Урок 38. Обмен веществ и энергии. Нормы питания

Тема: Обмен веществ и энергии. Нормы питания

Цель: раскрыть сущность обмена веществ как главного свойства живого; рассмотреть особенности обмена минеральных солей и воды, углеводов, белков, жиров; дать понятие энергетического и пластического обмена, понимание взаимосвязи процессов жизнедеятельности в организме. Познакомить с энергетическими затратами, нормами питания и необходимостью сбалансированности питания.

Ход урока

1. Организационный момент

2. Проверка знаний. Опрос по вопросам к параграфу 35.

3. Изучение нового материала

Слайд 1 - Сегодня мы рассмотрим процессы обмена веществ и энергии между окружающей средой и химическим составом живого организма, как основу жизнедеятельности организма.

Слайд 2 – Метаболизм (от греч. μεταβολή, «превращение, изменение») (обмен веществ) - совокупность протекающих в живых организмах химических превращений, обеспечивающих их рост, развитие, процессы жизнедеятельности, воспроизведение потомства, активное взаимодействие с окружающей средой.

Слайд 3 – Организм животных и человека получает готовые органические вещества с пищей. Но чтобы эти соединения могли включиться в обмен, им необходимо расщепиться на элементарные частицы в системе органов пищеварения. Это происходит поэтапно:

1. Ферментативное расщепление белков, жиров и углеводов

2. Транспорт питательных веществ кровью к тканям и клеточный метаболизм

3. Выведение конечных продуктов метаболизма в составе мочи, кала, пота, через легкие в виде CO₂ и т.д.

Слайд 4 – Выделяют пластический и энергетический (распад органических веществ) обмен веществ.

Пластический обмен (ассимиляция, анаболизм) – совокупность реакций расщепления сложных органических веществ (в том числе и пищевых) до более простых, сопровождающихся выделением энергии.

Энергетический обмен (диссимиляция, катаболизм) - совокупность реакции синтеза сложных органических молекул из более простых с накоплением энергии.

Слайд 5 - Результатом биологического окисления являются: образование аммиака, углекислого газа, соединений хлора, натрия, фосфора, которые выводятся из организма. Данная финишная стадия обмена веществ. Она осуществляется органами мочевыделения, потовыми железами, легкими, кровью.

Слайд 6 – Обменные процессы происходят и на клеточном уровне (схема).

Слайд 7 – Прежде чем говорить о процессах обмена, давайте вспомним, почему для нас важны белки жиры и углеводы (схема).

Функции белков – строительная, ферментативная, двигательная, защитная, транспортная, энергетическая.

Функции жиров – строительная, защитная, энергетическая, терморегуляторная.

Функции углеводов – строительная, защитная, энергетическая.

Слайд 8 – Белки являются наиболее сложными веществами организма и основой протоплазмы клеток. Белки в организме не могут образовываться ни из жиров, ни из углеводов, ни из каких-либо других веществ. В их состав входят азот, углерод, водород, кислород, а в некоторые — сера и другие химические элементы в крайне не­значительных количествах.

Аминокислоты являются простейшими структурными элементами («кирпичиками»), из которых состоят молекулы белков клеток, тканей и органов человека. Они представляют собой органические вещества со щелочными и кислотными свойствами. Исследование строения различных белков позволило установить, что в их состав входит до 25 разных аминокислот. Ученые различных стран ведут работы по искусственному синтезу белка.

Слайд 9 – Обмен белков. Пищевые белки в процессе подготовительной стадии обмена веществ расщепляются изначально в желудке пепсином, а потом в двенадцатиперстной кишке – трипепсином, ферментом поджелудочной железы, до аминокислот.

Аминокислоты через кровеносные капилляры ворсинок идут в печень. Тут избыточные аминокислоты теряют свой азот и преобразуются в углеводы и жиры. В клетках из аминокислот строятся белки тела. Белки входят в состав мембран, цитоплазмы, ядер клеток. Они являются ферментами, а также входят в состав антител. Белки принимают участие в транспортировке газов и в свертывание крови. Белки входят и в состав костей.

