Строение половых клеток

Размещено на http://www.allbest.ru/

Строение половых клеток

Содержание

Введение

1. Особенности обмена веществ в живом организме

2. Водный и минеральный обмен

3. Роль минеральных веществ в организме

4. Выделение

5. Органы выделения

6. Регуляция обмена веществ

Заключение

Список литературы

Введение

Как бы ни были разнообразны формы проявления жизни, они всегда неразрывно связаны с превращением энергии. Энергетический обмен является особенностью, присущей каждой живой клетке. Богатые энергией питательные вещества усваиваются и химически преобразуются, а конечные продукты обмена веществ с более низким содержанием энергии выделяются из клетки. Согласно первому закону термодинамики, энергия не исчезает и не возникает вновь. Организмы должны получать энергию в доступной для них форме из окружающей среды и возвращать в среду соответствующее количество энергии в форме, менее пригодной для дальнейшего использования.

Среди неорганических веществ в организме особое место занимает вода. Жизнь первично зародилась в жидкой среде, поэтому, несмотря на то, что многие животные организмы далеко ушли от своих предков в плане эволюционного совершенствования, вода остается существенным компонентом всех живых организмов. Благодаря большому дипольному моменту, высокой диэлектрической постоянной вода является хорошим растворителем многих веществ, легко диссоциирующих в водных растворах.

Вода - важнейшая составная часть живых организмов, она составляет значительную часть массы животного организма. Например, содержание воды в теле медузы равно 99,9 %, у большинства животных - 50 - 80 %. Организм взрослого человека на 65% состоит из воды.

Человек в течение суток принимает около 2 - 2,5 л воды (включая и воду, содержащуюся в пищевых продуктах). Из организма человека и животных выделяется всегда несколько больше воды, чем поступает в него (на 200-300 мл/сут). Это связано с образованием в нем эндогенной воды как продукта окисления органических веществ.

Вода выполняет в организме важную транспортную функцию (доставляет к работающим органам и тканям питательные вещества, удаляет из них конечные продукты обмена органических веществ).

В животном организме вода может находиться в различном состоянии: в связанном виде как составная часть тканей организма (гидратационная вода) и в свободном виде (вода плазмы крови, лимфы и тканевой жидкости). В качестве депо воды выступают многие ткани организма, в особенности подкожная клетчатка.

1. Особенности обмена веществ в живом организме

Обмен веществ является одним из основных свойств живой материи, необходимым условием жизни. В процессе обмена веществ происходит как расходование свободной энергии, так и накопление ее в сложных органических соединениях или в форме электрических зарядов на поверхности клеточных мембран.

Принципиальное отличие обмена веществ в живом организме от обмена в неживых системах заключается в различной направленности термодинамических процессов. В результате обмена в неживой природе происходит разрушение вещества, с уменьшением количества свободной энергии. В живом организме в результате обмена веществ накапливается энергия, за счет которой осуществляются пластические процессы, рост и развитие организма.

Физические и химические процессы в живом организме не теряют своего внутреннего качественного содержания, но существенно изменяются в направлении, определяемом законами развития живой материи.

Накопление свободной энергии стало возможно только в живом организме. Эта качественно новая форма обмена энергии появилась с момента выделения живого из неживого.

Новая форма обмена с антиэнтропийной направленностью явилась предпосылкой возникновения жизни, определила способность живого противостоять разрушительному влиянию внешней среды. Удержание этого антиэнтропийного состояния возможно только на основе постоянного самообновления, обмена веществ и энергии.

Накопление свободной энергии в живом организме происходит в результате ассимиляции. Ассимиляция (анаболизм) - усвоение веществ неживой природы, построение живых структур организма. В процессе ассимиляции простые вещества соединяются в более сложные, происходит формирование тканей и органов, рост и развитие организма. Диссимиляция (катаболизм) - разрушение, снашивание живых структур, распад сложных химических веществ с образованием свободной энергии.

Свободная энергия используется для построения новых структур и восстановления снашиваемых клеток, для синтеза гормонов, ферментов и других биологически активных веществ. Она расходуется и в процессах жизнедеятельности: при сокращении мышц, передаче нервных импульсов, секреторной функции, переносе веществ через клеточные мембраны. Часть энергии освобождается в виде тепла. Освобождение энергии пищевых веществ происходит в процессе внутриклеточного, межуточного обмена.

