загрузка...

БИОЛОГИЯ 9 класс - поурочные разработки

Обмен веществ. Анаболизм, Катаболизм. Типы обмена веществ живых организмов

 

Цель урока:

·       Обуч. Изучить особенности обменов веществ, а так же два сложных процесса - анаболизм, катаболизм. Особенности протекания обменов веществ в природе и в живых организмах.

·       Развив. Сформировать у школьников умение объяснять причины и следствия обменных процессов.

·       Воспит. Воспитывать всестороннее понимание материала, понимание сущности протекающих в клетке процессов.

Методы активизации мыслительной деятельности 3-5 мин.

Орг. момент. План урока.

 

Методы контроля знаний (опрос) 5-7 мин.

1 вариант

1. Объясните, почему количество хромосом в диплоидном наборе всегда представлено четным числом.

2. В интерфазе перед митозом или первым делением мейоза в клетке удваивается количество генетического материала, увеличивается количество белков, АТФ. Каково биологическое значение каждого из этих изменений? Дайте развернутый обоснованный ответ.

3. Одинаков ли генный состав двух хроматид одной и той же хромосомы? Почему вы так считаете?

4. Почему в профазе митоза происходит растворение ядерной оболочки? В чем биологическое значение этого процесса?

5. Известно, что при митозе образующиеся молодые клетки имеют одинаковую генетическую информацию, сходную с таковой у родительской клетки. Почему же клетки одного и того же человеческого организма такие разные (и по строению, и по выполняемым функциям)?

6. В каких условиях может оказаться выгодным развитие яйцеклетки без оплодотворения? Приведите необходимые примеры.

7. Какие условия могут задержать процесс эмбрионального развития рыб, пресмыкающихся или других животных?

8. Развитие насекомых с неполным превращением проще и, как правило, менее длительно, чем развитие с полным превращением. Однако для очень многих видов насекомых характерно именно последнее. Чем можно объяснить такую «странность» природы?

9. Почему сперматозоид имеет мелкие размеры, а яйцеклетка - относительно крупные?

10. Какие процессы должны происходить в цитоплазме первичной половой клетки, когда она находится в половой железе, в зоне роста? Почему вы так думаете?

11. Почему разные сперматозоиды одного и того же мужчины по генному составу несколько отличаются друг от друга?

12. Зачем нужно второе деление мейоза? Ведь уменьшение количества хромосом в два раза произошло уже в первом делении.

13. В чем биологическое значение оплодотворения?

14. Почему оплодотворение у цветковых растений называют двойным?

 

2 вариант

1. Сразу после окончания деления путем митоза каждая хромосома состоит из одной хроматиды. Объясните, почему это так.

2. Одинаков ли генный состав двух хроматид одной и той же хромосомы? Почему вы так считаете?

3. Существует ил вероятность ошибок при самокопировании генетической информации, заключенной в молекуле ДНК? Если да, то каковы их возможные последствия для организма?

4. Почему генетический материал двух образовавшихся в результате митоза дочерних клеток абсолютно идентичен?

5. Предположим, мы получили несколько молодых растений-потомков от одной родительской особи вегетативным путем. Будут ли потомки «генетическими копиями» исходной особи? Почему вы так думаете?

6. Существует мнение, что вегетативное размножение проще и надежнее, чем половое. Почему же очень многие виды растений используют не только вегетативное или другие формы бесполого размножения, но также и половое?

7. Старение организма - неизбежный процесс. Каковы с вашей точки зрения, могут быть его причины? Приведите несколько возможных гипотез.

8. Почему в профазе хромосомы должны перейти в спирализованное состояние?

9. В лаборатории были выращены лягушки из неоплодотворенных яиц(путем партеногенеза). Эти животные будут сильнее или слабее , чем обычные лягушки того же самого биологического вида? Дайте обоснованный ответ. В чем конкретно могут проявиться различия между этими лягушками?