CO₂+H₂O+NH₃+мочевина

Белки пищи

Пептиды

АК

Миозин, казеин

желудок

пепсин

трипсин

тонкая кишка

окисление

1 гр. белка = 17,6 кДж

распад с

образованием Е

синтез в клетках организма

в печень

Слайд 10 – Жиры, так же как и углеводы, являются «горючим», или энергетическим, материалом, необходимым для обеспечения жизнедеятельности организма. В одном грамме жира содержится в два раза больше потенциальной (скрытой) энергии, чем в одном грамме углеводов. 

Слайд 11 – Ежедневно мы потребляем с пищей различные виды жиров. Одни из них полезны, другие способны навредить нашему здоровью. Что вам об этом известно? /Ответы обучающихся/

Слайд 12 – Обмен жиров. В органах пищеварения в период подготовительной фазы обмена жиры распадаются на жирные кислоты и глицерин. В эпителии кишечника синтезируется жир, который характерен для организма, и через лимфатическую систему идет в жировое депо и клетки, тут он применяется как строительный материал и запасное вещество.

Окислению жира непосредственно в самой жировой ткани способствует наличие в ней особых ферментов — липазы и дегидрогеназы. Под влиянием тканевой липазы жир в тканях расщепляется на глицерин и высшие жирные кислоты.

В дальнейшем происходит процесс окисления жирных кислот до углекислого газа и воды, в результате чего освобождается энергия, необходимая для жизнедеятельности организма.

Жиры выполняют в организме множество функций. В них растворяются некоторые витамины, они входят в состав клеточных мембран. Из жиров образуются биологически активные вещества и некоторые гормоны. В организме человека выполняют роль защиты.

Жиры пищи

Глицерин + ЖК

Глицерин + ЖК

Липоиды

CO₂+H₂O

12-перстная кишка

липаза

липаза, лецитиназа

тонкая кишка

синтез в клетках организма

окисление

1 гр. жира = 38,9 кДж

Слайд 13 – Углеводы — вещества, распространенные главным образом в растительном мире. Они состоят из углерода, водорода и кислорода. В углеводах атом углерода соединен с молекулой воды. Существуют простые и сложные углеводы; простые углеводы называются иначе моносахаридами (monos — по-гречески один), а сложные углеводы — полисахаридами (роlу — много).

Слайд 14 – Обмен углеводов. Сложные углеводы свой распад начинают в ротовой полости под воздействием ферментов слюны — амилазы. В двенадцатиперстной кишке под воздействием ферментов, которые выделяются поджелудочной железой, они расщепляются до глюкозы и иных простых углеводов. В тонкой кишке продукты распада кишечными ворсинками всасываются в кровь и идут в печень. Тут излишки сахаров задерживаются и преобразуются в гликоген и иные соединения, а оставшаяся часть глюкозы в нужном количестве идет в кровь и распределяется между клетками тела.

В организме, прежде всего, глюкоза есть источником энергии.

Углеводы пищи

(крахмал)

Солодовый сахар + глюкоза

Глюкоза

CO₂+H₂O

ротовая

полость

птиалин

мальтаза

окисление

1 гр. у/в = 17,6 кДж

амилаза

тонкая кишка

Гликокаликс,

гликоген

синтез в клетках организма и печени

Слайд 15 – Обмен воды. Вода — это универсальный растворитель. Все биохимические реакции, жизненные процессы происходят в водной среде. Внутренняя человеческая среда содержит до 90% воды. В организме вода либо химически связана с иными соединениями, либо содержит в себе органические вещества или растворенные минеральные соли.

Пищеварительные соки содержат воду. В жидкой среде осуществляется транспорт кислорода и питательных веществ. Продукты распада также выносятся водой. Таким образом, в организме поддерживается необходимый баланс между выделяемой и поступающей водой.