Анаболические и катаболические процессы связаны между собой. Так, усиление, катаболизма при мышечной работе ведет к усилению анаболических процессов в восстановительном периоде. Эти особенности обмена необходимо учитывать при занятиях физическими упражнениями. Большие физические нагрузки, вызывая интенсивный катаболизм, являются необходимой предпосылкой для усиления восстановительных процессов и повышения спортивной работоспособности.

Обмен веществ в организме происходит в несколько этапов. На первом этапе высокомолекулярные белки, липиды и полисахариды расщепляются до низкомолекулярных соединений, которые свободно переходят в кровь и лимфу через стенки желудочно-кишечного тракта. Всасывание белков происходит после предварительного их расщепления до пептидов, аминокислот, нуклеотидов и нуклеозидов. Жиры предварительно расщепляются до жирных кислот и глицерина, высокомолекулярные сахара - до глюкозы, фруктозы и галактозы.

Превращения энергетических веществ в организме с момента их поступления в клетку характеризуют второй этап - этап межуточного обмена. В ходе межуточного обмена из большей части продуктов первого этапа обмена образуются ацетилкоэнзим-А, ?-кетоглютаровая и щавелевоуксусная кислоты. Эти вещества подвергаются окислению в цикле лимонной кислоты.

В результате окислительных процессов освобождается энергия, запасаемая в макроэргических связях аденозинтрифосфорной кислоты.

Конечный этап обмена веществ - выделение продуктов неполного распада с мочой, потом, экскретами сальных желез. В процессе обмена веществ происходит образование клеточных структур и освобождение энергии.

2. Водный и минеральный обмен

Все химические и физико-химические процессы, протекающие в организме, осуществляются в водной среде. Вода выполняет в организме следующие важнейшие функции:

1) служит растворителем продуктов питания и обмена;

2) переносит растворенные в ней вещества;

3) ослабляет трение между соприкасающимися поверхностями в теле человека;

4) участвует в регуляции температуры тела за счет большой теплопроводности, большой теплоты испарения.

Вода и минеральные вещества не являются источником энергии для организма. Они входят в состав клеток и жидких сред организма, обеспечивая физико-химическое постоянство внутренней среды и процессы жизнедеятельности.

Вода и минеральные вещества постоянно выводятся с потом, мочой, выдыхаемым воздухом. Пополнение их запасов происходит за счет приема пищи и воды, в которых, как правило, содержится достаточное количество минеральных веществ.

Обеспечение организма человека водой - необходимое условие его существования. Без пищи человек может обойтись в течение значительно более длительного времени, чем без воды. Она нужна для нормального течения всех процессов жизнедеятельности: пищеварения, всасывания переварившихся нутриентов, биосинтеза и расщепления веществ во внутренней среде организма, удаления шлаков, кровообращения и многих других процессов.

Вода у взрослого человека составляет 60% веса тела, то есть достигает 40 - 45 л., а у новорожденного - 75%1.

Она является средой, в которой осуществляются процессы обмена веществ в клетках, органах и тканях. Непрерывное поступление воды в организм является одним из основных условий поддержания жизнедеятельности. Баланс воды складывается из ее потребления и выделения.

Вода поступает в организм через пищеварительный тракт в виде жидкости или воды, содержащейся в плотных пищевых продуктах. Некоторая часть воды образуется в самом организме в процессе обмена веществ.

Для поддержания водного баланса организма человека необходимо ежедневно потреблять 2,5 - 3,0 л воды. Такое количество воды в нормальных условиях жизнедеятельности человек теряет ежедневно.

Вода входит в состав всех органов и тканей. Наибольшее количество воды имеется в плазме крови (92%) и в сером веществе мозга (86%). Далее идут почки (83%), мышцы и печень (около 70%). Меньше всего воды в костях (22%) и в жировой ткани (30%). Роль воды в обмене веществ и в жизнедеятельности зависит от того, в какой форме она находится в организме.

Свободная вода жидких тканей и внутриклеточного содержимого является прекрасным растворителем. Процессы жизнедеятельности в человеческом организме немыслимы без коллоидных растворов, содержащих связанную воду.

Вода входит в состав молекул белков, жиров и углеводов. Это конституционная вода. Она освобождается при окислении. На 100 г окисленного белка выделяется 41 см3 воды. При окислении такого же количества жиров выделяется 107 см3, а при окислении крахмала - 55 см3 воды.

