Понятие об обмене веществ | Биология 8 класс
Понятие об обмене веществПлан урока
- Обмен веществ
- Затраты энергии в организме
- Нормы и режим питания
Цели урока
- знать определение понятий: метаболизм, анаболизм, катаболизм, общий обмен, основной обмен
- уметь перечислять основные нормы питания
Разминка
Русский народ всегда отличался мудростью и наблюдательностью, очень точно выражал замеченные закономерности в коротких и ёмких фразах — пословицах и поговорках.
«Тощий живот ни в пляску, ни в работу», «Хорошо поел — словно шубу надел»
- Объясните смысл этих поговорок.
- Чем холоднокровные животные отличаются от теплокровных? Человек — теплокровное или холоднокровное животное?
Обмен веществ
Организм — это открытая система, которая находится в постоянном обмене веществ и энергии с окружающей средой. В клетках происходят химические реакции. Под действием ферментов одни поступающие с пищей соединения распадаются, другие — синтезируются. Это основа жизнедеятельности любого организма. Совокупность этих реакций и называют обменом веществ или метаболизмом .
Метаболизм состоит из двух стадий.
Катаболизм ( диссимиляция , энергетический обмен ) — совокупность химических реакций, при которых сложные молекулы распадаются (окисляются) до более простых с высвобождением энергии.
Анаболизм ( ассимиляция , пластический обмен ) — совокупность химических реакций, при которых из малых молекул синтезируются сложные молекулы с затратой энергии.
Конечные продукты распада — вода, углекислый газ, соединения азота, соли — полностью удаляются из организма. В организме ассимиляция и диссимиляция уравновешены. Основными видами обмена веществ являются белковый, углеводный, жировой и водно-солевой обмен (рис. 1).
Рис. 1. Схема обмена веществ в организмеЗатраты энергии в организме
Различают общий и основной обмен. Общий обмен складывается из двух величин: основного обмена и рабочей прибавки.
К основному обмену относятся траты энергии, которые необходимы человеку для поддержания работы жизненно важных процессов (дыхания, кровообращения, пищеварения, внутренней секреции, нервной проводимости, мышечного тонуса
и др.).
В спокойном состоянии мышцы используют 26 % всей энергии организма,
печень — 25 %, мозг — 18 %, сердце — 9 %, почки — 7 %.
Основной обмен веществ определяется в состоянии покоя утром после пробуждения, натощак, в помещении с температурой 20–22 °С.
На величину основного обмена веществ влияет пол человека (у мужчин обмен выше, чем у женщин), возраст (чем меньше возраст, тем выше основной обмен) и масса тела. Среднее значение основного обмена мужчин — 1 600 ккал, у женщин того же возраста — 1 400 ккал.
При умственных и физических нагрузках энергозатраты резко возрастают. Расход энергии на эти виды деятельности относят к регулируемым энергозатратам.
Они в сумме с показателями основного обмена составляют общий обмен. Например, школьники тратят 2 500 ккал в сутки, сталевары — 5 000 ккал.
Очень важно, чтобы количество энергии, поступающей в наш организм, и количество энергии, которую мы расходуем, соответствовали друг другу.
Решите задачу
На весы посадили мышь под металлическую сетку и весы уравновесили. Животное активно передвигается, карабкается по сетке.
Приблизительно через 30 минут после начала эксперимента чашка с мышью приподнялась вверх. По какой причине?
Решение
За счёт процессов энергетического обмена питательные вещества в теле мыши окисляются, при этом в окружающую среду выделяются пары воды и углекислого газа. Масса тела уменьшается, так как в этом эксперименте мышь не питается, а значит, не восстанавливает потраченные питательные вещества.
Нормы и режим питания
Величайший врач Древней Греции Гиппократ говорил: «Наши пищевые вещества должны быть лечебным средством, а наши лечебные средства должны быть пищевыми веществами». В наше время быстрых обедов, сухих завтраков слова этого мудрого грека становятся всё более актуальными.
