Publikasi ini merupakan jawaban atas soal-soal ujian biologi di kelas 9 SMA. Pertanyaan-pertanyaan ini diajukan oleh Kementerian Pendidikan Federasi Rusia dan diterbitkan dalam Buletin Pendidikan, publikasi resmi Kementerian.

Pertanyaan-pertanyaan dalam tiket digabungkan sedemikian rupa sehingga jawaban terperinci yang benar untuk kedua pertanyaan dari salah satu tiket memungkinkan Anda untuk menilai pengetahuan biologi secara keseluruhan, dan bukan hanya satu bagiannya. Banyak perhatian diberikan pada masalah biologis umum seperti proses evolusi, reproduksi organisme hewan dan tumbuhan, peran berbagai kelompok organisme hidup dalam biocenosis, masalah adaptasi dengan kondisi kehidupan, dll.

Dalam buku pelajaran sekolah, tentu saja, Anda dapat menemukan jawaban atas semua pertanyaan yang ditawarkan di tiket. Salah satu tugas yang dihadapi penulis adalah memfasilitasi pencarian tersebut, untuk menggabungkan pengetahuan yang disajikan dalam buku teks yang berbeda. Jawaban atas pertanyaan berisi materi yang agak di luar cakupan kurikulum sekolah, yang memungkinkan mereka untuk digunakan di sekolah menengah dengan program pengajaran biologi yang sangat berbeda. Selain itu, ini akan memungkinkan mereka untuk digunakan di masa depan untuk mempersiapkan ujian akhir di sekolah dan untuk ujian masuk biologi ke universitas.

Tiket nomor 1

1. Metabolisme dan konversi energi. Nilai metabolisme dalam kehidupan manusia

Metabolisme terdiri dari asupan berbagai zat dari lingkungan eksternal ke dalam tubuh, asimilasi dan perubahan zat-zat ini, dan pelepasan produk peluruhan yang terbentuk. Dalam penerapan semua proses ini, banyak fenomena kimia, mekanik, termal dan listrik diamati, energi terus menerus diubah: energi kimia senyawa organik kompleks dilepaskan selama pemisahannya dan diubah menjadi energi termal, mekanik, listrik. Tubuh melepaskan terutama energi termal dan mekanik. Sangat sedikit energi listrik yang dilepaskan, tetapi sangat penting untuk berfungsinya sistem saraf dan otot. Karena energi yang dilepaskan, suhu tubuh yang konstan dipertahankan pada hewan berdarah panas dan pekerjaan eksternal dilakukan. Pelepasan energi juga diperlukan untuk mempertahankan struktur sel dan untuk sintesis senyawa organik kompleks.

Metabolisme dan transformasi energi tidak dapat dipisahkan satu sama lain. Proses metabolisme dan energi dalam organisme hidup berlangsung menurut satu hukum - hukum kekekalan materi dan energi. Dalam organisme hidup, materi dan energi tidak diciptakan dan tidak hilang, hanya perubahan, penyerapan, dan pelepasannya yang terjadi.

Metabolisme dalam tubuh terdiri dari proses asimilasi(pembentukan zat kompleks dari zat sederhana) dan disimilasi(penguraian zat). Dalam proses asimilasi (atau pertukaran plastik), zat organik kompleks terbentuk yang merupakan bagian dari berbagai struktur tubuh. Dalam proses disimilasi (atau metabolisme energi), zat organik kompleks terurai, mengubahnya menjadi lebih sederhana. Dalam hal ini, energi yang diperlukan untuk fungsi normal tubuh dilepaskan.

Metabolisme dalam tubuh adalah proses tunggal yang menghubungkan transformasi berbagai zat: misalnya, protein dapat berubah menjadi lemak dan karbohidrat, dan lemak menjadi karbohidrat.

Protein memasuki tubuh manusia dengan makanan, di saluran pencernaan, di bawah pengaruh enzim, mereka dipecah menjadi asam amino, yang diserap ke dalam darah di usus kecil. Kemudian, di dalam sel, dari asam amino, protein mereka sendiri disintesis, yang merupakan ciri khas organisme ini. Namun, beberapa asam amino mengalami peluruhan, dan energi dilepaskan (pemecahan 1 g protein melepaskan 17,6 kJ, atau 4,1 kkal, energi).

Produk akhir pemecahan protein adalah air, karbon dioksida, amonia, urea dan beberapa lainnya. Amonia (sebagai amonium sulfat) dan urea diekskresikan dari tubuh melalui sistem kemih. Jika fungsi ginjal terganggu, zat yang mengandung nitrogen ini akan menumpuk di dalam darah dan meracuni tubuh. Protein tidak disimpan di dalam tubuh, tidak ada "depot protein" di dalam tubuh. Pada orang dewasa, sintesis dan pemecahan protein seimbang, dan pada masa kanak-kanak, sintesis mendominasi.

Fungsi protein dalam tubuh sangat beragam: plastik (sekitar 50% protein dalam sel), pengatur (banyak hormon adalah protein), enzimatik (enzim adalah katalis biologis yang bersifat protein, mereka secara signifikan meningkatkan laju reaksi biokimia), energi (protein adalah cadangan energi dalam tubuh, yang digunakan ketika terjadi kekurangan karbohidrat dan lemak), transportasi (hemoglobin mengangkut oksigen), kontraktil (aktin dan miosin dalam jaringan otot). Kebutuhan protein harian manusia adalah sekitar 100-118 g.

Sumber energi utama dalam tubuh adalah karbohidrat. Pemecahan 1 g glukosa melepaskan jumlah energi yang sama dengan pemecahan 1 g protein (17,6 kJ, atau 4,1 kkal), namun proses oksidasi karbohidrat terjadi jauh lebih mudah dan lebih cepat daripada oksidasi protein. Polisakarida yang masuk ke saluran pencernaan dengan makanan dipecah menjadi monomer (glukosa). Glukosa diserap ke dalam darah. Dalam darah, konsentrasi glukosa dipertahankan pada tingkat konstan 0,08-0,12% karena hormon pankreas - insulin dan glukagon. Insulin mengubah kelebihan glukosa menjadi glikogen ("pati hewani"), yang disimpan di hati dan otot. Glukagon, sebaliknya, mengubah glikogen menjadi glukosa jika kandungannya dalam darah menurun. Dengan kekurangan insulin, penyakit serius berkembang - diabetes. Produk akhir pemecahan karbohidrat adalah air dan karbon dioksida. Kebutuhan harian seseorang akan karbohidrat adalah sekitar 500 g.

Arti gemuk untuk tubuh terletak pada kenyataan bahwa mereka adalah salah satu sumber energi yang paling penting (pemecahan 1 g lemak melepaskan 38,9 kJ, atau 9,3 kkal, energi). Selain itu, lemak melakukan fungsi pelindung, penyerap goncangan, plastik dalam tubuh, mereka adalah sumber air. Lemak disimpan sebagai cadangan (terutama di jaringan subkutan). Dalam saluran pencernaan, lemak dipecah menjadi gliserol dan asam lemak. Lemak diserap ke dalam getah bening. Selama disimilasi, mereka dioksidasi menjadi air dan karbon dioksida. Kebutuhan lemak harian manusia kurang lebih 100 gram.

Metabolisme juga memainkan peran penting dalam tubuh. air dan garam mineral. Air adalah pelarut universal, semua reaksi dalam sel berlangsung dalam media berair. Pada siang hari, seseorang kehilangan sekitar 2,5 liter air (dengan urin, keringat, pernapasan), oleh karena itu, tingkat konsumsi air harian adalah 2,5–3 liter. Garam mineral diperlukan untuk fungsi normal semua sistem tubuh. Mereka adalah bagian dari semua jaringan, berpartisipasi dalam proses metabolisme plastik, diperlukan untuk sintesis hemoglobin, jus lambung, untuk pengembangan sistem muskuloskeletal dan saraf, dll. Kebutuhan tubuh akan fosfor, kalsium, natrium, klorin, dan kalium paling besar, tetapi banyak unsur lain (tembaga, magnesium, besi, seng, bromin, dll.) juga dibutuhkan dalam jumlah kecil.

Metabolisme tidak mungkin tanpa partisipasi vitamin. Ini adalah zat organik yang dibutuhkan oleh tubuh dalam jumlah yang sangat kecil (kadang-kadang - seperseratus miligram per hari). Vitamin sering dimasukkan dalam komposisi enzim sebagai koenzim, mempromosikan aksi hormon, meningkatkan daya tahan tubuh terhadap kondisi lingkungan yang merugikan. Vitamin yang paling penting termasuk vitamin C, A, D, dan kelompok B. Dengan kekurangan satu atau lain vitamin, hipovitaminosis berkembang, dengan kelebihan - hipervitaminosis.

Pertukaran plastik dan energi saling berhubungan. Dalam proses metabolisme, energi terus menerus dihasilkan, yang juga terus menerus dihabiskan untuk melakukan pekerjaan, menyediakan aktivitas saraf, dan mensintesis zat. Sumber energi bagi seseorang adalah nutrisi, jadi penting bahwa makanan mengandung semua senyawa organik dan anorganik yang diperlukan untuk metabolisme normal. Produk akhir metabolisme yang dihasilkan dikeluarkan dari tubuh melalui paru-paru, usus, kulit dan ginjal. Peran utama dalam ekskresi produk pembusukan dari tubuh adalah ginjal, di mana urea, asam urat, garam amonium dikeluarkan, kelebihan air dan garam diekskresikan.

Metabolisme normal adalah dasar dari kesehatan. Gangguan metabolisme menyebabkan penyakit serius (diabetes, asam urat, obesitas atau, sebaliknya, penurunan berat badan, dll.).

2. Penyebab evolusi. Kerumitan tumbuhan dalam proses evolusi

Pada tahun 1859, Charles Darwin dalam karyanya yang brilian "The Origin of Species by Means of Natural Selection, or the Preservation of Favoured Breeds in the Struggle for Life" menulis bahwa kekuatan pendorong utama evolusi adalah seleksi alam berdasarkan variabilitas herediter.

Faktor-faktor seleksi alam di alam adalah intensitas pembiakan(semakin tinggi, semakin besar peluang spesies untuk bertahan hidup dan memperluas batas habitat) dan perjuangan untuk eksistensi. Perjuangan untuk eksistensi bisa menjadi intraspesies, bentuk perjuangan yang paling intens, yang, bagaimanapun, jarang ditandai dengan manifestasi kekejaman, dan antarspesies, yang bisa sengit. Bentuk lain dari perjuangan untuk eksistensi adalah perjuangan melawan kondisi lingkungan yang tidak menguntungkan. Darwin menulis bahwa seleksi alam adalah kelangsungan hidup spesies yang paling cocok. Adaptasi dicapai melalui seleksi alam.