10. Почему клетки тела растения-спорофита имеют диплоидный набор хромосом?

11. Какова биологическая роль кроссинговера?

12. Почему половые клетки должны иметь гаплоидный, а не диплоидный. Каковы возможные последствия?

13. Почему половые клетки у высших растений образуются в результате митоза, а не путем мейоза?

14. Почему клетки тела растения-гаметофита имеют гаплоидный набор хромосом?

 

Основная часть (новый материал).

Главным условием существования любой открытой материальной системы являются возможность и способы получения энергии. Если система обладает достаточным количеством доступной энергии, она сможет не только поддерживать свое существование, но и развиваться. Для живых систем вопрос поиска доступных источников энергии еще более актуален, чем для неживой природы. Живые системы очень динамичны, быстро развиваются, преобразовываются, и им необходимо сохранять постоянство в меняющихся условиях.

Первыми источниками энергии для формирования органических веществ были солнечное излучение, разряды молний и геотермальные процессы. Пищей первым живым организмам служили, видимо, вещества питательного бульона. Но так не могло продолжаться долго. Вопрос был решен предками современных цианобактерий первыми организмами, способными к фотосинтезу. Наша биосфера существует за счет энергии Солнца. В процессе фотосинтеза световая энергия переводится в химическую, делается доступной для всех живых существ.

Не менее важен и вопрос о доступности пластического материала для построения тел самих организмов с использованием энергии.

Понятие метаболизм (обмен веществ) включает в себя обмен химическими компонентами (веществами), а также преобразование и превращение энергии. Для удобства изучения принято отдельно говорить об энергетическом обмене (катаболизм, или диссимиляция) и о пластическом обмене (анаболизм, или ассимиляция). В действительности же с того момента, как энергия оказалась включенной в живую систему, разграничить эти понятия невозможно. Ведь внутри живого энергия присутствует в основном в виде химических связей органических веществ. Попадать в живые системы она может и в виде лучистой солнечной энергии при фотосинтезе. Выделяется она в виде механической (движение), тепловой (теплокровные животные), электрической (электрические скаты) или световой (светлячки) энергии.

По способам получения энергии все живые организмы делят на две большие группы: автотрофы и гетеротрофы.

Автотрофы не нуждаются в готовых органических веществах. Они используют либо энергию солнечного света при фотосинтезе (фототрофы, зеленые растения и цианобактерии), либо химическую энергию неорганических веществ при хемосинтезе (только хемотрофные бактерии).

Гетеротрофы для получения энергии нуждаются в готовой органике. Все грибы, бактерии (кроме автотрофных), животные и человек живут за счет запасенной растениями энергии Солнца, превращенной в энергию химических связей вновь синтезированных органических соединений.

Фотосинтез - это процесс, в ходе которого за счет энергии света в организмах, содержащих хлорофилл, из углекислого газа и воды синтезируются органические вещества (глюкоза) и выделяется кислород.

Еще в XVII в. естествоиспытатель И. Б. Ван-Гельмонт поставил очень простой опыт. Он взвесил кадку почвы и посадил в нее небольшой саженец ивы. В течение 5  лет в кадку не добавлялись никакие другие вещества. Полив водой проводился регулярно.

После окончания эксперимента ученый вновь взвесил кадку и почву, аккуратно стряхнув всю ее с корней дерева. Оказалось, что масса почвы уменьшилась всего на 57 г. Дерево же весило 73 кг. Тогда ВанГельмонт сделал неверный вывод, что растения получают питательные вещества только из воды.

Сегодня мы знаем, что они потребляют кислород для дыхания и углекислый газ для фотосинтеза.

К. А. Тимирязев называл фотосинтез «космическим процессом». Ведь благодаря фотосинтезу всем живым организмам доступна энергия космического светила - Солнца. Даже если животные - хищники, они поедают животных, питающихся растениями. В конечном счете почти все природные сообщества существуют за счет химической энергии, которую запасли растения, преобразовав энергию света.