Вода выделяется преимущественно с мочой, потом и выдыхаемым воздухом. Часть воды удаляется через желудочно-кишечный тракт. С мочой выводится около 1,5 л воды в сутки, с. потом - 500 - 600 см3, с выдыхаемым воздухом - 350 - 400 см3.

При высокой температуре воздуха потоотделение резко увеличивается. Так, при работе в горячих цехах с потом выводится до 6 - 8 л воды в сутки. Такие потери компенсируются обильным питьем.

Предотвращение избыточных потерь воды при тяжелой физической работе в условиях повышенной температуры достигается приемом 20 - 30 г поваренной соли. Это приводит к уменьшению потерь воды с потом.
При избытке в организме воды наблюдается общая гипергидратация (водное отравление), при недостатке воды нарушается метаболизм. Потеря 10% воды приводит к состоянию дегидратации (обезвоживание), при потере 20% воды наступает смерть1.

При недостатке воды в организме возникает перемещение жидкости из клеток в межклеточное пространство, а затем в сосудистое русло. Потеря воды клетками изменяет их осмотические свойства.

Химически чистой воды в организме нет. В ней растворены многие вещества: белки, сахара, соответствующие витамины и минеральные вещества.

Различают истинную и ложную жажду. Истинная жажда обусловлена уменьшением содержания воды в крови, ее сгущением. Через рецепторы кровеносных сосудов сигнал передается в центр жажды, расположенный в гипоталамусе, возбуждение которого вызывает ощущение жажды.

Ложная жажда обусловлена подсыханием слизистой полости рта, возникающей во время чтения, докладов, лекций; при высокой внешней температуре; возбуждении симпатического отдела вегетативной нервной системы; нервном напряжении; стрессовых ситуациях. При этом состоянии нет надобности во введении жидкости в организм.

3. Роль минеральных веществ в организме

Вместе с водой в организм поступают и минеральные вещества (соли). Около 4% сухой массы пищи должны составлять минеральные соединения. Минеральные вещества (катионы и анионы), растворенные в тканевой жидкости, плазме крови, лимфе, создают осмотическое давление, являющееся важным фактором распределения в тканях организма воды и растворенных веществ. Значительную роль в создании осмотического давления играет хлорид натрия, составляющий большую часть минеральных веществ крови. NaCl плазмы крови определяет почти 90% осмотического давления жидкой фракции крови. Весьма существенна роль NaCl в обмене воды в организме. Значительное количество NaCl выводится из организма с мочой и особенно с потом. Ионный состав минеральных веществ оказывает существенное влияние на физико-химическое состояние белков, изменяя степень их гидратации, растворимости.

В тканях и органах человеческого организма минеральные вещества содержатся в форме солей, составляющих примерно 0,9% общей массы тела. В цитоплазме клеток содержится 140 ммоль/л ионов К+, 120 - 125 ммоль/л ионов Mg2+, 10 ммоль/л ионов Na+, 4 ммоль/л ионов СI-. Во внеклеточной жидкости ионы К+ составляют всего 5 ммоль/л, тогда как ионы Na+ - 140 ммоль/л, т. е. в 14 раз больше, чем внутри клетки. Количество ионов СI- - составляет 103 ммоль/л, ионов Са2+ и Mg2+ соответственно 10 и 6 ммоль/л.

Минеральные вещества входят в состав сложных органических соединений, например гемоглобина, гормонов, ферментов, являются пластическим материалом для образования костной и зубной ткани. В виде ионов минеральные вещества участвуют в передаче нервных импульсов, обеспечивают свертывание крови и другие физиологические процессы организма.

В зависимости от количества минеральных веществ в организме и пищевых продуктах их подразделяют на макро- и микроэлементы. К макроэлементам относятся кальций, калий, магний, натрий, фосфор, хлор, сера. Они содержатся в количествах, измеряемых сотнями и десятками миллиграммов на 100 г тканей или пищевого продукта. Микроэлементы - это железо, кобальт, цинк, фтор, йод и др. Они входят с состав тканей организма в концентрациях, выражаемых десятыми, сотыми и тысячным долями миллиграмма.

4. Выделение

Процесс выделения имеет важнейшее значение для гомеостаза, он обеспечивает освобождение организма от продуктов обмена, которые уже не могут быть использованы, чужеродных и токсических веществ, а также избытка воды, солеи и органических соединении, поступивших с пищей или образовавшихся в ходе метаболизма. В выделении перечисленных веществ у человека принимают участие почки, легкие, потовые железы, желудочно-кишечный тракт.