Selama evolusi tumbuhan, peristiwa berikut terjadi. PADA zaman purba(sekitar 3,5 miliar tahun yang lalu), ganggang biru-hijau muncul, yang diklasifikasikan sebagai cyanobacteria: mereka adalah organisme prokariotik uniseluler dan multiseluler yang mampu melakukan fotosintesis dengan pelepasan oksigen. Munculnya ganggang biru-hijau menyebabkan pengayaan atmosfer bumi dengan oksigen, yang diperlukan untuk semua organisme aerobik.

PADA Zaman Proterozoikum(sekitar 2,6 miliar tahun yang lalu) didominasi oleh ganggang hijau dan merah. Alga adalah tumbuhan tingkat rendah yang tubuhnya tidak terbagi menjadi beberapa bagian dan tidak memiliki jaringan khusus (tubuh seperti itu disebut thallus). Alga terus mendominasi Paleozoikum(usia Paleozoikum adalah sekitar 570 juta tahun), namun, pada periode Silur Paleozoikum, tanaman tingkat tinggi paling kuno muncul - rhinophytes (atau psilophytes). Tanaman ini sudah memiliki tunas, tetapi belum memiliki daun dan akar. Mereka direproduksi dengan spora dan menjalani gaya hidup terestrial atau semi-akuatik. Pada periode Devonian Paleozoikum, lumut dan pakis (lumut, ekor kuda, pakis) muncul, dan badak dan ganggang mendominasi Bumi. Di Devonian, kerajaan baru juga muncul - tanaman spora yang lebih tinggi * - ini adalah jamur, lumut, dan pakis. Lumut memiliki batang dan daun (outgrowths of the stem), tetapi belum memiliki akar; fungsi akar dilakukan oleh rizoid - hasil berserabut pada batang. Dalam siklus perkembangan lumut, generasi haploid (gametofit) mendominasi - ini adalah tanaman lumut berdaun. Generasi diploid (sporofit) di dalamnya tidak mampu hidup mandiri dan memakan gametofit. Pakis mengembangkan akar; dalam siklus perkembangannya, sporofit (tanaman berdaun) mendominasi, dan gametofit diwakili oleh hasil - ini adalah piring kecil berbentuk hati di pakis atau nodul di lumut klub dan ekor kuda. Pada zaman kuno, ini adalah tanaman besar seperti pohon. Reproduksi dalam spora yang lebih tinggi tidak mungkin tanpa air, karena. pembuahan telur di dalamnya terjadi dalam tetesan air, di mana gamet jantan bergerak - spermatozoa - bergerak menuju telur. Itulah sebabnya air untuk spora yang lebih tinggi merupakan faktor pembatas: jika tidak ada air yang menetes, reproduksi tanaman ini menjadi tidak mungkin.

Di Karbon (Karbon), pakis benih muncul, dari mana kemudian, seperti yang diyakini para ilmuwan, gymnospermae berasal. Pakis seperti pohon raksasa mendominasi planet ini (merekalah yang membentuk endapan batu bara), dan badak pada periode ini benar-benar mati.

Pada periode Permian Paleozoikum, gymnospermae kuno muncul. Pakis berbiji dan herba mendominasi pada periode ini, sedangkan pakis pohon mati. Gymnospermae adalah tumbuhan berbiji. Mereka berkembang biak dengan biji yang tidak dilindungi oleh dinding janin (gymnospermae tidak memiliki bunga dan buah). Munculnya tanaman ini dikaitkan dengan kenaikan tanah dan fluktuasi suhu dan kelembaban. Perkembangbiakan tumbuhan ini tidak lagi bergantung pada air.

PADA mesozoikum(usia Mesozoikum adalah sekitar 240 juta tahun) ada tiga periode - Trias, Jurassic dan Kapur. Di Mesozoikum, gymnospermae modern (di Trias) dan angiospermae pertama (di Jurassic) muncul. Tumbuhan yang dominan adalah gymnospermae. Gymnospermae dan pakis kuno mati di era ini.

Munculnya angiospermae dikaitkan dengan sejumlah aromorfosis. Tumbuhan ini memiliki bunga - tunas pendek yang dimodifikasi yang disesuaikan untuk pembentukan spora dan gamet. Di bunga, penyerbukan, pembuahan, embrio dan janin terbentuk. Biji angiospermae dilindungi oleh pericarp - ini berkontribusi pada pelestarian dan distribusinya. Selama reproduksi seksual pada tanaman ini, pembuahan ganda terjadi: satu sperma membuahi sel telur, dan sperma kedua membuahi sel pusat kantung embrio, menghasilkan pembentukan embrio dan endosperma triploid, jaringan nutrisi embrio. Pembuahan terjadi di kantung embrio, yang berkembang di bakal biji, dilindungi oleh dinding ovarium.

Di antara angiospermae ada rumput, semak, dan pohon. Organ vegetatif (akar, batang, daun) mengalami banyak modifikasi. Evolusi angiospermae sangat cepat. Mereka dicirikan oleh plastisitas evolusioner yang tinggi. Penyerbuk serangga memainkan peran besar dalam evolusi dan distribusi mereka. Angiospermae adalah satu-satunya kelompok tumbuhan yang membentuk komunitas berlapis-lapis yang kompleks. Ini berkontribusi pada penggunaan lingkungan yang lebih intensif dan penaklukan wilayah baru yang berhasil.

PADA Kenozoikum era (usianya sekitar 67 juta tahun), angiospermae modern dan gymnospermae mendominasi di Bumi, dan tanaman spora yang lebih tinggi mengalami regresi biologis.

Nomor tiket 2

1. Pertukaran gas di paru-paru dan jaringan

Pertukaran gas terus terjadi antara tubuh dan lingkungan: oksigen yang diperlukan untuk disimilasi memasuki tubuh, dan karbon dioksida yang terbentuk sebagai hasil oksidasi zat organik dikeluarkan dari tubuh. Asupan oksigen dan pembuangan karbon dioksida disediakan oleh organ pernapasan. Saluran udara adalah rongga hidung, nasofaring, laring, trakea, bronkus. Alat pernapasan utama adalah paru-paru. Di alveolus paru-paru terjadi pertukaran gas antara udara atmosfer dan darah.

Alveoli adalah vesikel paru, yang dindingnya terdiri dari satu lapisan sel epitel. Mereka terjalin erat dengan kapiler. Konsentrasi karbon dioksida dalam darah lebih tinggi daripada di udara, dan konsentrasi oksigen lebih rendah, sehingga karbon dioksida bergerak dari darah ke alveoli, dan oksigen dari alveoli ke darah. Proses berlanjut sampai tercapai keseimbangan.

Di dalam darah, oksigen bergabung dengan hemoglobin dalam sel darah merah untuk membentuk oksihemoglobin. Darah menjadi arteri. Sel-sel tubuh terus menerus mengkonsumsi oksigen. Oleh karena itu, oksigen dari darah masuk ke sel-sel jaringan, dan oksihemoglobin kembali menjadi hemoglobin. Di mitokondria, menggunakan oksigen, zat organik dioksidasi (sumber energi utama dalam tubuh adalah karbohidrat), energi dilepaskan, yang digunakan untuk sintesis ATP - akumulator energi universal dalam sel.

Karbon dioksida dari sel memasuki darah. Jadi, di jaringan organ, darah arteri diubah menjadi darah vena. Sebagian karbon dioksida bereaksi dengan hemoglobin membentuk karbhemoglobin, tetapi sebagian besar karbon dioksida (sekitar 2/3) bereaksi dengan air plasma. Reaksi ini dikatalisis oleh enzim karbonat anhidrase. Tergantung pada jumlah karbon dioksida dalam darah, enzim ini dapat mempercepat atau memperlambat reaksi. Ketika karbon dioksida bergabung dengan air, asam karbonat terbentuk, yang berdisosiasi membentuk kation H+ dan anion HCO3–. Anion ini memasuki paru-paru dengan darah, di mana karbon dioksida dilepaskan.

Ketika bereaksi dengan karbon monoksida (CO), hemoglobin membentuk karboksihemoglobin, dan ketika berinteraksi dengan oksida nitrat atau beberapa obat, methemoglobin; bentuk hemoglobin ini tidak dapat mengikat oksigen, sehingga dapat terjadi kematian. Kandungan hemoglobin dalam darah pada pria adalah 130-160 g / l, dan pada wanita - 120-140 g / l. Dengan penurunan kadar hemoglobin, anemia terjadi - suatu kondisi di mana jaringan tidak menerima oksigen yang cukup.

Biasanya, kandungan oksigen, karbon dioksida dan nitrogen di udara yang dihirup masing-masing adalah 20,94%, 0,03% dan 79,03%. Di udara yang dihembuskan, kandungan oksigen berkurang menjadi 16,3%, dan karbon dioksida meningkat menjadi 4%. Kandungan nitrogen berubah lebih sedikit (meningkat menjadi 79,7%).

Bagian udara melalui paru-paru disediakan oleh inhalasi dan ekspirasi. Penghirupan adalah konsekuensi dari kontraksi otot-otot interkostal eksternal, akibatnya tulang rusuk naik. Saat Anda menarik napas, serat otot diafragma berkontraksi, kubah diafragma menjadi lebih datar dan lebih rendah. Volume rongga dada meningkat karena perubahan ukurannya, terutama ke arah vertikal. Paru-paru mengikuti gerakan dada. Ini dijelaskan oleh fakta bahwa paru-paru dipisahkan dari dinding rongga dada oleh rongga pleura - ruang seperti celah antara pleura parietal (melapisi permukaan bagian dalam dada) dan pleura visceral (meliputi permukaan luar paru-paru). Rongga pleura diisi dengan cairan pleura. Saat Anda menarik napas, tekanan di rongga pleura berkurang, volume paru-paru meningkat, tekanan di dalamnya berkurang dan udara masuk ke paru-paru. Saat menghembuskan napas, otot-otot pernapasan rileks, volume rongga dada berkurang, tekanan di rongga pleura sedikit meningkat, jaringan paru-paru yang meregang berkontraksi, tekanan meningkat dan udara meninggalkan paru-paru. Dengan demikian, perubahan volume paru-paru terjadi secara pasif, dan disebabkan oleh perubahan volume rongga dada dan tekanan di rongga pleura dan di dalam paru-paru.