Фотосинтез - не единственный способ автотрофного питания. Существует еще один способ синтеза органических веществ из неорганических, для которого световая энергия не нужна. Некоторые бактерии извлекают энергию путем окисления различных неорганических веществ. Этот процесс называется хемосинтезом. Он был открыт микробиологом С. Н. Виноградским (1887).

С тех пор в названиях хемобактерий часто присутствует название их пищевых субстратов. Например, серобактерии, железобактерии, метанобактерии и др. Хемобактерии делают возможным усвоение ряда элементов живыми организмами и обеспечивают круговорот веществ в природе.

Гетеротрофы - организмы, извлекающие энергию при разложении готовой органики. Сюда относятся и травоядные, и поедающие их хищники (плотоядные). Кроме того, у растений и животных есть паразиты - организмы, постепенно поедающие другой живой организм. Есть и сапрофиты - падальщики.

Процессы диссимиляции (расщепление органических веществ для получения энергии) у организмов различаются. Одним из них (большинство животных и человек, грибы, растения, некоторые бактерии) для процессов жизнедеятельности необходим кислород - аэробы. Другие могут существовать в бескислородной среде - анаэробы.

Конечным отделом клеточного дыхания и пищеварения в организме человека являются митохондрии. В них под действием кислорода органика пищи окончательно превращается в углекислый газ и воду. Но кислородному разложению предшествует бескислородный процесс, называемый гликолизом. Подобный бескислородный процесс происходит у некоторых микроорганизмов и называется брожением, разновидностями которого являются спиртовое, уксуснокислое, молочнокислое и др. В пищевом производстве широко используются микроорганизмы и грибы с этими типами брожения. Именно гликолиз - бескислородный способ получения энергии при разложении органических веществ и был эволюционно (исторически) первым. Он протекал в первичной атмосфере Земли, которая содержала меньше 1% кислорода. Поэтому такой биохимический путь (его реакции, результаты и ферменты) присущ большинству живых организмов.

Кислородное разложение органики примерно в 17 раз эффективнее бескислородного. Поэтому о дыхании часто говорят, пренебрегая гликолизом. Общая формула дыхания выглядит так:

С6Н1Р6 + 6О2 = 6СО2 + 6Нр + энергия в виде 38 АТФ.

Растения обладают аэробным дыханием, идущим параллельно с фотосинтезом. Они дышат и поглощают кислород. При освещении они выделяют намного больше кислорода, чем поглощают. При снижении освещения может наступить так называемая точка компенсации, при которой растение поглощает и выделяет одинаковое количество кислорода. В ночное время растения только поглощают кислород.

 

Этапы дыхания. В процессе энергетического обмена органические вещества расщепляются, и энергия химических связей освобождается. Часть ее рассеивается в виде тепла, а часть - запасается в молекулах АТФ. Весь процесс разложения органики в живых организмах протекает в три этапа.

Первый этап - подготовительный, это собственно пищеварение. Эту организменную стадию вы изучали в 8 классе.

Второй этап - бескислородное окисление. Он протекает на клеточном уровне – в цитоплазме клетки. Гликолиз - это цепь превращений, состоящая из 9 или 10 реакций. В ходе последовательных превращений молекула глюкозы разлагается на две молекулы пировиноградной кислоты (ПВК) (С3Н4О3), Гликолиз может образовать две молекулы молочной кислоты (С3Н6О3).

Если кислорода не хватает, молочная кислота накапливается в мышцах и является одной из причин утомления. Так происходит при интенсивной физической нагрузке. Сигнал нехватки кислорода - учащенное дыхание - одышка. Количество молочной кислоты - важный показатель, который во время тренировок измеряют у спортсменов. По нему можно судить о способности организма.

 

Название этапа

Локализация (где протекает)

Химические превращения

Энергетический результат

1. Подготовительный

Пищеварительная система, лизосомы

Разложение веществ пищи на мономеры (глюкоза, аминокислоты, глицерин и жирные кислоты)

АТФ – О молекул.

