Что необходимо для нормальной жизнедеятельности клетки
Компоненты внутренней среды организма.
Функции крови, тканевой жидкости и лимфы
Вопрос 1. Почему клеткам для процессов жизнедеятельности необходима жидкая среда?
Клеткам для нормальной жизнедеятельности необходимо питание и энергия. Питательные вещества клетка получает в растворённом виде, т.е. из жидкой среды.
Вопрос 2. Из каких компонентов состоит внутренняя среда организма? Как они связаны между собой?
Внутренняя среда организма — это кровь, лимфа и тканевая жидкость, омывающая клетки организма. В тканях жидкая составляющая крови (плазма) частично просачивается сквозь тонкие стенки капилляров, переходит в межклеточные промежутки и становится тканевой жидкостью. Избыток тканевой жидкости собирается в систему лимфатических сосудов и называется лимфой. Лимфа, в свою очередь, проделав довольно сложный путь по лимфатическим сосудам, попадает в кровь. Таким образом, круг замыкается: кровь — тканевая жидкость — лимфа — снова кровь.
Вопрос 3. Какие функции выполняют кровь, тканевая жидкость и лимфа?
Кровь выполняет в организме человека следующие функции:
• Транспортная: кровь переносит кислород, питательные вещества; удаляет углекислый газ, продукты обмена; распределяет тепло.
• Защитная: лейкоциты, антитела, макрофаги защищают от инородных тел и веществ.
• Регуляторная: по крови распространяются гормоны (вещества, регулирующие жизненно важные процессы).
• Участие в терморегуляции: кровь переносит тепло из органов, где оно вырабатывается (например, из мышц), в органы, отдающие тепло (например, к коже).
• Механическая: придает органам упругость за счет прилива к ним крови.
Тканевая (или интерстициальная) жидкость — это связующее звено между кровью и лимфой. Она есть в межклеточных пространствах всех тканей и органов. Из этой жидкости клетки поглощают необходимые им вещества и выделяют в нее продукты обмена. По составу она близка к плазме крови, отличается от плазмы меньшим содержанием белка. Состав тканевой жидкости меняется в зависимости от проницаемости кровеносных и лимфатических капилляров, от особенностей обмена веществ, клеток и тканей. При нарушении лимфообращения тканевая жидкость может накапливаться в межклеточных пространствах; это приводит к образованию отеков. Лимфа выполняет транспортную и защитную функцию, так как оттекающая от тканей лимфа проходит по дороге в вены через биологические фильтры — лимфатические узлы. Здесь задерживаются и, следовательно, не попадают в кровоток чужеродные частицы и уничтожаются микроорганизмы, проникшие в организм. Кроме этого, лимфатические сосуды являются как бы дренажной системой, удаляющей избыток находящейся в органах тканевой жидкости.
Вопрос 4. Объясните, что такое лимфатические узлы, что в них происходит. Покажите на себе, где находятся некоторые из них.
Лимфатические узлы образованы кроветворной соединительной тканью и расположены по ходу крупных лимфатических сосудов. Важная функция лимфатической системы обусловлена тем, что оттекающая от тканей лимфа проходит через лимфатические узлы. В этих узлах задерживаются некоторые чужеродные частицы, например, бактерии и даже пылевые частицы. В лимфатических узлах образуются лимфоциты, которые участвуют в создании иммунитета. В организме человека можно обнаружить шейные, подмышечные, брыжеечные и паховые лимфатические узлы.
Вопрос 5. В чем проявляется взаимосвязь строения эритроцита с его функцией?
Эритроциты — это красные кровяные клетки; у млекопитающих и человека они не содержат ядра. Имеют двояковогнутую форму; диаметр их примерно 7—8 мкм. Суммарная поверхность всех эритроцитов примерно в-1500 раз больше поверхности тела человека. Транспортная функция эритроцитов обусловлена тем, что в них содержится белок гемоглобин, в состав которого входит двухвалентное железо. Отсутствие ядра и двояковогнутая форма эритроцита способствуют эффективному переносу газов, так как отсутствие ядра позволяет использовать для транспортировки кислорода и углекислого газа весь объем клетки, а увеличенная за счет двояковогнутой формы поверхность клетки быстрее поглощает кислород.