Jumlah udara yang masuk ke paru-paru selama inhalasi yang tenang dan dihembuskan selama pernafasan yang tenang disebut volume tidal (sekitar 500 cm3). Volume udara yang dapat dihembuskan setelah menarik napas dalam-dalam disebut kapasitas vital paru-paru (kurang lebih 3000-4500 cm3). Kapasitas vital paru-paru merupakan indikator penting kesehatan manusia.

2. Tumbuhan dan hewan uniseluler. Fitur habitat, struktur dan kehidupan. Peran dalam alam dan kehidupan manusia

Organisme uniseluler adalah organisme yang tubuhnya terdiri dari satu sel. Mereka dapat berupa prokariota (bakteri dan ganggang biru-hijau, atau cyanobacteria), mis. tidak memiliki nukleus yang diformalkan (fungsi nukleus dilakukan oleh nukleoid - molekul DNA yang dilipat menjadi cincin), tetapi mereka juga dapat berupa eukariota, mis. memiliki inti yang terbentuk dengan baik.

Organisme eukariotik bersel tunggal mencakup banyak ganggang hijau dan beberapa lainnya, serta semua perwakilan dari jenis Protozoa. Rencana umum struktur dan himpunan organel pada eukariota uniseluler mirip dengan sel-sel organisme multiseluler, tetapi perbedaan fungsionalnya sangat signifikan.

Organisme uniseluler menggabungkan sifat-sifat sel dan organisme independen. Banyak organisme uniseluler membentuk koloni. Organisme multiseluler berevolusi dari organisme uniseluler dalam proses evolusi.

Yang paling sederhana adalah ganggang biru-hijau uniseluler. Sel mereka tidak memiliki nukleus dan plastida, mereka mirip dengan sel bakteri. Atas dasar ini, mereka diklasifikasikan sebagai cyanobacteria. Pigmen (klorofil, karoten) dilarutkan di dalamnya di lapisan luar sitoplasma - kromatoplasma. Ganggang ini muncul di Archaean dan merupakan organisme pertama di Bumi yang menghasilkan oksigen selama fotosintesis. Ganggang biru-hijau juga dapat membentuk bentuk multiseluler - filamen.

Di antara ganggang hijau, bentuk uniseluler termasuk chlamydomonas, chlorella, pleurococcus. Alga bersel tunggal dapat membentuk koloni (misalnya, volvox).

Diatom juga merupakan alga uniseluler mikroskopis yang dapat membentuk koloni.

Alga bersel tunggal paling sering hidup di air (chlamydomonas di air tawar, dan chlorella di air tawar dan air laut), tetapi mereka juga dapat hidup di tanah (misalnya, chlorella, diatom), mereka dapat hidup di kulit pohon ( pleurokokus). Beberapa ganggang bahkan hidup di permukaan es, salju (beberapa chlamydomonas, misalnya, chlamydomonas salju). Di Antartika, diatom membentuk lapisan coklat padat di bagian bawah es.

Protozoa uniseluler membentuk sub-kerajaan hewan. Kebanyakan sel memiliki satu nukleus, tetapi ada juga bentuk berinti banyak. Di atas membran, banyak protozoa memiliki cangkang atau cangkang. Mereka bergerak dengan bantuan organel gerakan - flagela, silia, dapat membentuk pseudopodia (pseudopodia).

Kebanyakan protozoa adalah heterotrof. Partikel makanan dicerna dalam vakuola pencernaan. Tekanan osmotik dalam sel diatur oleh vakuola kontraktil: kelebihan air dikeluarkan melaluinya. Vakuola seperti itu adalah karakteristik protozoa air tawar. Bersama dengan air, produk metabolisme dikeluarkan dari tubuh protozoa. Namun, fungsi utama ekskresi adalah melalui seluruh permukaan sel.

Protozoa memiliki reproduksi aseksual dan seksual.

Organisme uniseluler ini merespons pengaruh lingkungan: mereka memiliki taksi positif dan negatif (misalnya, sepatu infusoria memiliki kemotaksis negatif - ia menjauh dari kristal garam yang ditempatkan di air).

Banyak protozoa yang mampu membuat kista. Encystation memungkinkan Anda untuk bertahan dalam kondisi buruk dan mempromosikan penyelesaian protozoa.

Pentingnya ganggang uniseluler di alam secara langsung berkaitan dengan cara hidup mereka. Organisme ini mensintesis bahan organik, melepaskan oksigen ke atmosfer, menyerap karbon dioksida, merupakan penghubung dalam rantai makanan umum, berpartisipasi dalam pembentukan tanah, pemurnian badan air, dan dapat bersimbiosis dengan organisme lain (misalnya, chlorella adalah a lumut phycobiont). Diatom bersel tunggal yang mati membentuk endapan batu yang tebal - diatomit, dan di dasar laut - lanau diatom. Ganggang biru-hijau dan hijau bersel tunggal dapat menyebabkan "mekar" air.

Manusia secara luas menggunakan ganggang uniseluler dan produk metabolismenya. Dengan demikian, kemampuan ganggang hijau uniseluler untuk menyerap bahan organik dengan seluruh permukaan sel digunakan untuk membersihkan badan air; kemampuan chlorella untuk mensintesis sejumlah besar protein, minyak lemak dan vitamin digunakan dalam produksi industri pakan; kemampuan chlorella yang sama untuk melepaskan banyak oksigen selama fotosintesis digunakan untuk meregenerasi udara di ruang tertutup (misalnya, di pesawat ruang angkasa, kapal selam). Beberapa ganggang biru-hijau digunakan sebagai pupuk, karena. mereka mampu memperbaiki nitrogen, dan ganggang seperti spirulina digunakan sebagai suplemen makanan.

Nilai protozoa agak mirip dengan nilai alga uniseluler. Protozoa juga berperan dalam pembentukan tanah, berfungsi untuk membersihkan badan air, tk. memakan bakteri dan bahan yang membusuk. Banyak yang paling sederhana adalah indikator kemurnian air. Cangkang protozoa (sarcode laut) membentuk endapan batu kapur; mereka juga berfungsi sebagai indikator dalam eksplorasi minyak dan mineral lainnya. Protozoa, seperti ganggang uniseluler, merupakan mata rantai penting dalam siklus zat.

Protozoa dan ganggang uniseluler adalah objek penting dari penelitian ilmiah. Mereka digunakan dalam studi sitologi, genetik, biofisik, fisiologis dan lainnya.

Bersambung

* Di sini penulis membuat beberapa ketidakakuratan.
1. Tumbuhan berspora yang lebih tinggi bukanlah kingdom, tetapi kelompok gabungan tumbuhan yang tidak memiliki peringkat taksonomi (sama seperti, misalnya, tetrapoda(berkaki empat), yaitu semua vertebrata dengan empat anggota badan berjari lima.
2. Jamur bukan milik kerajaan tumbuhan, mereka diisolasi di kerajaan yang terpisah.
3. Pada akhir Devonian, semua divisi tumbuhan yang diketahui saat ini muncul, kecuali angiospermae (yaitu Bryophyta, Lycosformes, Horsetails, Ferns, Gymnospermae). Catatan. ed.

1 pilihan

1. Terjadi transkripsi selama biosintesis protein di dalam sel

1. Pada intinya
2. pada ribosom
3. Pada saluran ER halus
4. Pada membran sisterna kompleks Golgi

2. Selama translasi, template untuk merakit rantai polipeptida protein adalah (at)

1. Dua untai molekul DNA
2. Salah satu untai molekul DNA
3. molekul mRNA
4. baik molekul DNA atau mRNA

3. Pertukaran energi berbeda dari pertukaran plastis karena selama pertukaran energi,

1. pengeluaran energi yang tersimpan dalam ATP
2. penyimpanan energi dalam ikatan makroergik ATP
3. sintesis karbohidrat dan lipid
4. Sintesis protein dan asam nukleat

4. Keterlibatan zat organik dalam metabolisme energi saat habis terjadi di dalam tubuh dengan urutan sebagai berikut:

1. Karbohidrat - lemak - protein
2. Lemak - Karbohidrat - Protein
3. Protein lemak karbohidrat
4. Karbohidrat - protein - lemak

5. Molekul memainkan peran paling penting dalam menyediakan energi bagi sel

1. NADP

6. Jika komposisi nukleotida DNA adalah ATG-GCH-TAT, maka komposisi nukleotida mRNA adalah

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

a) bernapas

b) transkripsi;

c.glikolisis

a) dalam mitokondria;

b) di dalam sitoplasma;

c. dalam ribosom

a) glikolisis;

b) bernapas;

c) fotosintesis

a) cerah;

b) kimia;

c) termal

11. Transkripsi terjadi ketika:

a) fotosintesis;

B) katabolisme;

c. anabolisme

Tes pada topik: "Metabolisme"

pilihan 2

1. Sumber energi universal di dalam sel:

a) protein;

b) DNA;

c) RNA;

d) ATP

1. Pemecahan zat organik kompleks terjadi dalam proses:

a) anabolisme;

b) katabolisme;

c) fotosintesis

1. Konsumsi energi terjadi dalam proses:

a) anabolisme;

b) katabolisme;

c.glikolisis

1. Proses translasi selama sintesis protein terjadi:

a) dalam ribosom;

b) dalam mitokondria;

B) di dalam nukleus

1. Pembentukan i-RNA dengan "menghapus" informasi genetik disebut:

A) transkripsi;

B) siaran;

B) reduplikasi

1. Fotosintesis membutuhkan adanya:

a.DNA;

b) RNA;

c) klorofil

1. Fase terang fotosintesis terjadi:

a) hanya dalam terang;

B) hanya dalam gelap;

C.terang dan gelap

1. Tahap oksigen metabolisme energi disebut:

a) bernapas

B) transkripsi;

B. glikolisis

1. Glikolisis terjadi:

a) dalam mitokondria;

b) di dalam sitoplasma;

c. dalam ribosom

1. Fotosintesis melepaskan produk sampingan:

A) glukosa;

B) air;

B) oksigen

1. Pertukaran energi menggunakan energi:

A) cerah

B) kimia;

B) termal

3 pilihan

1. Sintesis zat organik kompleks terjadi dalam proses:

a) anabolisme;

b) katabolisme;

c) pencernaan

2. Pelepasan energi terjadi pada proses:

a) anabolisme;

b) katabolisme;

c) siaran

3. Proses transkripsi selama biosintesis protein terjadi:

a) dalam ribosom;

b) dalam mitokondria;

c) di dalam nukleus

4. Pembentukan rantai polimer dari asam amino disebut:

a) transkripsi;

b) siaran;

B) reduplikasi

5. Fotosintesis yang dilakukan:

a) dalam ribosom;

b) dalam kloroplas;

B) di mitokondria

6. Fase gelap fotosintesis terjadi:

a) hanya dalam terang;

b) hanya dalam gelap;

C.terang dan gelap

7. Tahap metabolisme energi bebas oksigen disebut:

a) bernapas

b) transkripsi;

c.glikolisis

8. Oksidasi oksigen terjadi:

a) dalam mitokondria;

b) di dalam sitoplasma;

c. dalam ribosom

9. Pembentukan glukosa dari karbon dioksida dan air terjadi ketika:

a) glikolisis;

b) bernapas;

c) fotosintesis

10. Fotosintesis menggunakan energi:

a) cerah;

b) kimia;

c) termal

11. Proses replikasi khas untuk:

a) RNA;

B) DNA;

B) protein

Tes pada topik: "Metabolisme".