Е (энергия) только в виде тепла

2. Бескислородный (гликолиз)

Цитоплазма клеток

Разложение глюкозы до пировиноградной или молочной кислоты

АТФ - 2 молекулы

3. Кислородный

Митохондрии

Полное расщепление продуктов гликолиза до с О2 + Нр при взаимодействии с О2

АТФ – 36 молекул.

Е в виде тепла

 

Энергетический результат гликолиза у всех групп организмов одинаков - две молекулы АТФ. Далее ПВК попадает в митохондрию. На этой стадии используется кислород.

Аэробное дыхание происходит в митохондриях, которые являются своеобразными энергетическими станциями клетки.

Появление аэробного дыхания стало возможным лишь после того, как в результате фотосинтеза в атмосфере Земли появился молекулярный кислород. Аэробное дыхание по сравнению с анаэробным (гликолиз) позволяет клетке получить намного больше энергии, запасенной в АТФ. При полном окислении молекулы глюкозы синтезируются 38 молекул АТФ. В ходе этого процесса выделяются СО2 и Н2О.

Условия, необходимые для дыхания, следующие:

1) наличие субстрата (глюкозы или другого органического вещества);

2) наличие необходимых ферментов;

3) наличие кислорода для процессов в митохондриях;

4) наличие молекул-переносчиков, коферментов (они обеспечивают процесс в митохондриях);

5) целостность митохондриальных мембран.

Важно помнить, что на всех этапах энергетического обмена в виде АТФ запасается только часть полезной энергии (гликолиз 5%, окисление - 35-40%). Остальная энергия рассеивается в виде тепла.

Процессы дыхания, или биологического окисления, и горения схожи по конечному результату, но не по сберегаемости энергии. При горении вся энергия переходит в световую и тепловую, при этом ничего не запасается. В процессе дыхания часть энергии сберегается в молекулах АТФ, которые впоследствии используются в реакциях пластического обмена при синтезе органических веществ.

Фотосинтез - это процесс преобразования солнечного света в энергию химических связей органических веществ (рис. 35).

Об этом процессе вы уже многое знаете. Новым является для вас то, что он идет в две стадии (фазы): световую и темновую.

1. Световая стадия (фаза) может проходить только днем, на свету. На этой стадии энергия солнечного света преобразуется в энергию химических связей АТФ.

2. Темновая стадия (фаза). Для нее необходимы продукты химических реакций, образовавшиеся в световой стадии. А сам свет не нужен. Поэтому эти реакции могут про исходить как в темноте, так и на свету, т. е. и днем, и ночью. Результатом темновой фазы является синтез молекул глюкозы из углекислого газа (СО2) атмосферы за счет энергии АТФ.

Световая фаза включает в себя 2 процесса: разложение воды и синтез АТФ.

1. Именно в световой фазе используется вода. Вода разлагается ПОД действием света. Процесс называется фотолизом. В результате этого процесса кислород выделяется в атмосферу; а водород используется для синтеза глюкозы из СО2 воздуха в темповой фазе.

2. Во внутреннюю мембрану хлоропласта встроен хлорофилл. Молекулы хлорофилла устроены так, что при попадании на них света они отнимают эту энергию. Затем отнятая у квантов света энергия используется на то, чтобы синтезировать АТФ. А именно - присоединить к АДФ еще один фосфат.

В результате световой фазы образуются 3 вещества: 1) кислород - в атмосферу; 2) водород и 3) АТФ поступают в темновую фазу.

Темновая фаза - это цепь последовательных реакций, катализируемых ферментами хлоропластов. В результате происходит соединение СО2 из атмосферы и водорода, поступившего из световой фазы. Образуется молекула глюкозы. На этот процесс тратится энергия АТФ, которая была запасена в ходе световых реакций.