Важную экскреторную функцию выполняет печень, удаляя из крови гормоны (тироксин, фолликулин), продукты обмена гемоглобина, азотистого метаболизма и многие другие вещества.

Потом из организма выделяются вода и соли, некоторые органические вещества, в частности мочевина, мочевая кислота, а при напряженной мышечной работе - молочная кислота. Особое место среди органов выделения занимают сальные и молочные железы, так как выделяемые ими вещества - кожное сало и молоко - не являются "шлаками" обмена веществ, а имеют важное физиологическое значение.

5. Органы выделения

В процессе жизнедеятельности в организме человека и животных образуются значительные количества продуктов распада органических соединении, часть которых не используется клетками. Эти продукты распада обязательно должны быть удалены из организма.

Конечные продукты обмена веществ, выделяемые организмом, называются экскретами, а органы, выполняющие выделительные функции, экскреторными или выделительными. К выделительным органам человека и животных относят легкие, желудочно-кишечный тракт, кожу, почки.

Легкие - способствуют выделению в окружающую среду углекислого газа (CO2) и воды в виде паров (около 400 мл в сутки).

Желудочно-кишечный тракт выделяет незначительное количество воды, желчных кислот, пигментов, холестерина, некоторые лекарственные вещества (при поступлении их в организм), соли тяжелых металлов (железо, кадмий, марганец) и непереваренные остатки пищи в виде каловых масс.

Кожа выполняет экскреторную функцию за счет наличия потовых и сальных желез. Потовые железы выделяют пот, в состав которого входят вода, соли, мочевина, мочевая кислота, креатинин и некоторые другие соединения. Потовые железы заложены в подкожной клетчатке и по поверхности тела распространены неравномерно. Больше всего обнаружено потовых желез на ладонях, подошвах и в подмышечных впадинах. Они имеют форму клубочков и представляют собой трубчатые железы.

Потовые железы выполняют несколько функции: выделяют конечные продукты обмена веществ (мочевина, мочевая кислота, креатинин и др.), участвуют в процессах теплорегуляции организма (при испарении пота увеличивается теплоотдача с поверхности тела) и поддержании постоянства осмотического давления (за счет выделения воды и солей).

Пот содержит 98% воды и 2% плотного остатка. В состав пота входят неорганические (хлорид натрия и хлорид калия) и органические (мочевина, мочевая кислота, креатинин, летучие жирные кислоты и др.) вещества. У больных сахарным диабетом с потом может выделяться глюкоза. Реакция пота кислая (рН 3,8-6,2), плотность его равна 1,001-1,0061.

У человека образование пота происходит непрерывно, за сутки выделяется около 0,5-0,6 л. Человек обычно не замечает выделения пота, так как он немедленно испаряется.

Интенсивность потоотделения непостоянна и зависит от температуры окружающей среды и характера работы. При высокой температуре окружающей среды или при физической работе потоотделение усиливается и пот, не успевая испаряться, стекает в виде капель. Усиленное потоотделение наблюдается при стрессовых ситуациях (гнев, страх), сильных болях, при употреблении горячих напитков. Если в организме мало воды, то уменьшается потоотделение.

Потовые железы до некоторой степени способны компенсировать выделительную функцию почек в тех случаях, когда уменьшается количество мочи, выделяемой больными почками. При этом потоотделение увеличивается в 2-3 раза и в составе пота повышается содержание мочевины. Потоотделение представляет собой рефлекторный процесс и регулируется нервной системой. Активность центров потоотделения зависит от температуры крови, омывающей их нейроны.

Основным же органом выделения являются почки, которые выводят с мочой большую часть конечных продуктов обмена, главным образом содержащих азот (мочевину, аммиак, креатинин и др.). Процесс образования и выделения мочи из организма называется диурезом. Почкам принадлежит исключительная роль в поддержании нормальной жизнедеятельности организма. Главная функция почек - выделительная. Они удаляют из организма продукты распада, излишки воды, солей, вредные вещества и некоторые лекарственные препараты. Почки поддерживают на относительно постоянном уровне осмотическое давление внутренней среды организма за счет удаления излишка воды и солей (главным образом, хлорида натрия). Таким образом, почки принимают участие в водно-солевом обмене и осморегуляции.