Одним из важнейших вопросов гигиены питания является рациональное питание. Оно предупреждает откладывание жира при недостаточной физической нагрузке, развитие атеросклероза, инфаркт миокарда, гипертоническую болезнь, заболевания пищеварительной и выделительной систем.
Суть рационального питания состоит в том, чтобы качество и количество пищи отвечало потребностям организма. В соответствии с концепцией рационального питания были разработаны и сейчас активно разрабатываются нормы питания. Нормы питания одного и того же человека на протяжении его жизни не могут быть постоянными и должны учитывать изменения возраста, образ жизни и состояние здоровья.
От правильного режима питания зависит в значительной мере развитие психики и интеллекта, что особенно важно в вашем подростковом возрасте.
В суточном рационе подростков соотношение белков, жиров и углеводов должно составлять 1 : 1 : 4. В среднем за сутки человек должен получать:
- 100–150 г белков,
- 80–100 г жиров, причем 25–30 г из них должны быть растительными,
- 400–500 г углеводов.
Из всех углеводов только около 80 г из этого количества должно быть простыми углеводами, которые быстро расщепляются и вызывают быстрое возвращение чувства голода. Это углеводы, которые содержатся в сахаре, мёде, варенье, белом хлебе, кондитерских изделиях, газированных напитках и сладких фруктах. А большая часть углеводов должна поступать из картофеля, круп, фасоли, гороха, чечевицы, тыквы, моркови и цельнозернового хлеба.
Режим питания также очень важен для организации рационального питания. Питаться нужно 3–4 раза в день. Примерно 30 % энергии человек должен получать из завтрака, 50 % — из обеда и около 20 % — с ужином.
Перекусы в течение дня можно и нужно делать. Они дополняют основной рацион питания. На второй завтрак полезно съесть яблоко, апельсин, пару киви, мандаринов или горсть сухофруктов. Для полдника лучше всего подходят кисломолочные продукты: йогурт, кефир, творог.
Приведённые выше нормы питания являются средними. Для каждого человека они очень индивидуальны и рассчитать их можно только с учётом всех правил или обратиться к специалисту по гигиене питания, врачу-диетологу.
Выводы
Анаболизм и катаболизм — две части единого процесса обмена веществ. Для поддержания жизнедеятельности человеку необходимы питательные вещества. Они поступают с пищей. Важно, чтобы питание было рациональным.
Контрольные вопросы
- Дайте определение термину метаболизм. Из каких двух взаимосвязанных процессов он состоит?
- Сколько энергии в ккал требуется человеку для поддержания суточных процессов жизнедеятельности?
- Перечислите нормы здорового питания.
РАЗВИТИЕ ПОНЯТИЙНОГО АППАРАТА ПРИ ИЗУЧЕНИИ ТЕМ «ОБМЕН ВЕЩЕСТВ»
Автор:
Назгуль Аужанова (Талдыкорган, Казахстан)
При изучении тем «Обмен веществ» решаются следующие образовательные задачи: сформировать у школьников понятия обмена веществ как основы всех проявлений жизнедеятельности организмов, установить связь между понятиями пластического и энергетического обмена, развивать знания учащихся по теме «клетка, клеточная теория», обобщить знания о клетке как целостной живой системы.
Показать преемственность в формировании понятийного аппарата при изучении этой темы.Воспитательные задачи этого курса сводятся к следующему: перед школьниками раскрывается материальная сущность процессов обмена веществ, которые состоят из взаимоисключающих противоположных, но одновременно протекающих реакций синтеза и распада выясняются соотношения химических, физических, биологических, процессов, протекающих в клетке живого организма [1].
В школьном курсе изучения данной темы проявляется постепенное усложнение понятий и терминов. Необходимо развивать у детей ответственное отношение к изучению этих тем. Развитие знаний школьников осуществляется на основе привития учащимся умений устанавливать связи между строением и функциями клеточных структур: умение использовать положение клеточной теории как объяснение изучаемых процессов.
Формирование понятийного аппарата должно соответствовать возрастным особенностям учащихся. Знания терминов должно быть прочным, поскольку в последнее время уделяется очень большое внимание тому, как дети усваивают тематические термины.