4 pilihan

1. Sintesis ATP tidak melibatkan struktur sel seperti:

A - sitoplasma

B - inti

B - mitokondria

G - kloroplas

2. Glikolisis anaerob disebut:

B - fosforilasi oksidatif

G - pemecahan ATP

3. Produk akhir oksidasi oksigen zat organik adalah:

A - ATP dan air

B - air dan karbon dioksida

D - ATP dan oksigen

4. Energi oksidasi glukosa menjadi:

A - pembentukan oksigen

B - peluruhan molekul - pembawa hidrogen

B - Sintesis ATP, dan kemudian digunakan oleh tubuh

G - sintesis karbohidrat

5. Pada proses metabolisme energi tidak terbentuk :

A adalah glikogen.

B - air

B - karbon dioksida

G - ATP

6. Glikolisis aerobik berjalan:

A - dalam sitoplasma

B - dalam mitokondria

G - pada ribosom

7. Bahan awal fotosintesis adalah:

A. oksigen dan karbon dioksida

B - air dan oksigen

B - karbon dioksida dan air

G - karbohidrat

8. Energi elektron tereksitasi pada tahap terang fotosintesis digunakan untuk:

A - Sintesis ATP

B - sintesis glukosa

B - sintesis protein

G - pemecahan karbohidrat

9. Pembentukan glukosa dari karbon dioksida dan air terjadi ketika:

a) glikolisis;

b) bernapas;

c) fotosintesis

10. Fotosintesis menggunakan energi:

a) cerah;

b) kimia;

c) termal

Tes pada topik: "Metabolisme".

5 pilihan

1. Fotolisis air adalah reaksinya:

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

B - 6CO 2 + 6H 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. Pada fase terang fotosintesis tidak terjadi :

A - pembentukan glukosa

B - fotolisis air

Sintesis B-ATP

G - formasi NADP*N

3. Sebagai hasil fotosintesis dalam kloroplas, terbentuklah sebagai berikut:

A - karbon dioksida dan oksigen

B - glukosa, ATP, oksigen

B - klorofil, air, oksigen

D - karbon dioksida, ATP, oksigen

4. Transkripsi adalah proses:

A - sintesis mRNA pada salah satu untai DNA

B - duplikasi DNA

B - membaca informasi dari i-RNA

D - perlekatan t-RNA ke asam amino

5. Sintesis protein pada ribosom terjadi di:

A - semua organisme yang ada

B - semua kecuali jamur

B - semua kecuali prokariota

G - tumbuhan dan hewan

6. Peristiwa utama interfase adalah:

A - proses mutasi

B - penggandaan materi keturunan

B - pembelahan inti sel

G - pengurangan materi keturunan hingga setengahnya

7. Dari sel-sel yang tercantum di bawah ini, mitosis tidak membelah:

A - telur yang dibuahi

B - perselisihan

B - spermatozoa

B - sel epitel

8. Oksigen dalam proses pernapasan diserap oleh:

A - hewan

B - tanaman

B - bakteri anaerob

G - A + B

9. Pertukaran plastik meliputi:

A - glikolisis anaerobik

B - biosintesis protein

B - biosintesis lemak

G - B+V

10. Fase gelap fotosintesis terjadi:

a) hanya dalam terang;

b) hanya dalam gelap;

C.terang dan gelap

Tes pada topik: "Metabolisme".

6 pilihan

1. Sintesis ATP melibatkan struktur sel seperti:

A adalah ribosom

B - inti

B - mitokondria

G - lisosom

2. Glikolisis aerobik disebut:

A - totalitas semua reaksi metabolisme energi

B - pemecahan glukosa anoksik

B - pemecahan oksigen glukosa

G - pemecahan ATP

3. Produk akhir oksidasi zat organik bebas oksigen adalah:

A - ATP dan air

B - oksigen dan karbon dioksida

B - air dan karbon dioksida

G - asam piruvat

4. Dalam proses glikolisis anaerobik,

A - 2 molekul ATP

B - 4 molekul ATP

B - 36 molekul ATP

D - 38 molekul ATP

5. Oksigen dilepaskan di:

A - fase gelap fotosintesis

B - fase cahaya fotosintesis

B - glikolisis anaerobik

G - glikolisis aerobik

6. Glikolisis anaerobik berlangsung:

A - dalam sitoplasma

B - dalam mitokondria

B - dalam sistem pencernaan

G - pada ribosom

7. Pada proses metabolisme energi tidak terbentuk :

A adalah glikogen.

B - air

B - karbon dioksida

G - ATP

8. Reaksi fotosintesis yang membutuhkan cahaya adalah:

A - penyerapan karbon dioksida

B - sintesis glukosa

B - sintesis ATP dan NADP*H

G - pembentukan pati

9. Fotolisis air dilakukan:

A - dalam fase terang fotosintesis

B - dalam fase gelap fotosintesis

B - dengan glikolisis anaerobik

D - dengan glikolisis aerobik

10. Urutan asam amino dalam molekul hemoglobin sapi dan manusia:

A - jangan berbeda

B - ada perbedaan

B - struktur yang berbeda secara fundamental

G - asam amino yang berbeda

Cabang kedua dari siklus biologis adalah siklus penghancuran, yang terdiri dari proses penghancuran senyawa organik dan transisi unsur kimia dari senyawa organik kompleks menjadi mineral sederhana, disertai dengan pelepasan energi.

Proses dekomposisi dimulai pada sebagian besar organisme hidup dan berjalan paralel dengan fotosintesis. Ini adalah proses respirasi, sebagai akibatnya bagian dari bahan organik yang disintesis terurai menjadi produk utama - karbon dioksida dan air. Tetapi pada tumbuhan, sintesis zat organik jauh melebihi penguraiannya, dan secara umum, tumbuhan mengakumulasi zat-zat ini. Bagian yang tersisa dari zat yang disintesis - produksi primer - dioksidasi secara bertahap, bergerak dari satu tingkat trofik ke tingkat trofik lainnya. Hewan, di mana tumbuhan merupakan satu-satunya sumber energi kimia utama, menguraikan bahan organik dengan sangat intensif. Produk akhir dari oksidasi ini juga karbon dioksida dan air.

Tetapi proses utama dekomposisi dikaitkan dengan transformasi sisa-sisa tumbuhan dan hewan yang mati. Sekelompok organisme tertentu mengambil bagian dalam dekomposisi - pengurai - jamur, actinomycetes, bakteri. Pada tahap terakhir, residu organik mati diurai oleh mikroorganisme (pada tingkat lebih rendah, ini terjadi melalui oksidasi abiotik). Menggunakan energi kimia yang terkandung dalam senyawa organik, mikroorganisme mengubah protein, lemak dan karbohidrat menjadi senyawa mineral sederhana, yang dikembalikan ke atmosfer (karbon dioksida, air dan amonia) dan ke tanah (elemen abu). Meskipun dekomposisi ini mengarah pada pembentukan bentuk-bentuk baru makhluk hidup dalam bentuk tubuh mikroorganisme, jumlah total bahan organik berkurang, karena bagian utamanya termineralisasi.

Himpunan proses penguraian zat organik, di mana unsur-unsur kimia dilepaskan dari komposisi senyawa organik yang kompleks dan kaya energi dan sekali lagi membentuk senyawa mineral energi yang lebih sederhana dan lebih miskin, disebut mineralisasi zat organik.

Tingkat penghancuran senyawa organik mematuhi hukum zonasi geografis dan meningkat dengan peningkatan masuknya energi matahari. Dengan kurangnya panas dan kelembaban yang berlebihan, serasah tanaman tahunan tidak punya waktu untuk runtuh, dan massa mortir yang berlebihan menumpuk di lanskap, serasah tebal dan endapan gambut terbentuk. Di bawah kondisi kering dengan potensi energi yang tinggi, tingkat kerusakan jauh melebihi produksi, dan akumulasi bahan organik mati tidak terjadi. Proses produksi dan penghancuran paling seimbang dalam kondisi panas dan kelembaban yang optimal.

Tergantung pada kondisi iklim, laju dekomposisi senyawa organik berbeda secara signifikan. Bagian sisa tumbuhan dan hewan yang belum terdekomposisi dan setengah membusuk akan terakumulasi. M.A. Glazovskaya menyebut proses ini detritogenesis. Karakteristik kuantitatifnya sangat penting secara geokimia dan dicirikan oleh indikator berikut:

O1 - serasah tanaman tahunan, O2 - bagian hijau dari serasah, O3 - serasah hutan atau kempa, rasio O3 dan O2 (OPI litter-litter index), diusulkan oleh L.E. Rodin dan N.I. Bazilevich.

OPI \u003d O3 / O2 * 100%

Indikator-indikator ini sangat bervariasi tergantung pada zona alami. Misalnya, O1 adalah 1 sen/ha di takyr, 10 sen/ha di tundra Arktik, 250 sen/ha di hutan hujan tropis, dan 15 sen/ha di stepa kering, 20 sen/ha di hutan hujan tropis, semak tundra - 835 q/ha. Indeks serasah-serasah mencirikan intensitas proses dekomposisi dan berjumlah 2000–5000% di tundra semak, 100% di stepa kering, dan 10% di hutan tropis lembab.

Selama dekomposisi, bagian dari residu organik masuk ke humus tanah, bagiannya sangat besar dalam kondisi panas yang cukup dan defisit kelembaban yang kecil, i. dalam kondisi stepa, di mana cadangan humus mencapai 600-1000t/ha. Di tanah hutan berdaun lebar, cadangan humus adalah 300 t/ha, hutan taiga - 100 t/ha, tundra - 70 t/ha. Nilai residu tanaman yang tidak terurai dibalik - di stepa 4-10t/ha, taiga - 40-50t/ha, hutan berdaun lebar - 10-15 t/ha. Stok bahan organik mati dan stok biomassa dalam organ tanaman merupakan cadangan nutrisi penting yang menjamin stabilitas biota terhadap fluktuasi lingkungan di bawah kondisi penghilangan abu dan elemen nutrisi nitrogen secara abiogenik.

