen des Grundstoffwechsels. Bei erhöhter Schilddrüsenfunktion, Malaria, Typhus, Tuberkulose, begleitet von Fieber, steigt der Grundstoffwechsel an.

Energieverbrauch während des Trainings.

Bei Muskelarbeit steigen die Energiekosten des Körpers deutlich an. Diese Erhöhung der Energiekosten ist eine Arbeitssteigerung, die um so größer ist, je intensiver die Arbeit ist.

Im Vergleich zum Schlaf erhöht langsames Gehen den Energieverbrauch um das 3-fache und beim Laufen auf kurzen Strecken während des Wettkampfs um das 40-fache.

Bei kurzzeitiger Belastung wird Energie durch die Oxidation von Kohlenhydraten verbraucht. Bei längerer Muskelbelastung werden hauptsächlich Fette im Körper abgebaut (80% der gesamten notwendigen Energie). Bei trainierten Sportlern wird die Energie der Muskelkontraktionen ausschließlich durch die Oxidation von Fetten bereitgestellt. Für eine körperlich arbeitende Person steigen die Energiekosten proportional zur Arbeitsintensität.

ERNÄHRUNG.

Die Auffüllung der Energiekosten des Körpers erfolgt durch Nährstoffe. Das Futter sollte Proteine, Kohlenhydrate, Fette, Mineralsalze und Vitamine in geringen Mengen und im richtigen Verhältnis enthalten. VerdaulichkeitNährstoffe abhängenvon den individuellen Eigenschaften und dem Zustand des Körpers, von der Menge und Qualität der Nahrung, dem Verhältnis ihrer verschiedenen Bestandteile, der Art der Zubereitung. Pflanzliche Lebensmittel sind weniger verdaulich als tierische Produkte, da pflanzliche Lebensmittel mehr Ballaststoffe enthalten.

Die Proteindiät trägt zur Umsetzung der Prozesse der Aufnahme und Verdaulichkeit von Nährstoffen bei. Mit dem Überwiegen von Kohlenhydraten in der Nahrung nimmt die Aufnahme von Proteinen und Fetten ab. Der Ersatz pflanzlicher Produkte durch Produkte tierischen Ursprungs verbessert die Stoffwechselvorgänge im Körper. Wenn anstelle von pflanzlichen Proteinen Fleisch- oder Milchprodukte und Weizen anstelle von Roggenbrot gegeben werden, erhöht sich die Verdaulichkeit von Lebensmitteln erheblich.

Um eine angemessene menschliche Ernährung sicherzustellen, muss daher der Grad der Assimilation von Produkten durch den Körper berücksichtigt werden. Darüber hinaus müssen Lebensmittel unbedingt alle essentiellen (Pflicht-)Nährstoffe enthalten: Proteine ​​und essentielle Aminosäuren, Vitamine,hochungesättigte Fettsäuren, Mineralstoffe und Wasser.

Der Großteil der Nahrung (75-80%) sind Kohlenhydrate und Fette.

Diät- die Menge und Zusammensetzung der Lebensmittel, die eine Person pro Tag benötigt. Es muss die täglichen Energiekosten des Körpers auffüllen und alle Nährstoffe in ausreichender Menge enthalten.

Zur Erstellung von Diäten ist es notwendig, den Gehalt an Proteinen, Fetten und Kohlenhydraten in Lebensmitteln und ihren Energiewert zu kennen. Mit diesen Daten ist es möglich, eine wissenschaftlich fundierte Ernährung für Menschen unterschiedlichen Alters, Geschlechts und Berufes zu erstellen.

Ernährung und ihre physiologische Bedeutung. Es ist notwendig, eine bestimmte Ernährung einzuhalten, um sie richtig zu organisieren: konstante Essenszeiten, angemessene Intervalle dazwischen, die Verteilung der Tagesration über den Tag. Essen sollte immer mindestens 3 mal am Tag zu einer bestimmten Uhrzeit sein: Frühstück, Mittag- und Abendessen. Das Frühstück sollte in Bezug auf den Energiewert etwa 30% der Gesamternährung ausmachen, das Mittagessen 40-50% und das Abendessen 20-25%. Es wird empfohlen, 3 Stunden vor dem Schlafengehen zu Abend zu essen.

Die richtige Ernährung sorgt für eine normale körperliche Entwicklung und geistige Aktivität, erhöht die Leistungsfähigkeit, Reaktionsfähigkeit und Widerstandsfähigkeit des Körpers gegenüber Umwelteinflüssen.

Nach den Lehren von I. P. Pavlov über konditionierte Reflexe passt sich der menschliche Körper an eine bestimmte Zeit des Essens an: Appetit tritt auf und Verdauungssäfte beginnen sich abzuheben. Richtige Abstände zwischen den Mahlzeiten sorgen in dieser Zeit für ein Sättigungsgefühl.