Вопрос 6. Каковы функции лейкоцитов?
Лейкоциты делятся на зернистые (гранулоциты) и незернистые (агранулоциты). К зернистым относятся нейтрофилы (50—79 % всех лейкоцитов), эозинофилы и базофилы. К незернистым относятся лимфоциты (20—40 % всех лейкоцитов) и моноциты. Нейтрофилы, моноциты и эозинофилы обладают наибольшей способностью к фагоцитозу – пожиранию чужеродных тел (микроорганизмов, чужеродных соединений, отмерших частиц клеток организма и др.), обеспечивают клеточный иммунитет. Лимфоциты обеспечивают гуморальный иммунитет. Лимфоциты могут жить очень долго; они обладают «иммунной памятью», то есть усиленной реакцией при повторной встрече с чужеродным телом. Т-лимфоциты — это тимусзависимые лейкоциты. Это клетки киллеры — они убивают чужеродные клетки. Есть также Т-лимфоциты хелперы: они стимулируют иммунитет, взаимодействуя с В-лимфоцитами. В-лимфоциты участвуют в образовании антител.
Таким образом, основными функциями лейкоцитов являются фагоцитоз и создание иммунитета. Кроме того, лейкоциты играют роль санитаров, так как уничтожают погибшие клетки. Число лейкоцитов увеличивается после еды, при тяжелой мышечной работе, при воспалительных процессах, инфекционных болезнях. Уменьшение числа лейкоцитов ниже нормы (лейкопения) может быть признаком тяжелого заболевания.
Роспотребнадзор
Роспотребнадзор
Значение основных питательных веществ, их энергетическая ценность
Значение основных питательных веществ,
их энергетическая ценность
Рациональное (от лат. ratio — разум) питание является важнейшим фактором здорового образа жизни и основано на балансе в энергетическом отношении и по содержанию питательных веществ в зависимости от пола, возраста и рода деятельности.
В настоящее время у большей части нашего населения питание не соответствует этому понятию не только из-за недостаточной материальной обеспеченности, но еще из-за отсутствия или недостатка знаний по данному вопросу. Прежде чем перейти к рекомендациям по питанию в повседневной жизни, остановимся на роли пищевых веществ в организме.
Питание является неотъемлемой частью жизни, так как поддерживает обменные процессы на относительно постоянном уровне. Роль питания в обеспечении жизнедеятельности организма общеизвестна: энергообеспечение, синтез ферментов, пластическая роль и т. д. Нарушение обмена веществ приводит к возникновению различных болезней. Неправильно организованное питание приводит к снижению трудоспособности, повышению восприимчивости к болезням и, в конечном счете, к снижению продолжительности жизни. Энергия в организме высвобождается в результате процессов окисления белков, жиров и углеводов.
Белки — жизненно необходимые вещества в организме. Они используются в качестве источника энергии (окисление 1 г белка в организме дает 4 ккал энергии), строительного материала для регенерации (восстановления) клеток, образования ферментов и гормонов. Потребность организма в белках зависит от пола, возраста и энергозатрат, составляя в сутки 80-100 г, в том числе животных белков 50 г. Белки должны обеспечивать примерно 15 % калорийности суточного рациона. В состав белков входят аминокислоты, которые подразделяются на заменимые и незаменимые. Чем больше белки содержат незаменимых аминокислот, тем они полноценнее. К незаменимым аминокислотам относятся: триптофан, лейцин, изолейцин, валин, лизин, метионин, фенилаланин, треонин. Поэтому в рационе должны присутствовать блюда из говядины, печени, мяса птицы, рыбы, сыр, яйца.
Жиры являются основным источником энергии в организме (окисление 1 г жиров дает 9 ккал). Жиры содержат ценные для организма вещества: ненасыщенные жирные кислоты, фосфатиды, жирорастворимые витамины А, Е, К. Суточная потребность организма в жирах составляет в среднем 80-100 г, в том числе растительных жиров 20-25 г. Жиры должны обеспечивать примерно 35 % калорийности суточного рациона. Наибольшую ценность для организма представляют жиры, содержащие ненасыщенные жирные кислоты – оливковое масло, рыба, рыбий жир, подсолнечное масло, маслины, мясо птицы.