Dalam lanskap hutan (dalam kondisi kelembaban yang berlebihan dan limpasan yang intens dan hilangnya nutrisi), pasokan unsur abu dalam materi hidup dan serasah yang memegang erat unsur-unsur yang diperlukan memberikan otonomi tertentu (tingkat isolasi yang tinggi) dari siklus biologis. Di stepa, di mana vegetasi tidak dapat mengumpulkan cadangan fitomassa hidup dan serasah dihancurkan dengan cepat, cadangan humus adalah cadangan nutrisi mineral. Untuk lanskap ini, cadangan humus memberikan otonomi dan stabilitas tertentu. Jaminan stabilitas lanskap hutan khatulistiwa lembab, yang tidak memiliki cadangan serasah atau humus yang tebal, adalah tertutupnya siklus biologis yang besar dan laju dekomposisi senyawa organik yang tinggi.

Dengan demikian, proses mineralisasi memperkaya lanskap dengan energi bebas, yang dibawa oleh perairan alami. Mereka menjadi lebih aktif dan melakukan pekerjaan kimia yang sangat besar. Kehadiran energi bebas membuat lanskap menjadi sistem non-ekuilibrium, tetapi, meskipun demikian, ia mempertahankan penampilannya untuk waktu yang lama. Ini dijelaskan bukan oleh kesetimbangan termodinamika, tetapi oleh stasioneritas proses yang terjadi di lanskap. Stabilitas lanskap disebabkan oleh fakta bahwa energi berlebih yang dikeluarkan terus diisi ulang dari lingkungan dalam jumlah yang mengkompensasi penurunan lanskap. Lewat sini, lansekap biogenik - sistem stasioner (berkelanjutan) yang mandiri dan tidak setimbang yang berkembang sendiri(A.I. Perelman, N.S. Kasimov, 1999) .

Siklus penghancuran memiliki sejumlah fitur khusus:

1. Mineralisasi ditujukan untuk mengurangi kompleksitas dan keragaman sistem, mengurangi jumlah informasi biologis yang kompleks dengan meningkatkan informasi anorganik.

2. Dekomposisi senyawa organik dicirikan, berbeda dengan proses pembentukannya, dengan pengulangan dalam ruang dan waktu. Misalnya, perairan rawa dengan kandungan senyawa organik terlarut yang tinggi dan migrasi besi dan mangan yang intensif merupakan ciri khas kondisi tropis lembab pada era sekarang dan sebelumnya (Paleozoikum dan Mesozoikum). Materi hidup dari zaman ini berbeda. Pada saat yang sama, dalam satu zaman di zona alami yang berbeda, kimia perairan alami, yang ditentukan oleh proses dekomposisi senyawa organik, adalah sama (termineralisasi lemah dan kaya akan bahan organik terlarut, perairan lanskap lembab, dan oksigen basa lemah. kelas perairan lanskap semi kering). Dengan demikian, proses dekomposisi dan migrasi air terkait lebih seragam daripada proses pembentukan materi hidup. Tidak peduli seberapa beragam organisme hidup, setelah kematian sisa-sisa mereka berubah menjadi senyawa mineral sederhana yang sama - karbon dioksida dan air, serta zat jenis humus.

Proses mineralisasi memainkan peran penting dalam pembentukan karakteristik geokimia lanskap. Akibat mineralisasi redistribusi biogenik unsur kimia, pembentukan mineral biogenik spesifik, perubahan komposisi kimia perairan lanskap.

Massa utama materi hidup terkonsentrasi di atas tanah atau di cakrawala humus atas, dan mineralisasi residu mati juga terjadi di sini. Oleh karena itu, setelah mineralisasi, unsur-unsur biofilik terakumulasi di bagian atas profil tanah, yang koefisien penyerapan biologisnya lebih besar dari 1. Penyerapan unsur-unsur oleh akar tanaman terjadi dari seluruh tanah. Dengan demikian, tanaman memainkan peran sebagai pompa yang mendistribusikan kembali unsur-unsur kimia dengan mengekstraksi unsur-unsur biofilik dari seluruh lapisan tanah dan mengumpulkannya di cakrawala atas. Mekanisme ini merupakan umpan balik bioinert negatif di lanskap, yang berkontribusi pada stabilisasi tanah dan seluruh lanskap secara keseluruhan.

Mineralisasi disertai dengan pembentukan dua kelompok mineral biogenik. Mineral dari kelompok pertama adalah bagian dari sekresi seluler, kerangka, cangkang, cangkang, dll. Mineral ini memiliki struktur organomorfik, yaitu mempertahankan bentuk sel di mana mereka berasal. Mineral ini disebut "biolit". Setelah kematian organisme hidup, biolit memasuki lanau, tanah, di mana mereka kehilangan struktur organomorfiknya dan memperoleh penampilan bersahaja. Misalnya, cangkang moluska air tawar terawetkan di lapisan atas endapan aluvial, sedangkan di lapisan bawah mereka berubah menjadi akumulasi bubuk kapur karbonat, sebagian mempertahankan bentuk cangkang. Jaringan banyak tanaman mengandung kristal kalsit (kayu, sekresi tanah di permukaan daun, bahan berkapur di jaringan sel), yang, ketika terurai, memperkaya tanah dengan kalsium. Tumbuhan dan diatom stepa dan padang rumput gunung dicirikan oleh akumulasi badan opal (Si2 nH2O) - fitolitaria. Setelah penguraian residu tanaman, opal kehilangan air, struktur organomorfik, berubah menjadi kalsedon, mengendap kembali dan memperkaya tanah dengan silikon dioksida (kuarsa sekunder).

Kelompok lain mineral biogenik muncul di luar tubuh organisme dari produk aktivitas vitalnya. Sejumlah penelitian (Polynov B.B., M.A. Glazovskaya) dari kedua tanah primitif pegunungan tinggi dan profil tanah yang berkembang dengan baik membuktikan bahwa bagian tanah (tanah liat) yang tersebar halus sebagian besar terbentuk karena dekomposisi sisa-sisa organisme, mis. Mineral lempung dalam tanah berasal dari biogenik. Ini mungkin menjelaskan kesatuan mineral lempung dalam tanah yang terbentuk pada berbagai batuan.

Dengan demikian, dalam proses dekomposisi dan mineralisasi lebih lanjut, ada sintesis senyawa organik tertentu - humus, senyawa mineral tertentu - mineral lempung, serta pelepasan senyawa anorganik paling sederhana. Proses-proses ini mengarah pada redistribusi unsur-unsur kimia dalam dasar litogenik lanskap. Penyerapan unsur-unsur kimia dari tanah terjadi dari seluruh profil tanah. Penguraian senyawa organik terutama di cakrawala atas.Di sini, setelah mineralisasi, unsur-unsur kimia tersebut terakumulasi yang

Dekomposisi bahan organik sangat menentukan pembentukan komposisi kimia air tanah. Air tanah menerima karbon dioksida yang dilepaskan selama respirasi bagian bawah tanah tanaman dan fauna bawah tanah, asam organik dan garamnya, serta kompleks organomineral dan senyawa mineral nitrogen, fosfor, dan belerang yang terbentuk dari produk dekomposisi. Komposisi kation dalam air tanah mencerminkan biofilisitasnya. Misalnya, di sebagian besar lanskap (di perairannya), kalsium lebih mendominasi daripada magnesium, karena koefisien penyerapan biologis kalsium lebih besar daripada magnesium, dan ada lebih banyak dalam produk mineralisasi, oleh karena itu, lebih banyak masuk ke air tanah. Secara umum, pada bentang alam dengan akumulasi bahan organik yang kuat, komposisi perairan sungai sangat bergantung pada batuan induknya. Ada semacam rata-rata komposisi kimia perairan, mereka menjadi lebih seragam, misalnya. Di semua lanskap dengan iklim lembab, mereka adalah bikarbonat-kalsium segar. Sebaliknya, di lanskap yang miskin kehidupan (gurun, stepa kering), komposisi air tergantung pada komposisi batuan induk dan kelarutannya. Di sini bisa ada sulfat, di tempat dan air klorida, dan di antara kation, peran magnesium dan natrium meningkat.

Dengan demikian, pada bentang alam yang berbeda, baik proses biokimia maupun fisikokimia yang terjadi secara bersamaan turut andil dalam pembentukan komposisi kimia perairan. Proses-proses ini saling terkait dan saling bergantung. Dalam kasus pertama, unsur kimia melewati tubuh organisme sebelum memasuki perairan lanskap dan memasuki air dari bahan organik hidup atau mati, dan dalam kasus kedua, pembubaran mineral, pertukaran ion dan reaksi lain terjadi, di organisme mana yang bertindak hanya sebagai faktor yang mempengaruhi daya larut air. Kedua kategori proses tersebut dikembangkan di semua lanskap. Tetapi di beberapa nilai utama adalah yang pertama, di yang lain - yang kedua.

Indikator intensitas proses dekomposisi.

Rasio serasah (O3) dengan bagian hijau dari serasah (O2) memberikan gambaran yang baik tentang intensitas dekomposisi zat organik.