Изучение терминов по теме обмен веществ начинается в 6 классе, когда мы изучаем строение клетки. Учащиеся должны усвоить, что клетка ‒ это основная единица живых организмов. Клетки связаны между собой. Связь между клетками, тканями, органами осуществляется посредством обмена веществ. Здесь мы впервые вводим определение «обмен веществ». Нужно объяснить детям, что в клетке постоянно образуются и одновременно разрушаются различные вещества, без которых ни клетка, ни организм в целом не могут существовать. Клетки и ткани постоянно обмениваются веществами. Это и есть обмен веществ. Этим понятием мы будем пользоваться при изучении животной клетки.
В 7 классе необходимо продолжить формирование понятийного аппарата. Специальных уроков по этой теме не выделяется, поэтому мы не вводим специальных терминов, а продолжаем пользоваться понятием «обмен веществ», когда, и изучаем системы органов, например тему «Пищеварениие».
Более сложные определения изучаем в курсе биологии 9 класса. В 9 классе даётся тема «Обмен веществ и энергии» и тема «Выделение». Хорошо применить метод модульного обучения, объединив эти две темы в один модуль. Применяем тесты, карточки, разноуровневые задания [2, 4]. Предлагаем учащимся самим выбрать разноуровневые задания. Это обеспечит более прочное усвоение терминов. Учащиеся должны иметь базовые знания:
Человек как открытая система.
Человек как участник пищевых цепей.
Зависимость существования человека от окружающей среды.
Зависимость здоровья человека от образа жизни.
Процессы обмена органических веществ, минеральных веществ и воды.
Значение рационального питания.
Строение выделительной системы.
Основные понятия:
Гетеротрофы, открытая система, пластический и энергетический обмен, гиподинамия, нормы питания, витамины, гомеостаз. По этой теме необходимо дать урок-лекцию, где мы знакомим учеников с этими терминами, закрепляем знания при помощи проверочного листа, работа по парам. По модульной системе обучения предусмотрены три урока на отработку и контроль знаний: урок самостоятельной работы, урок-коррекция знаний и урок-контрольной работы. Можно предложить биологический диктант на отработку знаний по терминам [5, 6].
В 10 классе даются более сложные понятия, но учащиеся должны иметь прочные знания по этой теме, полученные в 9 классе. Здесь используем понятие «метаболизм». Учитель объясняет ученикам, что вследствие хаотического движения атомов и молекул постоянно происходит разрушение и повреждение веществ. Разрушенные молекулы заменяются новыми. Непременное условие осуществления процессов жизнедеятельности ‒ поддержание структурной неоднородности, возобновление утраченных компонентов молекулярной и надмолекулярной организации. Все эти процессы требуют постоянного поступления энергии из внешней среды. Такое введение подготовит учащихся к усвоению знаний метаболизма. В практике оправдал себя дедуктивный подход к формированию метаболизма [3].
Прежде всего, учитель в процессе лекции или беседы раскрывает четыре функции метаболизма:
Извлечение из окружающей среды энергии органических веществ, солнечного света, химических реакций.
Превращение пищевых веществ: в строительные блоки ‒ предшественники макромолекул.
Сборка белков, нуклеиновых кислот, липидов и других веществ из строительных блоков.
Синтез и разрушение тех молекул, которые необходимы для
выполнения специфических функций клетки.
Эти темы можно дать при помощи модульного обучения.
Предлагаем такое планирование темы по модульной методике Караева:
1. Пластический и энергетический обмен. Урок-лекция с использованием опорного конспекта. Все термины даются отдельно на доске.
2. Фотосинтез. Лабораторная работа «Каталитическая активность ферментов в живых тканях». Ознакомление с ферментативным характером позволяет логично перейти к формированию понятий «сопряжение между эндо- и экзорганическими реакциями». Но здесь можно поставить перед учениками проблему: как обеспечивается связь между противоположно направленными процессами обмена веществ.
З. Урок самостоятельной работы. Можно использовать разноуровневые тесты, карточки, проверочные листы, взаимопроверку, можно предложить биологический диктант на отработку терминов. Необходимо использовать разноуровневый подход к подаче этого материала. Ученики пользуется разной литературой. Хорошо перед учениками поставить проблемные вопросы. Что такое ферменты?