В результате темновой фазы образуется глюкоза (рис. 36). Все эти процессы очень сложны и многоступенчаты. В них используется множество ферментов и специфических молекул - переносчиков. Например, для переноса атомов водорода или электронов. Подробнее вы познакомитесь с этим материалом в старших классах.

Факторы фотосинтеза. Практические перспективы его изучения. На интенсивность процесса фотосинтеза влияет множество факторов. Условно их можно разделить на внутренние и внешние.

Внутренние факторы определяются самим фотосинтезирующим организмом. Они, как правило, заложены генетически. Это размер хлоропластов, количество хлорофилла и его тип, наличие других пигментов (например, каротиноидов, играющих вспомогательную роль у наземных растений), эффективность ферментов, размеры, форма и расположение листьев, количество устьиц и др.

Внешние факторы определяются условиями окружающей среды. Это количество поступающего света, достаточное количество влаги, доступной для растений, концентрация углекислого газа в атмосфере и температура окружающего воздуха.

Необходимо помнить, что в конечном итоге все живые организмы на планете зависят от интенсивности фотосинтеза. За время эволюции растения значительно усовершенствовали этот процесс и повысили его эффективность. И сегодня многие разработки в области растениеводства касаются поиска путей повышения продуктивности фотосинтеза.

Именно процесс фотосинтеза обеспечивает накопление органического вещества на Земле. Благодаря этому процессу все живые существа получают необходимые условия жизнедеятельности: питательные вещества и кислород. В настоящее время человечество использует в качестве главных энергетических источников уголь, нефть и газ, которые возникли благодаря деятельности древних растений и микроорганизмов. Сотни миллионов лет назад концентрация углекислого газа в воздухе в десятки раз превышала современную. Наблюдался парниковый эффект. Температура и влажность на Земле были намного выше, чем сейчас. Высокое содержание углекислоты и царивший на всей Земле тропический и субтропический климат обусловили огромный прирост биомассы за счет фотосинтеза, что сделало возможным существование гигантских травоядных динозавров. Этому периоду обязаны своим возникновением все месторождения каменного угля, в том числе и одно из крупнейших месторождений на Земле - Экибастузское (Казахстан). Месторождения каменного угля обнаружены даже недалеко от Северного полюса, например, на острове Шпицберген.

В настоящее время климатические условия сильно изменились. В то же время на Земле есть регионы с очень высоким приростом биомассы. Одним из таких немногих мест является бассейн реки Амазонки, где, по расчетам ученых, вырабатывается около четверти всего кислорода, выделяемого зелеными растениями. Большой биологической продуктивностью обладает сахарный тростник, который дает урожай до 200 т/га.

Перейдем к вопросу о взаимосвязи фотосинтеза и дыхания. Клетки растений, как и клетки всех многоклеточных организмов, имеют в своем составе митохондрии - клеточный центр аэробного дыхания. Поэтому все они дышат и при дыхании поглощают кислород. Дыхание - это процесс, противоположный фотосинтезу. При дыхании органические соединения окисляются с помощью кислорода воздуха с выделением энергии и углекислого газа. Дыхание необходимо для удовлетворения энергетических потребностей клетки. Особенно это важно для нефотосинтезирующих органов растений, таких как корень, цветы и т. д. Сравнение эффективности энергетических процессов дыхания и фотосинтеза показывает, что при нормальном солнечном освещении растения вырабатывают в 20-30 раз больше кислорода, чем поглощают. В то же время при отсутствии освещенности растения только дышат, но не фотосинтезируют. Они потребляют кислород. Поэтому врачи не рекомендуют спать в комнате, где очень много растений.

Выводы:

1. Фотосинтезом называется процесс преобразования хлоропластами зеленых листьев лучистой энергии солнца в энергию химических связей.

2. Различают световую и темновую фазы фотосинтеза.

3. Энергия света используется на синтез АТФ из АДФ и фосфата.

4. у растений основу световой фазы составляет синтез АТФ и разложение воды (фотолиз) с выделением молекулярного кислорода и водорода.