Proses penghancuran senyawa organik kompleks terjadi dalam urutan tertentu dan dengan adanya katalis untuk reaksi ini - enzim yang disekresikan oleh sel bakteri. Enzim adalah senyawa protein kompleks (berat molekul mencapai ratusan ribu n juta), mempercepat reaksi biokimia. Enzim adalah satu dan dua komponen. Enzim dua komponen terdiri dari bagian protein (apoenzim) dan non-protein (koenzim). Koenzim memiliki aktivitas katalitik, dan pembawa protein meningkatkan aktivitasnya.
Ada enzim yang diproduksi oleh bakteri untuk pemecahan zat ekstraseluler - eksoenzim dan enzim pencernaan internal - endoenzim.
143

Keunikan enzim adalah bahwa masing-masing enzim hanya mengkatalisis satu dari banyak transformasi. Ada enam kelas enzim utama: oksidoreduktase; transferase; hidrolase; lisa; isomerase; ligase.
Untuk penghancuran campuran kompleks zat organik, dibutuhkan 80-100 enzim yang berbeda, masing-masing memiliki suhu optimalnya sendiri, di mana laju reaksi turun.
Proses oksidasi biologis terdiri dari banyak langkah dan dimulai dengan pemecahan bahan organik dengan pelepasan hidrogen aktif. Dalam proses ini, enzim dari kelas oksidoreduktase memainkan peran khusus: dehidrogenase (menghilangkan hidrogen dari substrat), katalase (mengurai hidrogen peroksida) dan peroksidase (menggunakan peroksida teraktivasi untuk mengoksidasi senyawa organik lainnya).
Ada zat yang meningkatkan aktivitas enzim - aktivator (kation vitamin, Ca, Mg, Mn), dan inhibitor yang memiliki efek sebaliknya (misalnya, garam logam berat, antibiotik).
Enzim yang selalu ada dalam sel, terlepas dari substratnya, disebut konstitutif. Enzim yang disintesis oleh sel sebagai respons terhadap perubahan lingkungan eksternal disebut adaptif. Masa adaptasi berkisar dari beberapa jam hingga ratusan hari.
Reaksi total oksidasi biokimia dalam kondisi aerobik dapat digambarkan secara skematis sebagai berikut:

di mana CxHyOzN - semua zat organik air limbah; AN - energi; C5H7N02 - formula bersyarat dari zat seluler bakteri.
Reaksi (I) menunjukkan sifat oksidasi suatu zat untuk memenuhi kebutuhan energi sel (proses katabolik), reaksi (II) - untuk sintesis zat seluler (proses anabolik). Biaya oksigen untuk reaksi ini adalah BODtotal air limbah.

dy. Reaksi (III) dan (IV) mencirikan transformasi zat seluler dalam kondisi kekurangan nutrisi. Konsumsi oksigen total untuk semua 4 reaksi kira-kira dua kali lipat untuk (I) dan (II).
Sejumlah besar reaksi biokimia terjadi dengan bantuan koenzim A (atau asilasi koenzim CoA, CoA-SH). Koenzim A merupakan turunan asam pantotenat n-merkaptoetilamida dan nukleotida adenosin-3,5-difosfat (C21H36Ol67P3S) dengan berat molekul 767,56. CoA mengaktifkan asam karboksilat, membentuk dengan mereka turunan asil dari CoA.

Asam benzoat, etil dan amil alkohol, glikol, gliserol, anilin, ester, dll mudah teroksidasi Senyawa nitro, surfaktan "keras", alkohol trihidrat, dll teroksidasi dengan buruk Kehadiran gugus fungsi meningkatkan kemampuan untuk mendegradasi secara biologis senyawa dengan urutan sebagai berikut:

Metabolisme dan energi, atau metabolisme, - satu set transformasi kimia dan fisik zat dan energi yang terjadi pada organisme hidup dan memastikan aktivitas vitalnya. Pertukaran materi dan energi adalah satu kesatuan dan mematuhi hukum kekekalan materi dan energi.

Metabolisme terdiri dari proses asimilasi dan disimilasi. Asimilasi (anabolisme)- proses asimilasi zat oleh tubuh, di mana energi dikonsumsi. Disimilasi (katabolisme)- proses penguraian senyawa organik kompleks, dilanjutkan dengan pelepasan energi.

Satu-satunya sumber energi bagi tubuh manusia adalah oksidasi zat organik yang menyertai makanan. Ketika produk makanan dipecah menjadi elemen akhir - karbon dioksida dan air - energi dilepaskan, sebagian digunakan untuk pekerjaan mekanis yang dilakukan oleh otot, bagian lainnya digunakan untuk mensintesis senyawa yang lebih kompleks atau terakumulasi dalam senyawa makroergik khusus.

Senyawa makroergik zat disebut zat, yang pemecahannya disertai dengan pelepasan sejumlah besar energi. Dalam tubuh manusia, peran senyawa makroergik dilakukan oleh adenosine triphosphoric acid (ATP) dan creatine phosphate (CP).

METABOLISME PROTEIN.

protein(protein) adalah senyawa molekul tinggi yang dibangun dari asam amino. Fungsi:

Fungsi struktural, atau plastik adalah bahwa protein adalah komponen utama dari semua sel dan struktur antar sel. katalitik atau enzimatik Fungsi protein adalah kemampuannya untuk mempercepat reaksi biokimia dalam tubuh.

Fungsi pelindung protein dimanifestasikan dalam pembentukan tubuh kekebalan (antibodi) ketika protein asing (misalnya, bakteri) masuk ke dalam tubuh. Selain itu, protein mengikat racun dan racun yang masuk ke dalam tubuh dan memberikan pembekuan darah serta menghentikan pendarahan pada luka.

fungsi transportasi adalah transfer banyak zat. Fungsi protein yang paling penting adalah transmisi sifat turun temurun di mana nukleoprotein memainkan peran utama. Ada dua jenis utama asam nukleat: asam ribonukleat (RNA) dan asam deoksiribonukleat (DNA).

Fungsi pengaturan protein ditujukan untuk menjaga konstanta biologis dalam tubuh.

Peran energi protein adalah untuk menyediakan energi untuk semua proses kehidupan dalam tubuh hewan dan manusia. Ketika 1 g protein dioksidasi, rata-rata energi yang dilepaskan sama dengan 16,7 kJ (4,0 kkal).

Kebutuhan akan protein. Tubuh terus-menerus memecah dan mensintesis protein. Protein makanan adalah satu-satunya sumber sintesis protein baru. Dalam saluran pencernaan, protein dipecah oleh enzim menjadi asam amino dan diserap di usus kecil. Dari asam amino dan peptida yang paling sederhana, sel mensintesis protein mereka sendiri, yang merupakan karakteristik hanya untuk organisme tertentu. Protein tidak dapat digantikan oleh nutrisi lain, karena sintesisnya di dalam tubuh hanya dimungkinkan dari asam amino. Pada saat yang sama, protein dapat menggantikan lemak dan karbohidrat, yaitu digunakan untuk sintesis senyawa ini.

Nilai biologis protein. Beberapa asam amino tidak dapat disintesis dalam tubuh manusia dan harus disuplai dengan makanan dalam bentuk jadi. Asam amino ini disebut sangat diperlukan atau vital. Ini termasuk: valin, metionin, treonin, leusin, isoleusin, fenilalanin, triptofan dan lisin, dan pada anak-anak juga arginin dan histidin. Kurangnya asam esensial dalam makanan menyebabkan pelanggaran metabolisme protein dalam tubuh. Asam amino non-esensial terutama disintesis di dalam tubuh.

Protein yang mengandung semua rangkaian asam amino yang diperlukan disebut biologis lengkap. Nilai biologis tertinggi protein dalam susu, telur, ikan, daging. Protein yang cacat secara biologis adalah protein yang kekurangan setidaknya satu asam amino yang tidak dapat disintesis di dalam tubuh. Protein tidak lengkap adalah protein jagung, gandum, barley.

keseimbangan nitrogen. Keseimbangan nitrogen adalah perbedaan antara jumlah nitrogen yang terkandung dalam makanan manusia dan tingkat ekskresinya.

Keseimbangan nitrogen- keadaan di mana jumlah nitrogen yang dikeluarkan sama dengan jumlah yang masuk ke dalam tubuh. Keseimbangan nitrogen diamati pada orang dewasa yang sehat.

keseimbangan nitrogen positif- suatu kondisi di mana jumlah nitrogen dalam ekskresi tubuh jauh lebih sedikit daripada kandungannya dalam makanan, yaitu, retensi nitrogen dalam tubuh diamati. Keseimbangan nitrogen positif diamati pada anak-anak karena peningkatan pertumbuhan, pada wanita selama kehamilan, dengan peningkatan pelatihan olahraga, yang mengarah ke peningkatan jaringan otot, selama penyembuhan luka besar atau pemulihan dari penyakit serius.

kekurangan nitrogen(keseimbangan nitrogen negatif) dicatat ketika jumlah nitrogen yang dilepaskan lebih besar dari kandungannya dalam makanan yang masuk ke dalam tubuh. nitrit negatifkeseimbangan diamati dengan kelaparan protein, kondisi demam, pelanggaran regulasi neuroendokrin metabolisme protein.

Pemecahan protein dan sintesis urea. Produk pemecahan nitrogen yang paling penting dari protein yang diekskresikan dalam urin dan keringat adalah urea, asam urat, dan amonia.

METABOLISME LEMAK.

Pembagi lemak di lipid sederhana(lemak netral, lilin), lipid kompleks(fosfolipid,glikolipid, sulfolipid) dan steroid(kolesterol dandll.). Sebagian besar lipid dalam tubuh manusia diwakili oleh lemak netral. Lemak Netral makanan manusia merupakan sumber energi yang penting. Ketika 1 g lemak dioksidasi, 37,7 kJ (9,0 kkal) energi dilepaskan.

Kebutuhan harian orang dewasa dalam lemak netral adalah 70-80 g, anak-anak berusia 3-10 tahun - 26-30 g.

Lemak netral energi dapat diganti dengan karbohidrat. Namun, ada asam lemak tak jenuh - linoleat, linolenat dan arakidonat, yang harus terkandung dalam makanan manusia, mereka disebut bukan lemak esensial asam.

Lemak netral, yang merupakan bagian dari makanan dan jaringan manusia, terutama diwakili oleh trigliserida yang mengandung asam lemak - palmitat,stearat, oleat, linoleat dan linolenat.

Hati memainkan peran penting dalam metabolisme lemak. Hati adalah organ utama di mana pembentukan badan keton (beta-hidroksibutirat, asam asetoasetat, aseton) terjadi. Badan keton digunakan sebagai sumber energi.

Fosfo- dan glikolipid adalah bagian dari semua sel, tetapi terutama dalam komposisi sel saraf. Hati praktis adalah satu-satunya organ yang mempertahankan tingkat fosfolipid dalam darah. Kolesterol dan steroid lainnya dapat dicerna atau disintesis di dalam tubuh. Tempat utama sintesis kolesterol adalah hati.

Dalam jaringan adiposa, lemak netral disimpan dalam bentuk trigliserida.

Pembentukan lemak dari karbohidrat. Kelebihan konsumsi karbohidrat dengan makanan menyebabkan pengendapan lemak dalam tubuh. Biasanya, pada manusia, 25-30% karbohidrat dalam makanan diubah menjadi lemak.

Pembentukan lemak dari protein. Protein adalah bahan plastik. Hanya dalam keadaan ekstrim protein digunakan untuk tujuan energi. Konversi protein menjadi asam lemak paling mungkin terjadi melalui pembentukan karbohidrat.

METABOLISME KARBOHIDRAT.

Peran biologis karbohidrat bagi tubuh manusia ditentukan terutama oleh fungsi energinya. Nilai energi 1 g karbohidrat adalah 16,7 kJ (4,0 kkal). Karbohidrat merupakan sumber energi langsung bagi seluruh sel tubuh, melakukan fungsi plastis dan penunjang.