Drei Mahlzeiten am Tag sind im Allgemeinen physiologisch. Es ist jedoch vorzuziehen, vier Mahlzeiten am Tag einzunehmen, was die Aufnahme von Nährstoffen, insbesondere Proteinen, erhöht, in den Pausen zwischen den einzelnen Mahlzeiten kein Hungergefühl verspürt und einen guten Appetit aufrechterhält. In diesem Fall beträgt der Energiewert des Frühstücks 20 %, des Mittagessens 35 %, des Nachmittagstees 15 % und des Abendessens 25 %.

Ausgewogene Ernährung. Ernährung gilt als rationell, wenn der Nahrungsbedarf quantitativ und qualitativ vollständig gedeckt ist, alle Energiekosten erstattet werden. Es trägt zum richtigen Wachstum und zur Entwicklung des Körpers bei, erhöht seine Widerstandsfähigkeit gegen die schädlichen Auswirkungen der äußeren Umgebung, trägt zur Entwicklung der Funktionsfähigkeit des Körpers bei und erhöht die Arbeitsintensität. Rationale Ernährung beinhaltet die Entwicklung von Lebensmittelrationen und Diäten in Bezug auf verschiedene Bevölkerungskontingente und Lebensbedingungen.

Wie bereits erwähnt, baut die Ernährung eines gesunden Menschen auf der Grundlage der täglichen Essensrationen auf. Die Ernährung und Ernährung des Patienten wird als Diät bezeichnet. Jede Diät hat bestimmte Bestandteile der Ernährung und zeichnet sich durch folgende Merkmale aus: 1) Energiewert; 2) chemische Zusammensetzung; 3) physikalische Eigenschaften (Volumen, Temperatur, Konsistenz); 4) Power-Modus.

Regulation von Stoffwechsel und Energie.

Bedingte Reflexänderungen im Stoffwechsel und in der Energie werden beim Menschen in Zuständen vor dem Start und vor der Arbeit beobachtet. Bei Athleten vor Beginn des Wettkampfs und beim Arbeiter vor der Arbeit kommt es zu einer Erhöhung des Stoffwechsels, der Körpertemperatur, des Sauerstoffverbrauchs und der Freisetzung von Kohlendioxid. Sie können konditionierte Reflexveränderungen im Stoffwechsel verursachen, Energie u thermische Prozesse Leute an verbaler Reiz.

Einfluss von nervös Systeme für Austausch und Energie Prozesse im Körper auf mehrere Arten durchgeführt:

Direkter Einfluss des Nervensystems (durch den Hypothalamus, abführende Nerven) auf Gewebe und Organe;

Indirekte Beeinflussung des Nervensystems durchHypophyse (Somatotropin);

vermitteltBeeinflussung des Nervensystems durch Wendekreis Hormone Hypophyse und periphere Drüsen des Inneren Sekrete;

Direkter Einflussnervös (Hypothalamus) auf die Aktivität endokriner Drüsen und durch diese auf Stoffwechselvorgänge in Geweben und Organen.

Die Hauptabteilung des zentralen Nervensystems, die alle Arten von Stoffwechsel- und Energieprozessen reguliert, ist Hypothalamus. Eine ausgeprägte Wirkung auf Stoffwechselvorgänge und Wärmeerzeugung wird dadurch ausgeübt innere Drüse Sekrete. Hormone der Nebennierenrinde und der Schilddrüse erhöhen in großen Mengen den Katabolismus, d. h. den Abbau von Proteinen.

Im Körper zeigt sich deutlich der eng miteinander verbundene Einfluss des Nerven- und Hormonsystems auf Stoffwechsel- und Energieprozesse. So wirkt sich die Erregung des Sympathikus nicht nur direkt stimulierend auf Stoffwechselvorgänge aus, sondern erhöht auch die Ausschüttung von Schilddrüsen- und Nebennierenhormonen (Thyroxin und Adrenalin). Dadurch wird der Stoffwechsel und Energiestoffwechsel weiter angeregt. Darüber hinaus erhöhen diese Hormone selbst den Tonus der sympathischen Teilung des Nervensystems. Signifikante Veränderungen im Stoffwechsel und Wärmeaustausch tritt auf, wenn im Körper ein Mangel an Hormonen der endokrinen Drüsen vorliegt. Beispielsweise führt ein Mangel an Thyroxin zu einer Abnahme des Grundumsatzes. Dies ist auf einen verringerten Sauerstoffverbrauch des Gewebes und eine Schwächung der Wärmeerzeugung zurückzuführen. Dadurch sinkt die Körpertemperatur.

Die Hormone der endokrinen Drüsen sind an der Regulation des Stoffwechsels beteiligt und Energie, Veränderung der Durchlässigkeit von Zellmembranen (Insulin), Aktivierung der Enzymsysteme des Körpers (Adrenalin, Glukagon usw.) und Beeinflussung auf ihre Biosynthese (Glukokortikoide).

Die Regulation des Stoffwechsels und der Energie erfolgt also durch das Nerven- und Hormonsystem, das für die Anpassung des Körpers an die sich ändernden Bedingungen seines Lebensraums sorgt.