Почки наряду с другими механизмами обеспечивают постоянство реакции крови (рН крови) за счет изменения интенсивности выделения кислых или щелочных солей фосфорной кислоты при сдвигах реакции крови в кислую или щелочную сторону.

Почки участвуют в образовании (синтезе) некоторых веществ, которые они же впоследствии и выводят. Почки осуществляют секреторную функцию. Они обладают способностью к секреции органических кислот и оснований, ионов К+ и Н+. Установлено участие почек не только в минеральном, но и в липидном, белковом и углеводном обмене.

Таким образом, почки, регулируя величину осмотического давления в организме, постоянство реакции крови, осуществляя синтетическую, секреторную и экскреторную функции, принимают активное участие в поддержании постоянства состава внутренней среды организма (гомеостаза).

6. Регуляция обмена веществ

В регуляции водного обмена в организме принимают участие нервно-рефлекторные и гуморальные механизмы. "Мнимое" питье (поглощение воды, когда пищевод перерезан и оба его конца выведены на поверхность шеи) приводит через некоторое время к прекращению питьевого поведения животного, т. е. к утолению чувства жажды. Внутривенное введение воды в эксперименте сильнее подавляло питьевые реакции животного, чем введение физиологического раствора В регуляции водно-солевого обмена в организме значительное место принадлежит минералокортикоидам - гормонам коры надпочечников, которые увеличивают количество тканевой внеклеточной жидкости и стимулируют процесс выведения калия из организма. Высшим подкорковым центром регуляции обмена веществ является гипоталамус.

Заключение

Жизнедеятельность животных организмов невозможна без постоянно протекающего процесса обмена веществ. В организм из внешней среды поступают органические и неорганические вещества, претерпевающие в различных органах и тканях ряд химических превращений. В результате обмена веществ непрерывно образуются, обновляются и разрушаются клеточные структуры, синтезируются и разрушаются различные химические соединения. При этом происходит превращение энергии, переход потенциальной энергии химических соединении, освобождаемой при их расщеплении, в кинетическую энергию, в основном тепловую и механическую, частично в электрическую. Для возмещения энергозатрат организма; сохранения массы тела и удовлетворения потребностей роста необходимо поступление из внешней среды белков, жиров, углеводов, витаминов, минеральных солей и воды. Их количество, свойства и соотношение должны соответствовать состоянию организма и условиям его существования. Это достигается путем питания. Необходимо далее, чтобы организм очищался от конечных продуктов распада, Которые образуются при расщеплении различных веществ. Это достигается работой органов выделения. Конечные продукты клеточного обмена веществ, выделяющиеся во внешнюю среду, подвергаются воздействию микроорганизмов, в результате которого они превращаются в форму, пригодную для питания растительных организмов. Зеленые растения, используя энергию солнечных лучей, СО2 атмосферы, синтезируют органические вещества, служащие пищей для животных организмов. Так завершается один и начинается следующий цикл обмена органических веществ в живой природе. Обмен веществ (органических и неорганических) обеспечивает единство, существующее между живыми организмами и окружающей их средой.

Список литературы

обмен веществ организм

1. Влощинский П.Е., Позняковский В.М., Дроздова Т.М. Физиология питания: Учебник. - Новосибирск: Сибирское университетское издательство, 2007.

2. Учебное пособие. - М.: Дашков, 2007. . Физическая культура студента. под редакцией профессора, доктора педагогических наук В.И.Ильинича. 2000 . материалы с сайта http://medicinform.net/

3. - . Физиология человека. По общей редакцией профессора Н.В. Зимкина. 1975 . Мартинчик А.Н., Королев А.А., Трофименко Л.С. Физиология питания, санитария и гигиена: Учеб. пособие. - М.: Академия, 2006. .

4. Матюхина З.П. Основы физиологии питания, гигиены и санитарии: Учебник. - М.: Академия, 2006. . Михайлов В.С. Культура питания. - М.: Профиздат, 2000. .

5. Новикова Е.Ч., Ладодо К.С., Бренц М.Я. Питание детей. - М.: Норма, 2002. .

6. Павлоцкая Л.Ф. Физиология питания: Учеб. - М.: Выш. шк., 1999. . Популярно о питании / Под ред. А.И. Столмаковой. - К.: Здоровья, 2000. .

7. Теплов В.И., Боряев В.Е. Физиология питания:

Размещено на Allbest.ru