Kebutuhan harian orang dewasa dalam karbohidrat adalah sekitar 0,5 kg. Bagian utama dari mereka (sekitar 70%) dioksidasi dalam jaringan menjadi air dan karbon dioksida. Sekitar 25-28% dari glukosa makanan diubah menjadi lemak dan hanya 2-5% yang disintesis menjadi glikogen - karbohidrat cadangan tubuh.

Monosakarida adalah satu-satunya bentuk karbohidrat yang dapat diserap. Mereka diserap terutama di usus kecil, dan diangkut oleh aliran darah ke hati dan jaringan. Glikogen disintesis dari glukosa di hati. Proses ini disebut glikogenesis. Glikogen dapat dipecah menjadi glukosa. Fenomena ini disebut glikogenolisis. Di hati, neoplasma karbohidrat dimungkinkan dari produk peluruhannya (asam piruvat atau laktat), serta dari produk peluruhan lemak dan protein (asam keto), yang ditunjuk sebagai glikoneogenesis. Glikogenesis, glikogenolisis, dan glikoneogenesis adalah proses yang saling terkait erat yang terjadi di hati yang memastikan kadar gula darah optimal.

di otot, sertadi hati, glikogen disintesis. Pemecahan glikogen merupakan salah satu sumber energi untuk kontraksi otot. Dengan pemecahan glikogen otot, prosesnya menuju pembentukan asam piruvat dan laktat. Proses ini disebut glikolisis. Pada fase istirahat, glikogen disintesis ulang dari asam laktat di jaringan otot.

Otak mengandung sedikit cadangan karbohidrat dan membutuhkan pasokan glukosa yang konstan. Glukosa di jaringan otak sebagian besar dioksidasi, dan sebagian kecil diubah menjadi asam laktat. Biaya energi otak ditutupi secara eksklusif oleh karbohidrat. Penurunan asupan glukosa ke otak disertai dengan perubahan proses metabolisme di jaringan saraf dan pelanggaran fungsi otak.

Pembentukan karbohidrat dari protein dan lemak (glikoneogenesis). Sebagai hasil transformasi asam amino, terbentuk asam piruvat, sedangkan oksidasi asam lemak menghasilkan asetilkoenzim A, yang dapat diubah menjadi asam piruvat, prekursor glukosa. Ini adalah jalur umum yang paling penting untuk biosintesis karbohidrat.

Antara dua sumber energi utama - karbohidrat dan lemak - ada hubungan fisiologis yang erat. Peningkatan glukosa darah meningkatkan biosintesis trigliserida dan mengurangi pemecahan lemak di jaringan adiposa. Lebih sedikit asam lemak bebas yang memasuki aliran darah. Jika terjadi hipoglikemia, maka proses sintesis trigliserida terhambat, pemecahan lemak dipercepat, dan asam lemak bebas masuk ke dalam darah dalam jumlah banyak.

METABOLISME AIR-GARAM.

Semua proses kimia dan fisika-kimia yang terjadi di dalam tubuh dilakukan di lingkungan perairan. Air melakukan fungsi penting berikut dalam tubuh: fungsi: 1) berfungsi sebagai pelarut makanan dan metabolisme; 2) mentransfer zat terlarut di dalamnya; 3) melemahkan gesekan antara permukaan yang bersentuhan dalam tubuh manusia; 4) berpartisipasi dalam pengaturan suhu tubuh karena konduktivitas termal yang tinggi, panas penguapan yang tinggi.

Kandungan air total dalam tubuh orang dewasa adalah 50 —60% dari massanya, yaitu mencapai 40—45 l.

Merupakan kebiasaan untuk membagi air menjadi intraseluler, intraseluler (72%) dan ekstraseluler, ekstraseluler (28%). Air ekstraseluler terletak di dalam tempat tidur vaskular (dalam komposisi darah, getah bening, cairan serebrospinal) dan di ruang antar sel.

Air masuk ke dalam tubuh melalui saluran pencernaan dalam bentuk cairan atau air yang terkandung dalam padatproduk makanan. Sebagian air terbentuk di dalam tubuh itu sendiri dalam proses metabolisme.

Dengan kelebihan air dalam tubuh, ada hiperhidrasi umum(keracunan air), dengan kekurangan air, metabolisme terganggu. Kehilangan 10% air menyebabkan kondisi dehidrasi(dehidrasi), dengan kehilangan 20% air, kematian terjadi.

Bersamaan dengan air, mineral (garam) juga masuk ke dalam tubuh. Di dekat 4% massa kering makanan harus berupa senyawa mineral.

Fungsi penting dari elektrolit adalah partisipasi mereka dalam reaksi enzimatik.

Sodium memastikan keteguhan tekanan osmotik cairan ekstraseluler, berpartisipasi dalam penciptaan potensi membran bioelektrik, dalam pengaturan keadaan asam-basa.

Kalium memberikan tekanan osmotik cairan intraseluler, merangsang pembentukan asetilkolin. Kurangnya ion kalium menghambat proses anabolik dalam tubuh.

Klorin juga merupakan anion yang paling penting dari cairan ekstraselular, memastikan keteguhan tekanan osmotik.

kalsium dan fosfor ditemukan terutama di jaringan tulang (lebih dari 90%). Kandungan kalsium dalam plasma dan darah adalah salah satu konstanta biologis, karena bahkan sedikit perubahan pada tingkat ion ini dapat menyebabkan konsekuensi yang parah bagi tubuh. Penurunan kadar kalsium darah menyebabkan kontraksi otot yang tidak disengaja, kejang, dan kematian terjadi karena henti napas. Peningkatan kandungan kalsium dalam darah disertai dengan penurunan rangsangan jaringan saraf dan otot, munculnya paresis, kelumpuhan, dan pembentukan batu ginjal. Kalsium diperlukan untuk membangun tulang, sehingga harus dipasok dalam jumlah yang cukup dalam tubuh dengan makanan.

Fosfor berpartisipasi dalam metabolisme banyak zat, karena merupakan bagian dari senyawa berenergi tinggi (misalnya, ATP). Yang sangat penting adalah pengendapan fosfor di tulang.

Besi adalah bagian dari hemoglobin, mioglobin, yang bertanggung jawab untuk respirasi jaringan, serta dalam komposisi enzim yang terlibat dalam reaksi redoks. Asupan zat besi yang tidak mencukupi dalam tubuh mengganggu sintesis hemoglobin. Penurunan sintesis hemoglobin menyebabkan anemia (anemia). Kebutuhan zat besi harian untuk orang dewasa adalah 10-30 mcg.

Yodium dalam tubuh terkandung dalam jumlah kecil. Namun, signifikansinya sangat besar. Ini disebabkan oleh fakta bahwa yodium adalah bagian dari hormon tiroid, yang memiliki efek nyata pada semua proses metabolisme, pertumbuhandan perkembangan organisme.

Pendidikan dan konsumsi energi.

Energi yang dilepaskan selama pemecahan zat organik terakumulasi dalam bentuk ATP, yang jumlahnya dalam jaringan tubuh dipertahankan pada tingkat tinggi. ATP ditemukan di setiap sel dalam tubuh. Jumlah terbesarnya ditemukan di otot rangka - 0,2-0,5%. Setiap aktivitas sel selalu tepat waktu dengan pemecahan ATP.

Molekul ATP yang rusak harus dipulihkan. Ini karena energi yang dilepaskan selama pemecahan karbohidrat dan zat lainnya.

Jumlah energi yang dikeluarkan oleh tubuh dapat dinilai dari jumlah panas yang diberikannya ke lingkungan eksternal.

Metode untuk mengukur biaya energi (kalorimetri langsung dan tidak langsung).

tingkat pernapasan.

kalorimetri langsung didasarkan pada penentuan langsung panas yang dilepaskan selama kehidupan organisme. Seseorang ditempatkan di ruang kalorimetri khusus, yang memperhitungkan seluruh jumlah panas yang dilepaskan oleh tubuh manusia. Panas yang dihasilkan oleh tubuh diserap oleh air yang mengalir melalui sistem pipa yang diletakkan di antara dinding ruangan. Metodenya sangat rumit, penerapannya dimungkinkan di lembaga ilmiah khusus. Akibatnya, banyak digunakan dalam pengobatan praktis. metode tidak langsung kalorimetri. Inti dari metode ini terletak pada kenyataan bahwa pertama-tama tentukan volume ventilasi paru, dan kemudian - jumlah oksigen yang diserap dan karbon dioksida yang dilepaskan. Perbandingan antara volume karbon dioksida yang dilepaskan dengan volume oksigen yang diserap disebut koefisien pernapasan . Nilai koefisien pernapasan dapat digunakan untuk menilai sifat zat teroksidasi dalam tubuh.

Ketika teroksidasi koefisien pernapasan karbohidrat adalah 1 karena untuk oksidasi lengkap 1 molekul glukosa karbon dioksida dan air membutuhkan 6 molekul oksigen, sedangkan 6 molekul karbon dioksida dilepaskan:

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

Koefisien pernapasan untuk oksidasi protein adalah 0,8, untuk oksidasi lemak - 0,7.

Penentuan konsumsi energi dengan pertukaran gas. Kuantitaspanas yang dikeluarkan dalam tubuh saat mengkonsumsi 1 liter oksigen - ekuivalen kalori oksigen - tergantung pada oksidasi zat oksigen yang digunakan. Setara kalori oksigen selama oksidasi karbohidrat adalah 21,13 kJ (5,05 kkal), protein— 20,1 kJ (4,8 kkal), lemak - 19,62 kJ (4,686 kkal).

Konsumsi energi pada manusia didefinisikan sebagai berikut. Seseorang bernafas selama 5 menit melalui corong (mouthpiece) yang dimasukkan ke dalam mulut. Corong, terhubung ke tas yang terbuat dari kain karet, memiliki katup. Mereka diatur begitu Apa orang itu bernafas dengan bebas atmosfer udara, dan menghembuskan udara ke dalam kantong. Dengan bantuan gas jam mengukur volume ekspirasi udara. Menurut indikator penganalisis gas, persentase oksigen dan karbon dioksida di udara yang dihirup dan dihembuskan oleh seseorang ditentukan. Kemudian jumlah oksigen yang diserap dan karbon dioksida yang dilepaskan, serta koefisien pernapasan, dihitung. Dengan menggunakan tabel yang sesuai, ekuivalen kalori oksigen ditentukan oleh nilai koefisien pernapasan dan konsumsi energi ditentukan.

Metabolisme dasar dan signifikansinya.