Кроме белков, жиров и углеводов важнейшей составляющей рационального питания являются витамины — биологически активные органические соединения, необходимые для нормальной жизнедеятельности. Недостаток витаминов приводит к гиповитаминозу (недостаток витаминов в организме) и авитаминозу (отсутствие витаминов в организме). Витамины в организме не образуются, а поступают в него с продуктами. Различают водо- и жирорастворимые витамины. Больше всего витаминов содержится в молодых овощах и фруктах, чем в зрелых.
Кроме белков, жиров, углеводов и витаминов организму необходимы минеральные вещества, которые используются в качестве пластического материала и для синтеза ферментов. Различают макроэлементы (Са, Р, Mg, Na, К, Fe) и микроэлементы (Сu, Zn, Мn, Со, Сr, Ni, I, F, Si). Больше всего минеральных вещетв содержит чай, тыквенные семечки, соленые мясо и рыба, орехи, творог и сыр, рыба, мясо и печень, бобовые и крупы, а также овощи, фрукты, салаты и ягоды, сушеные грбы.
Немного практики
Есть еще несколько правил, которые могут помочь рационализировать питание:
Фрукты необходимо употреблять в пищу отдельно от других блюд, причем желательно за 20 минут до еды и через 1-2 часа после еды, можно сочетать с орехами.
Зерновые и бобовые между собой смешивать нельзя. Исключение составляют блюда, обильно приправленные зеленью и некрахмалистыми овощами.
Овощи не употребляют с фруктами, исключая случаи, когда они «встретились» в одном соке.
Плохи для желудка блюда, в которых тесто совмещено с мясом – чебуреки, макароны по-флотски, пирожки, блины с мясом и пельмени.
Цельное молоко вообще не стоит совмещать с другой пищей, и помнить, что взрослый организм может и не воспринимать его.
Жидкости стоит употреблять перед едой. Также лучше начинать прием пищи с сырых овощей, это очистит желудок от лишних веществ.
Не стоит есть блюда с хлебом.
Рациональное питание человека – это не диеты и не особая строгость к своему организму. Это та норма, освоив которую, вы почувствуете себя лучше. А ваш организм скажет вам за это «спасибо!».
Биология в лицее
Site biology teachers lyceum № 2 Voronezh city, Russian Federation
Жизнедеятельность клетки
Клетка питается, обладает раздражимостью, дышит, выделяет ненужные ей вещества, размножается, т. е. живет.
Одно из важных проявлений жизнедеятельности клетки – движение цитоплазмы. Благодаря движению цитоплазмы ко всем частям клетки доставляются нужные ей вещества и удаляются в вакуоли вещества, выработанные клеткой (ненужные ей), и запасные вещества – на хранение.
Питание клетки происходит в результате целого ряда сложных химических реакций, в ходе которых вещества, поступившие в клетку из внешней среды (углекислый газ, минеральные соли, вода), входят в состав тела самой клетки в виде белков, сахаров, жиров, масел, азотных и фосфорных соединений.
Дыхание клетки – тоже сложный процесс химических реакций, дающих клетке энергию. Внешне он выражается в поглощении кислорода и выделении углекислого газа (газообмен).
Все эти сложные процессы жизнедеятельности (питание, дыхание и другие) происходят в отдельных частях клетки. Вещества, образовавшиеся при этом, во время движения цитоплазмы соединяются с другими веществами, вновь распадаются, становятся иными, обеспечивая клетку энергией, необходимой для жизни. Такие процессы образования веществ и их расщепления в клетке называются обменом веществ. Обмен веществ клетки происходит в цитоплазме с участием всех ее компонентов.
Обмен веществ – главное проявление жизнедеятельности клетки и всего организма.
Живая клетка обладает способностью расти, т. е. увеличиваться в размерах. Рост обеспечивается увеличением объема цитоплазмы и вакуоли.