4 . Урок коррекции знаний. На этом уроке ученики отрабатывают понятия по теме. Другими словами этот урок ‒ урок работы над ошибками. Также используется метод дифференцированного обучения. Но здесь видна роль учителя, учитель направляет деятельность учеников и объясняет сложные моменты.
5. Урок-контрольная работа. Ученики не пользуются литературой.
Работу пишут самостоятельно, как усвоили. Формы контрольной работы
могут быть самыми разными.
Какие же преимущества даёт модульное обучение при формировании понятийного аппарата в процессе изучения темы «обмен веществ»?
Учащиеся учатся мыслить и самостоятельно усваивать материал, а значит, полученные знания будут прочными.
Оценка будет более объективной.
Используется дифференцированно обучение (разноуровневые задания). Это даёт право ученику самому выбрать себе задание по своему уровню подготовки и знанию материала.
Эта методика вызывает у учащихся стимул к учёбе. Каждому хочется не быть хуже других.
Самое главное мы имеем хороший результат. Наше время требует от каждого учителя творческого подхода к процессу обучения.
Проверочный лист по теме «Обмен веществ»
Чем отличаются биохимические реакции обмена веществ от реакций известных из курсов неорганической и органической химии?
Каковы общие закономерности процессов обмена веществ?
Какие функции выполняют реакции метаболизма?
Какова связь между пластическим и энергетическим обменом, как они обеспечиваются?
Каким образом в клетке протекают взаимоисключающие процессы синтеза и расщепления одних и тех же веществ?
Что такое «Ферменты». Что вы о них узнали?
Что такое активный центр фермента?
Что такое конвейеры?
Что такое сопряжение между эндо- и экзоэргоническими реакциями?
Дайте определение этих терминов.
Что такое вещества-посредники?
Литература:
Аужанова Н.Б. Уроки биологии. Пособие для учителя. – Алматы: ТОО «Дайыр Баспа», 2013. – 369 с.
Браун А. Д. Молекулярные основы жизни. ‒ М.: Просвещение, 1997.
Боген Г. Современная биология. ‒ М.: Мир, 1990.
Леви А., Сикевец Ф. Стуктура и функции клетки. ‒ М.: Мир, 1991.
Новые педагогические и информационные технологии в системе образования / Под ред. Е.С. Полат. – М., 2001.
Селевко Г.К. Современные образовательные технологии: Учебное пособие. – М.: Народное образование, 2000.
Что такое метаболизм? — Здоровье баптистов
Метаболизм определяется как телесные процессы необходимо для поддержания жизни. В процессе метаболизма ваше тело превращает пища, которую вы едите, в энергию, в которой она нуждается. Здесь мы расскажем, как метаболизм влияет на ваше здоровье и повседневную жизнь.
Что означает скорость метаболизма ?Скорость обмена веществ – количество калорий, или единиц энергии, которые мы сжигаем, просто живя.
Что делает метаболизм?Проще говоря, обмен веществ — это внутренний процесс который преобразует калории, которые вы потребляете, в то, что вам нужно для питания вашего тела. Процесс метаболизма состоит из двух основных частей. Анаболизм помогает вам вырастить новые клетки, хранить энергию и поддерживать ткани вашего тела. Катаболизм расщепляет жир и молекулы углеводов для высвобождения энергии, которая подпитывает анаболизм, поддерживает вас тепло и позволяет вашим мышцам сокращаться.
Как работает метаболизм?Питание является ключом к обмену веществ. пути метаболизма зависят от питательных веществ, которые они расщепляют с образованием энергия. Эта энергия необходима вашему телу для синтеза новых белков и нуклеиновые кислоты, такие как ДНК и РНК.
Что контролирует обмен веществ?Как вы живете и как влияют ваши привычки ваш метаболизм пятью важными способами: что вы едите, как вы тренируетесь, ваш текущий вес, ваш прежний вес и лишение пищи и спать.