5. В темновой фазе фотосинтеза используются энергия АТФ и водород для усвоения углекислого газа и синтеза из него органических соединений.

Живые организмы существуют в условиях постоянно меняющейся окружающей среды. Все процессы их жизнедеятельности обусловлены взаимодействием с внешней средой, с которой они обмениваются веществами и энергией. Кроме того, организмы испытывают влияние таких физических факторов внешней среды, как температура, свет, давление, влажность, радиация, геомагнитные поля и др., и химических факторов, таких как концентрация веществ в воздухе, водной среде, почве. Изменения условий внешней среды побуждают биологические системы приспосабливаться, так как без этого они не выживут в новых условиях и не произведут полноценного потомства. Поэтому в процессе эволюции организмы выработали механизм поддержания устойчивого состояния, т. е. сохранения постоянства внутренней среды. Впервые идею о взаимосвязях организма с внешней средой и различных формах приспособлений высказал французский ученый Клод Бернар. Он предполагал, что при резких изменениях окружающей среды организм сразу не погибает, так как внутренняя среда организма (кровь, лимфа, тканевая жидкость) не меняется. Постоянство внутренней среды с точки зрения физиологии объяснил американский ученый Уолтер Кэннон. Он впервые применил понятие гомеостаз к постоянству внутренней среды организма, представив организм как сложную, открытую систему, имеющую множество связей с окружающей средой.

Одним из механизмов приспособления организмов к меняющимся условиям окружающей среды является саморегуляция. Саморегуляция - это способность живых организмов поддерживать постоянство химического состава и интенсивность течения физиологических процессов. Так, в морозную погоду мы боремся с холодом, а в жару - с перегревом. При недостатке пиши организм мобилизует все свои внутренние резервы питательных веществ, а при избытке происходит накапливание веществ в запас. Регуляция биологических процессов происходит на организменном, тканевом, клеточном уровнях. Процессы саморегуляции у животных и человека обеспечиваются нервной и гуморальной системами, работа которых взаимосвязана. Гуморальная регуляция физиологических процессов осуществляется через жидкие среды организма (кровь, лимфа, тканевая жидкость) с помощью биологически активных веществ. Важную роль играют гормоны, выделяемые железами внутренней секреции (рис. 37). Сигналом для включения системы саморегуляции служит изменение концентрации того или иного вещества или действие внешних факторов. Так, увеличение концентрации глюкозы в крови приводит к интенсивному синтезу инсулина поджелудочной железой и, наоборот, снижение уровня глюкозы В крови угнетает выделение этого гормона.

Нервная регуляция физиологических процессов заключается во взаимодействии органов, обеспеченном нервной системой. В организме регуляция физиологических функций осуществляется единой нервно-гуморальной системой. Например, частота сердечных сокращений зависит от концентрации кислорода в крови, необходимого для нормальной работы клеток. Больше всего кислород нужен клеткам головного мозга и сердечной мышцы. Как только концентрация кислорода в крови снижается, чувствительные рецепторы в стенках кровеносных сосудов посылают об этом сигналы в мозг. Мозг, в свою очередь, дает команду сердцу, в результате чего оно начинает учащенно биться и интенсивно качать кровь по сосудам. Интенсивное кровообращение обеспечивает клетки необходимым количеством кислорода.

 

Физминутка.

 

Гомеостаз. Рассмотрим примеры саморегуляции организма животных и человека. Почки осуществляют регуляцию содержания воды в организме. Гормон вазопрессин регулирует уровень обратного всасывания воды в почечных канальцах, т. е. уменьшает количество выделяющейся мочи. При недостатке вазопрессина резко повышается выделение мочи, что может привести к несахарному диабету. При обезвоживании организма, например, при интенсивном потоотделении, увеличивается количество вазопрессина в крови. Нарушение водно-солевого обмена в организме служит сигналом для синтеза вазопрессина гипофизом.