Значение воды:

1. растворитель

2. терморегулятор

3. определяет физические свойства клетки

4. участие в химических реакциях

Пищеварительная система

Вода

Выделение

Пот

Почки

Дыхание

Кал

Слайд 16 – Обмен минеральных солей. Ни минеральные соли, ни вода, не есть источниками энергии, однако они нужны для осуществления основных функций организма. Минеральные соли содержатся в цитоплазме и клеточных ядрах, в жидкостях, которая образует внутреннюю среду, в пищеварительных соках и иных биологических жидкостях.

Макроэлементы: Ca, K, Na, P, Cl

Микроэлементы: Fe, Co, Zn, F, J

Минеральные соли необходимы для поддержания кислотно-щелочного равновесия в клетках тела и во внутренней среде организма.

Слайды 17-18 – В процессе энергетического обмена выделяется энергия, необходимая для функционирования организма (схема).

Согласно закону сохранения энергии, она преобразуется в различные виды.

Механическая (сокращение мышц, сердца, диафрагмы)

Химическая (синтез белков, жиров, углеводов)

Электрическая (передача информации по нервным волокнам в виде импульса)

Тепловая (поддержание постоянной температуры тела, выведение избытка тепла в окружающую среду)

Химическая Е

(химические связи органических в-в пищи)

(биосинтез АТФ, белков, жиров, углеводов)

(сокращение скелетных мышц, сердца, диафрагмы)

(поддержание постоянной температуры тела)

Электрическая

(передача информации по нервным волокнам с помощью импульса)

Слайд 19 - Регуляция обмена веществ:

• нервная (гипоталамус). Регуляция обмена белков, жиров, углеводов, воды, солей, обмена тепла и потребление пищи

• гуморальная (эндокринные железы). Гормоны участвуют в регуляции ОВ и Е, влияя на проницаемость мембран, активируя ферментные системы организма.

Слайд 20 – Взаимосвязь ассимиляции и диссимиляции:

• Для ассимиляции необходима Е, образующаяся в реакциях энергетического обмена.

• Для реакций диссимиляции необходимы ферменты, образующиеся в реакциях пластического обмена.

• Оба процесса протекают в клетке одновременно, и заключительные этапы одного обмена – начальные стадии другого.

Слайд 21 – Энерготраты и пищевой рацион. В зависимости от интенсивности мышечной работы, от времени приема пищи, температуры окружающей среды обмен веществ и энерготраты организма постоянно меняются.

Для определения постоянного уровня обмена веществ, который позволяет судить о некой  физиологической норме, было принято измерять самые маленькие энерготраты человека в стандартных определенных условиях:

- каждодневного голодания и исключения из рациона белков на протяжении трех дней;

- после сна, утром при температуре комфорта;

- в состоянии полнейшего психического покоя.

В состоянии покоя и на голодный желудок человеческое тело вырабатывает за сутки энергии столько, что ее хватило бы для нагревания 20 л. воды до кипения; при работе дровосека за 8 часов - чтобы нагреть 100 л. воды до кипения.

В связи с энерготратами выделяют основной и общий обмен.

Основной обмен – интенсивность обмена веществ при соблюдении стандартных условий. Основной обмен зависит от пола, возраста и генетических особенностей организма. При некоторых болезней основной обмен имеет возможность становиться ниже или выше  нормы, что может послужить важным диагностическим признаком. У мужчин основной обмен немного выше, нежели у женщин. У детей он больше, нежели у взрослых, что связано с процессами развития и роста. К старости основной обмен понижается.

Общий обмен – фактические энерготраты, совершаемые человеком за единицу времени.

Они значительно большего основного обмена, так как часть энергии расходуется на работу мышц, еду и ее пищи, на борьбу с холодом и жарой.