- Что вы едите. Избегайте жареной пищи и рафинированного сахара, потому что эти источники энергии с наибольшей вероятностью накапливают жир. Вместо этого отдавайте предпочтение цельнозерновым продуктам, овощам, нежирным белкам и фруктам, которые ваш организм может использовать для получения энергии.
- Упражнение. Вы мало что можете сделать, чтобы повлиять на метаболизм в состоянии покоя, который сжигает большую часть калорий, которые вы потребляете за день. Но упражнения, которые наращивают мышцы, могут помочь, потому что мышечная ткань потребляет больше энергии, чем жир.
- Ваш текущий вес. Если у вас значительный избыточный вес, существует высокий риск того, что ваш организм перестанет реагировать на инсулин, гормон, который регулирует количество глюкозы (сахара) в крови. В результате сахар остается в крови, а не запасается в виде энергии.
- Ваш прежний вес. Избыточный вес может повлиять на ваш метаболизм даже после того, как вы похудели. Например, если человек, у которого раньше был избыточный вес, переходит с ограниченной диеты на нормальную диету, он рискует снова набрать вес. Исследователи полагают, что это связано с гормональными изменениями после потери веса, которые замедляют обмен веществ и заставляют вас чувствовать себя голоднее.
- Лишение еды и сна. Независимо от того, сколько вы весите, недостаточное питание может замедлить скорость, с которой ваше тело сжигает калории. Например, если вы пропускаете завтрак и обед и едите только ужин, вы сигнализируете своему телу о нехватке пищи, поэтому скорость метаболизма снижается. И когда вы едите, ваше тело будет пытаться сохранить каждую калорию. Также важно спать от семи до девяти часов в сутки. Лишение сна может привести к тому, что ваше тело выработает слишком много инсулина, что может привести к увеличению накопления жира.
Если у вас быстрый метаболизм, вы будете сжигать больше калорий в покое и при активности. Высокий метаболизм означает, что вам нужно потребляйте больше калорий, чтобы поддерживать свой вес. Это одна из причин, почему некоторые люди могут есть больше пищи, чем другие, не набирая вес.
Что ускоряет метаболизм?Хотя мало что можно сделать, скорость метаболизма в состоянии покоя, есть вещи, которые вы можете сделать, чтобы ускорить метаболизм, в том числе:
- Больше спать
- Больше заниматься спортом
- Ешьте больше питательных веществ продукты
Человек с медленным метаболизмом будет сжигать меньше калорий в покое и во время активности и должен есть меньше, чтобы не стать лишний вес.
В каком возрасте замедляется обмен веществ?С возрастом метаболизм замедляется примерно на 5% за каждое десятилетие жизни после 40 лет, а это означает, что если ваш уровень метаболизма в покое составляет 1200 калорий в день, в возрасте 40 лет он будет около 1140 к 50 годам. Это означает, что вам придется съедать на 100 калорий в день меньше, чтобы поддерживать свой вес.
Поговорите со специалистом-эндокринологомХорошая новость заключается в том, что вы можете помочь своему метаболизму и шансам похудеть, изменив баланс между тем, что вы потребляете, и тем, что вы сжигаете. Это означает поддержание здоровой диеты и регулярную физическую активность. Если вы хотите узнать больше об обмене веществ и своем здоровье, свяжитесь с эндокринологом Baptist Health.
Дальнейшие действия и полезные ресурсы
- Каковы риски для здоровья ожирения?
- Понимание диабета: как ожирение вызывает диабет?
- Лечение диабета в Диабетическом центре Джослина
- Может ли щитовидная железа влиять на ваше настроение?
Узнать больше.
Категории
- Здоровье семьи
Метки:
- Диета
- Эндокринные расстройства
- Эндокринология
- Упражнение
- Скорость метаболизма
- Метаболизм
- Недостаток сна
Связанные статьи блога
Как справиться с обсессивно-компульсивным расстройством
Узнать большеПричины обратиться к эндокринологу
Узнать большеВсе, что вам нужно знать о фибромиалгии
Узнать больше
Оставайтесь на связи
Подпишитесь на рассылку Baptist Health по электронной почте, чтобы узнавать больше о своем здоровье из нашего блога, электронного информационного бюллетеня и Flourish. Или подпишитесь на один из наших аккаунтов в социальных сетях.