Рост растительной клетки. (Анимация)
Важнейшим процессом жизнедеятельности клетки является ее способность к делению – так клетка размножается.
Деление – сложный процесс, состоящий из ряда этапов, последовательно идущих один за другим.
Главную роль в нем играют события, происходящие в ядре. Наследственный материал (хромосомы) разделяется на две одинаковые части, которые расходятся к противоположным концам клетки. Затем идет разделение цитоплазмы. В итоге из одной материнской клетки образуются две подобные ей дочерние клетки.
Благодаря делению клеток и их растяжению осуществляется рост всего растения. Растения в отличие от других живых существ растут всю жизнь. Отсюда и происходит их название – «растения».
Интерактивный урок-тренажёр «Рост и деление клетки». (Выполните все задания урока)
Процессы жизнедеятельности растительной клетки
Вопрос 1. Как можно наблюдать движение цитоплазмы?
Движение цитоплазмы можно увидеть в клетках листа элодеи под микроскопом. Пластиды (хлоропласты) плавно перемещаются вместе с цитоплазмой в одном направлении вдоль клеточной оболочки. По их перемещению можно судить о движении цитоплазмы.
Вопрос 2. Какое значение для растений имеет движение цитоплазмы в клетках?
Движение цитоплазмы способствует перемещению в клетках ферментов, питательных веществ и воздуха. Чем активнее жизнедеятельность клетки, тем больше скорость движения ее цитоплазмы.
Вопрос 3. Из чего состоят все органы растения?
Все органы растения состоят из тканей, в свою очередь, ткани состоят из клеток.
Вопрос 4. Почему не разъединяются клетки, из которых состоит растение?
Между оболочками соседних клеток находится особое межклеточное вещество, которое не дает клеткам разъединиться. Клетки разъединяются, если межклеточное вещество разрушается.
Вопрос 5. Как поступают вещества в живую клетку?
Вещества, необходимые для жизнедеятельности клеток, поступают в них через клеточную оболочку в виде растворов из других клеток, межклетников, окружающей среды. Оболочка живой клетки проницаема для одних веществ и непроницаема для других. Это свойство полупроницаемости оболочка сохранит, пока клетка жива.
Плазмодесмы – это такой тип контакта, который встречается у растений. Клеточная стенка образует жесткий каркас, который затрудняет связь между клетками. Плазмодесмы – тонкие трубочки, которые проходят через клеточную стенку, таким образом, цитоплазма соседних клеток соединяется, осуществляя межклеточную циркуляцию растворов с питательными веществами, ионами и другими соединениями. Таким образом, может даже происходить и заражение растений клеточными вирусами.
Вопрос 7. Чем объясняется рост органов растения?
Органы растения растут в результате деления и роста клеток.
Вопрос 8. В какой части клетки находятся хромосомы?
Хромосомы находятся в ядре клетки.
Вопрос 9. Какую роль играют хромосомы?
В хромосомах содержится ДНК, в молекуле которой записана наследственная информация. Клетки каждого организма содержат определённое число хромосом. При делении клетки хромосомы передают наследственные признаки от родительской клетки к дочерней.
Вопрос 1О. Почему клетки имеют постоянное число хромосом?
Клетки имеют постоянное число хромосом, потому что перед ее делением каждая хромосома удваивается (строит себе копию). Хромосомы-близнецы по одной из каждой пары расходятся к полюсам материнской клетки. Затем клетка делится на две части, и в результате обе дочерние клетки имеют вновь первоначальное число хромосом.
Таким образом, В результате деления клетки (митоза) из одной материнской клетки образуется две дочерние клетки с таким же набором хромосом, как и материнская клетка.
Вопрос 11. Чем отличается молодая клетка от старой?
Молодые клетки содержат много мелких вакуолей. Ядро молодой клетки располагается в центре. В старой клетке обычно имеется одна большая вакуоль, поэтому цитоплазма, в которой находится ядро, прилегает к клеточной оболочке. Молодые клетки, н отличие от старых, способны делиться.