Организм, усваивая углеводы, жиры и белки, получает не только необходимые вещества, однако и энергию, которая содержится в данных веществах.  

Слайд 22 – Расход энергии:

Умственный труд - 13500 кДж/ сутки

Механизированный физический труд – 15000 кДж/сутки

Немеханизированный физический труд – 17300 кДж/сутки

Тяжелый немеханизированный труд – 20000 кДж/сутки

Утомление не связано с энергозатратами, а зависит от нервных процессов во время труда!

Слайды 23-24 – Нормы питания. Количество питательных веществ, а также их состав определяются с помощью их энерготрат человека, состояния его пола, возраста, здоровья, характера исполняемой работы. Таким образом, взрослому здоровому человеку, который выполняет работу средней тяжести, необходимо в сутки получать с едой 100— 110 г белков, 60—80 г жира, 400—500 г углеводов. А вот при тяжелой физической работе питательных веществ требуется приблизительно в полтора раза больше. Для подростка или ребенка в связи с развитием и ростом необходимо приблизительно на 30% энергии больше, нежели затратил организм. Это нужно для образования новых тканей, клеток, веществ

Кроме энергоемкости пищи нужно учитывать ее качественный состав, особенно содержание незаменимых аминокислот, потому что вторые имеют возможность синтезироваться печенью, а первые — не имеют.

Незаменимых аминокислот большое количество в белках животного происхождения, например, в мясе, твороге, куриных яйцах. В пище растительного происхождения этих аминокислот значительно меньше. По этой причине белки злаковых растений, к примеру, пшеницы, кукурузы, ржи считаются неполноценными. Белки бобовых растений по своему составу незаменимых аминокислот ближе к мясным белкам.

Слайды 25-26 – Также стоит избегать продуктов ГМО. Фаст фуды – пища быстрого приготовления. От данной нездоровой пищи во всем мире люди намного чаще стали страдать от ожирения. Но нельзя впадать в крайности, бесконечное голодание, разнообразные диеты имеют возможность привести вас к страшному заболеванию анорексия.

Вывод: употребляемые нами продукты должны быть энергоемкими и качественными и соответствовать энерготратам.

1. Закрепление изученного материала

Слайды 27-29 – Индивидуальный опрос по схемам. Расскажите о процессах расщепления белков, жиров и углеводов.

Слайд 30 - К чему может привести нарушение обмена воды в организме?

Слайд 31 – Закончите фразу: "Неживые тела природы участвуют в обмене веществ и энергии с окружающей средой. В результате этого процесса происходит изменение их формы и внутренней структуры. Организмам обмен веществ и Е необходим для …" Докажите это.

Слайд 32 – Решите задачи.

1. На весы кладут мышь под металлическую сетку и весы уравновешивают. Животное активно передвигается по чашке, карабкается по сетке. Приблизительно по прошествии 30 минут после начала эксперимента чашка с мышью приподнялась вверх. По какой причине?

Ответ: за счет выдыхания паров воды и углекислого газа теряется масса тела, которые образуются для получения энергии при расщеплении веществ пищи.

1. Рассчитайте, сколько килокалорий вы восполните, скушав бутерброд с колбасой сервелат. Масса колбасы – 50 г, масса хлеба 100г.   Калорийность 100 г колбасы - 425 ккал, хлеба – 239 ккал. (451,5 ккал).

Слайд 33 – Вывод:

Большая часть потребленных белков используется для пластического обмена (построения и обновления биологических структур).

Жир используется для запаса энергии.

Углеводы – источники энергии.

Белки, жиры, углеводы в организме расщепляются с образованием соединений менее богатых энергией. Полученная энергия используется организмом.

Пластический и энергетический обмен связаны единым обменом веществ.

1. Подведение итога урока. Выставление оценок

Слайд 34 - Домашнее задание: §§ 36, 38 прочитать. По желанию подготовить интересные сообщения по теме урока.