Запишите меняNuclear Technique предоставляет данные для определения четырех фаз метаболизма в «знаковом» исследовании
Ядерный метод и полученные в результате коллективные данные развеяли давние представления о метаболизме — химических процессах, которые тело использует для производства энергии. Согласно исследованию, опубликованному в журнале Science ранее в этом месяце, важные этапы жизни, такие как половое созревание, беременность и менопауза, а также пол и старение в среднем возрасте, не влияют на метаболизм так сильно, как многие считают.
Результаты исследования показали, что метаболизм можно разделить на четыре фазы жизни:
- До 1 года: Метаболизм самый высокий, примерно на 50 процентов выше, чем у взрослых.
- 1–20 лет: метаболизм замедляется на 3% каждый год.
- Возраст от 20 до 60 лет: метаболизм остается стабильным.
- После 60 лет: метаболизм замедляется примерно на 1 процент каждый год.
«Многие из наших представлений о метаболизме были основаны на исследованиях с ограниченными данными, а предположения были сделаны на основе скудной информации, которой мы располагали, — говорит Алексия Алфорд, специалист по питанию в Отделе здоровья человека МАГАТЭ. «Это знаковое исследование для МАГАТЭ, которое демонстрирует, насколько применение изотопных и ядерных методов имеет жизненно важное значение для понимания здоровья человека».
Исследование показывает, как меняется метаболизм от рождения до девятого десятилетия жизни. «Теперь мы знаем, например, что метаболизм не замедляется в среднем возрасте, а у женщин и мужчин метаболизм не отличается, — сказал Алфорд. — Исследование также подчеркивает важность первого года жизни для развития, когда высокий расход энергии связан с увеличением потребности в энергии для роста и развития».
Данные для исследования были получены с использованием метода стабильных изотопов, известного как метод дважды меченой воды (DLW) (см. НАУКА), и были собраны из базы данных DLW МАГАТЭ, запущенной в 2018 году, которая предоставила экспертам данные из 6 421 человек из 29странах в возрасте от восьми дней до 95 лет. Этот метод не нарушает работу — люди, участвующие в исследованиях, могут заниматься своей повседневной жизнью в течение периода измерения.
Эксперты оценили влияние возраста, состава тела (доля жира и безжировой массы) и пола на общий расход энергии или количество сожженных калорий. «Выводы помогут ученым лучше понять важные вопросы о метаболическом здоровье и о том, как помочь людям жить более здоровой жизнью на каждом этапе жизни», — сказал Алфорд.
База данных DLW МАГАТЭ содержит более 7 600 измерений, собранных в ходе 128 исследований в период с 1981 по 2019 год. Хотя большая часть данных поступает из стран с высоким уровнем дохода, в общей сложности база данных включает данные из 32 стран. Позднее в этом году будет запущен скоординированный исследовательский проект, призванный помочь большему количеству стран с низким и средним уровнем дохода внедрить метод DLW. Приветствуется представление данных в базу данных DLW МАГАТЭ.
«Объединив небольшие исследования сотен разных исследователей со всего мира в базу данных DLW МАГАТЭ, мы смогли составить первую полную картину того, как метаболизм меняется на протяжении всей жизни», — сказал Джон Спикман, профессор Китайской академии наук и Абердинского университета, председатель Группы управления базой данных DLW МАГАТЭ и автор-корреспондент недавнего исследования.
Корнелия Лехл, руководитель Секции экологических исследований МАГАТЭ, связанных с питанием и здоровьем, добавила: «Объединение данных различных исследований дает нам возможность проводить более подробные исследования и отвечать на более важные вопросы».
База данных DLW была запущена во время Международного симпозиума по двойному бремени недоедания для эффективных мер в декабре 2018 года. С момента ее запуска 10 статей, основанных на ее данных, были приняты или представлены для публикации другими рецензируемыми журналами.