Что необходимо для нормальной жизнедеятельности клетки
Организм можно определить как физико-химическую систему, существующую в окружающей среде в стационарном состоянии. Для обеспечения стационарного состояния у всех организмов выработались разнообразные анатомические, физиологические и поведенческие приспособления, служащие одной цели – сохранению постоянства внутренней среды. Это относительное динамическое постоянство внутренней среды (крови, лимфы, тканевой жидкости) и устойчивость основных физиологических функций организма человека и животных называется гомеостазом.
Этот процесс осуществляется преимущественно деятельностью лёгких и почек за счёт дыхательной и выделительной функции. В основе гомеостаза лежит сохранение кислотно-основного баланса. Для нормальной жизнедеятельности большинства клеток необходимы достаточно узкие пределы рН (6,9 – 7,8), и организм вынужден постоянно осуществлять нейтрализацию образующихся кислот. Этот процесс выполняют буферные системы, которые связывают избыток ионов водорода и контролируют их дальнейшие перемещения в организме. Буферные системы играют очень важную роль, т.к. в результате различных метаболических процессов в организме постоянно образуются различные кислоты, которые сразу же нейтрализуются буферными системами: гидрокарбонатной, фосфатной, белковой и гемоглобиновой.
Главной буферной системой организма является гидрокарбонатный буфер, состоящий из Н2СО3 и NaHCО3. При рН около 7,4 в организме преобладает гидрокарбонат-ион, и его концентрация может в 20 раз превышать концентрацию угольной кислоты. По своей природе угольная кислота очень нестойкая и сразу же после образования расщепляется на углекислый газ и воду. Реакции образования и последующего быстрого расщепления угольной кислоты в организме настолько совершенны, что им часто не придают особого значения. Эти реакции катализируется ферментом карбоангидразой, который находится в эритроцитах и в почках. Особенность гидрокарбонатной буферной системы состоит в том, что она открыта. Избыток ионов водорода связывается с гидрокарбонат-ионом, образующийся при этом углекислый газ стимулирует дыхательный центр, вентиляция лёгких повышается, а излишки углекислого газа удаляются при дыхании. Так в организме поддерживается баланс рН. Чем больше в клетках образуется ионов водорода, тем больше расход буфера. На этом этапе метаболизма подключаются почки, которые выводят избыток ионов водорода, и количество гидрокарбоната в организме восстанавливается.
Фосфатный буфер может действовать как в составе органических молекул, так и в качестве свободных ионов. Одна его молекула способна связывать до трёх катионов водорода. Белки могут присоединять к своей полипептидной цепочке как кислотные, так и основные группы.
Буферная ёмкость белковой буферной системы может охватывать широкий диапазон рН. В зависимости от имеющейся величины рН она может связывать как гидроксильные группы, так и ионы водорода. Третья часть буферной ёмкости крови приходится на гемоглобин. Каждая молекула гемоглобина может нейтрализовать несколько ионов водорода. Когда кислород переходит из гемоглобина в ткани, способность гемоглобина связывать ионы водорода возрастает и наоборот: когда в лёгких происходит оксигенация гемоглобина, он теряет присоединённые ионы водорода. Освободившиеся ионы водорода реагируют с гидрокарбонатом, и в результате образуется углекислый газ и вода. Образовавшийся углекислый газ удаляется из лёгких при дыхании.
Буферные свойства гемоглобина обусловлены соотношением восстановленного гемоглобина (ННb) и его калиевой соли (КНb). В слабощелочных растворах, каким является кровь, гемоглобин и оксигемоглобин имеют свойства кислот и являются донорами Н+ или К+. Эта система может функционировать самостоятельно, но в организме она тесно связана с гидрокарбонатной. Когда кровь находится в тканевых капиллярах, откуда поступают кислые продукты, гемоглобин выполняет функции основания: КНb + Н2СО3 ↔ ННb + КНСО3. В легких гемоглобин, напротив, ведет себя, как кислота, предотвращая защелачивание крови после выделения углекислоты.
Таким образом, механизм регуляции кислотно-основного равновесия крови в целостном организме заключается в совместном действии внешнего дыхания, кровообращения, выделения и буферных систем.