BX- jumlah minimum energi yang diperlukan untuk mempertahankan fungsi normal tubuh dalam keadaan istirahat total, dengan mengesampingkan semua pengaruh internal dan eksternal yang dapat meningkatkan tingkat proses metabolisme. Metabolisme basal ditentukan di pagi hari dengan perut kosong (12-14 jam setelah makan terakhir), dalam posisi terlentang, dengan relaksasi otot sepenuhnya, dalam kondisi suhu yang nyaman (18-20 ° C). Pertukaran dasar sejumlah energi yang dilepaskan tubuh (kJ/hari) dinyatakan.

Dalam keadaan istirahat fisik dan mental yang lengkap pengeluaran tubuh energi pada: 1) proses kimia yang terus-menerus terjadi; 2) pekerjaan mekanis yang dilakukan oleh organ individu (jantung, otot pernapasan, pembuluh darah, usus, dll.); 3) aktivitas konstan alat sekretori kelenjar.

Metabolisme basal tergantung pada usia, tinggi badan, berat badan, jenis kelamin. Metabolisme dasar paling intensif per 1 kg berat badan diamati pada anak-anak. Dengan peningkatan berat badan, metabolisme basal meningkat. Tingkat metabolisme basal rata-rata pada orang sehat adalah kira-kira 4,2 kJ (1 kkal) dalam 1 jam per 1 kg berat tubuh.

Dalam hal konsumsi energi saat istirahat, jaringan tubuh bersifat heterogen. Organ internal menghabiskan energi lebih aktif, jaringan otot kurang aktif.

Intensitas metabolisme dasar di jaringan adiposa adalah 3 kali lebih rendah daripada di seluruh massa sel tubuh. Orang kurus menghasilkan lebih banyak panas per 1 kgberat badan dari penuh.

Wanita memiliki tingkat metabolisme basal yang lebih rendah daripada pria. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa wanita memiliki massa dan permukaan tubuh yang lebih sedikit. Menurut aturan Rubner, metabolisme basal kira-kira sebanding dengan luas permukaan tubuh.

Fluktuasi musiman dalam tingkat metabolisme basal dicatat - peningkatannya di musim semi dan penurunan di musim dingin. Aktivitas otot menyebabkan peningkatan metabolisme sebanding dengan beratnya pekerjaan yang dilakukan.

Pelanggaran fungsi organ dan sistem tubuh menyebabkan perubahan signifikan dalam metabolisme dasar. Dengan peningkatan fungsi tiroid, malaria, demam tifoid, TBC, disertai demam, metabolisme dasar meningkat.

Pengeluaran energi selama latihan.

Selama kerja otot, biaya energi tubuh meningkat secara signifikan. Peningkatan biaya energi ini merupakan peningkatan kerja, yang semakin besar, semakin intens kerja.

Dibandingkan dengan tidur, berjalan lambat meningkatkan konsumsi energi sebanyak 3 kali, dan saat berlari jarak pendek selama kompetisi, lebih dari 40 kali.

Selama beban jangka pendek, energi dikeluarkan karena oksidasi karbohidrat. Dengan beban otot yang berkepanjangan, sebagian besar lemak dipecah dalam tubuh (80% dari semua energi yang diperlukan). Pada atlet terlatih, energi kontraksi otot disediakan semata-mata oleh oksidasi lemak. Untuk seseorang yang melakukan pekerjaan fisik, biaya energi meningkat sebanding dengan intensitas tenaga kerja.

MAKANAN.

Pengisian biaya energi tubuh terjadi karena nutrisi. Makanan harus mengandung protein, karbohidrat, lemak, garam mineral dan vitamin dalam jumlah kecil dan dalam rasio yang benar. kecernaannutrisi tergantung padapada karakteristik individu dan kondisi tubuh, pada kuantitas dan kualitas makanan, rasio berbagai komponennya, metode persiapan. Makanan nabati kurang mudah dicerna daripada produk hewani karena makanan nabati mengandung lebih banyak serat.

Diet protein berkontribusi pada implementasi proses penyerapan dan kecernaan nutrisi. Dengan dominasi karbohidrat dalam makanan, penyerapan protein dan lemak berkurang. Mengganti produk nabati dengan produk hewani meningkatkan proses metabolisme dalam tubuh. Jika alih-alih protein nabati, daging atau produk susu diberikan, dan gandum alih-alih roti gandum hitam, maka kecernaan produk makanan meningkat secara signifikan.

Jadi, untuk memastikan nutrisi manusia yang tepat, perlu memperhitungkan tingkat asimilasi produk oleh tubuh. Selain itu, makanan tentu harus mengandung semua nutrisi penting (wajib): protein dan asam amino esensial, vitamin,asam lemak tak jenuh tinggi, mineral dan air.

Sebagian besar makanan (75-80%) adalah karbohidrat dan lemak.

Diet- jumlah dan komposisi produk makanan yang dibutuhkan seseorang per hari. Itu harus mengisi kembali biaya energi harian tubuh dan memasukkan semua nutrisi dalam jumlah yang cukup.

Untuk menyusun diet, perlu diketahui kandungan protein, lemak dan karbohidrat dalam makanan dan nilai energinya. Dengan data ini, dimungkinkan untuk menyusun diet berbasis ilmiah untuk orang-orang dari berbagai usia, jenis kelamin, dan pekerjaan.

Diet dan signifikansi fisiologisnya. Penting untuk mengamati diet tertentu, mengaturnya dengan benar: jam makan yang konstan, interval yang tepat di antara mereka, distribusi ransum harian di siang hari. Makan harus selalu pada waktu tertentu minimal 3 kali sehari: sarapan, makan siang dan makan malam. Sarapan dalam hal nilai energi harus sekitar 30% dari total diet, makan siang - 40-50%, dan makan malam - 20-25%. Makan malam dianjurkan 3 jam sebelum tidur.

Nutrisi yang tepat memastikan perkembangan fisik dan aktivitas mental yang normal, meningkatkan efisiensi, reaktivitas dan ketahanan tubuh terhadap pengaruh lingkungan.

Menurut ajaran I.P. Pavlov tentang refleks terkondisi, tubuh manusia beradaptasi dengan waktu makan tertentu: nafsu makan muncul dan cairan pencernaan mulai menonjol. Interval yang benar di antara waktu makan memastikan rasa kenyang selama waktu ini.

Makan tiga kali sehari umumnya fisiologis. Namun, lebih baik makan empat kali sehari, yang meningkatkan penyerapan nutrisi, khususnya protein, tidak merasa lapar di antara waktu makan yang terpisah, dan mempertahankan nafsu makan yang baik. Dalam hal ini, nilai energi untuk sarapan adalah 20%, makan siang - 35%, teh sore - 15%, makan malam - 25%.

Diet seimbang. Nutrisi dianggap rasional jika kebutuhan makanan secara kuantitatif dan kualitatif terpenuhi sepenuhnya, semua biaya energi diganti. Ini berkontribusi pada pertumbuhan dan perkembangan tubuh yang tepat, meningkatkan ketahanannya terhadap efek berbahaya dari lingkungan eksternal, berkontribusi pada pengembangan kemampuan fungsional tubuh dan meningkatkan intensitas persalinan. Gizi rasional melibatkan pengembangan jatah makanan dan diet dalam kaitannya dengan berbagai kontingen populasi dan kondisi kehidupan.

Seperti yang telah disebutkan, nutrisi orang yang sehat dibangun atas dasar jatah makanan sehari-hari. Diet dan pola makan pasien disebut diet. Setiap diet memiliki komponen diet tertentu dan dicirikan oleh ciri-ciri berikut: 1) nilai energi; 2) komposisi kimia; 3) sifat fisik (volume, suhu, konsistensi); 4) mode daya.

Pengaturan metabolisme dan energi.

Perubahan refleks terkondisi dalam metabolisme dan energi diamati pada manusia dalam keadaan pra-peluncuran dan pra-kerja. Atlet sebelum memulai kompetisi, dan pekerja sebelum bekerja, terjadi peningkatan metabolisme, suhu tubuh, konsumsi oksigen meningkat dan karbon dioksida dilepaskan. Anda dapat menyebabkan perubahan refleks terkondisi dalam metabolisme, energi dan proses termal orang-orang aktif rangsangan lisan.

Pengaruh saraf sistem pertukaran dan energi proses di dalam tubuh dilakukan dengan beberapa cara:

Pengaruh langsung sistem saraf (melalui hipotalamus, saraf eferen) pada jaringan dan organ;

Pengaruh tidak langsung dari sistem saraf melaluikelenjar hipofisis (somatotropin);

ditengahipengaruh sistem saraf melalui tropis hormon hipofisis dan kelenjar perifer internal sekresi;

Pengaruh langsung sistem (hipotalamus) pada aktivitas kelenjar endokrin dan melalui mereka pada proses metabolisme dalam jaringan dan organ.

Bagian utama sistem saraf pusat, yang mengatur semua jenis proses metabolisme dan energi, adalah hipotalamus. Efek nyata pada proses metabolisme dan pembentukan panas diberikan oleh kelenjar dalam sekresi. Hormon korteks adrenal dan kelenjar tiroid dalam jumlah besar meningkatkan katabolisme, yaitu pemecahan protein.

Di dalam tubuh, pengaruh sistem saraf dan endokrin yang saling berhubungan erat pada proses metabolisme dan energi dimanifestasikan dengan jelas. Dengan demikian, eksitasi sistem saraf simpatis tidak hanya memiliki efek stimulasi langsung pada proses metabolisme, tetapi juga meningkatkan sekresi hormon tiroid dan adrenal (tiroksin dan adrenalin). Karena ini, metabolisme dan metabolisme energi lebih ditingkatkan. Selain itu, hormon-hormon ini sendiri meningkatkan nada divisi simpatik sistem saraf. Perubahan signifikan dalam metabolisme dan Pertukaran panas terjadi ketika tubuh kekurangan hormon kelenjar endokrin. Misalnya, kekurangan tiroksin menyebabkan penurunan metabolisme basal. Hal ini disebabkan oleh penurunan konsumsi oksigen oleh jaringan dan melemahnya pembangkitan panas. Akibatnya, suhu tubuh turun.

Hormon-hormon kelenjar endokrin terlibat dalam pengaturan metabolisme dan energi, mengubah permeabilitas membran sel (insulin), mengaktifkan sistem enzim tubuh (adrenalin, glukagon, dll) dan mempengaruhi pada biosintesisnya (glukokortikoid).

Dengan demikian, pengaturan metabolisme dan energi dilakukan oleh sistem saraf dan endokrin, yang memastikan adaptasi tubuh terhadap perubahan kondisi habitatnya.