Алкоголь снижает секрецию вазопрессина. Чрезмерное употребление спиртных напитков приводит к обезвоживанию организма, так как усиливается выведение воды из организма.

При эмоциональных переживаниях (в условиях стресса) и интенсивной физической нагрузке из головного мозга человека в мозговое вещество надпочечников поступает сигнал о необходимости секреции гормона адреналина. Под действием адреналина повышаются потребление кислорода и артериальное давление. Кроме того, увеличивается содержание сахара в крови. Таким образом в организме поддерживается на нормальном уровне кровяное давление, усиливаются сердечная деятельность и работоспособность мышц.

При физической нагрузке в мышцах в результате окислительных процессов метаболизма образуется большое количество углекислого газа. Углекислый газ повышает кислотность крови, что влечет за собой активное поступление кислорода в клетки мышц и расширение кровеносных сосудов. При этом увеличивается секреция адреналина, что приводит к учащению дыхания и увеличению пульса. Эти изменения в организме обеспечивают стабильность состава внеклеточной жидкости, особенно в тканях мозга.

Адаптация человека к суровым условиям Арктики и Антарктики сопровождается физиологическими изменениями, нарушением обмена веществ. Так, в первые полгода проживания на Севере у человека снижается уровень глюкозы в крови.

Нарушение процессов саморегуляции в организме приводит к различным заболеваниям, которые могут проявляться не сразу. К примеру, длительное отсутствие в рационе витаминов или микроэлементов приводит к нарушению функций нескольких систем органов, даже целого организма. Недостаточное употребление незаменимых аминокислот с пищей приводит к тяжелым нарушениям белкового обмена в организме. Поэтому для сохранения здоровья очень важно правильно питаться и вести здоровый образ жизни.

Различные животные в процессе эволюции также приспособились поддерживать постоянство внутренней среды - гомеостаз.

Таким образом, постоянство внутренней среды организма поддерживается регуляторными механизмами.

Ведь каждый организм в ходе эволюции приспособился регулировать температуру своего тела.

Организмы вырабатывают тепло в процессе метаболизма. У теплокровных животных (млеко питающие и птицы) метаболизм в организме идет с высокой скоростью, что обеспечивается увеличением концентрации кислорода, используемого в клеточном дыхании. Для быстрого обеспечения клеток кислородом у птиц и млекопитающих в процессе эволюции появились такие приспособления: увеличение дыхательной поверхности легких, большое количество эритроцитов, высокое кровяное давление, обеспечивающее поступление крови в мелкие капилляры и т. д.

Если организму недостаточно количества вырабатываемого тепла, то по сигналу центральной нервной системы происходят мышечные сокращения, и тело начинает дрожать от холода. Это, в свою очередь, повышает интенсивность метаболизма и выделение тепла. Многие млекопитающие и птицы сохраняют тепло тела с помощью специальных теплоизоляционных покровов (мех, перья) и подкожного жира. У морских млекопитающих, обитателей северных широт, тело покрыто густым мехом, не промокающим в воде, под кожей имеется толстый слой жира. У пингвинов тело покрыто густым слоем перьев, обеспечивающих теплоизоляцию. Волосяной покров тела человека не обеспечивает сохранения тепла, поэтому в холодное время мы тепло одеваемся.

Кроме покровов, сохранению тепла может способствовать уменьшение выступающих частей тела в терморегуляции организма также принимает участие нервная система. При переохлаждении организма мозг посылает сигналы, вызывающие сужение кровеносных сосудов кожи. Это уменьшает приток крови к поверхности тела, и в окружающую среду выделяется меньше тепла. При повышении температуры тела выше нормы включаются различные физиологические механизмы, увеличивающие теплоотдачу. Это происходит в результате усиленного потоотделения, Т.к. на испарение воды затрачивается большое количество тепла. В летнюю жару тело человека испаряет много влаги, что помогает сохранять постоянство температуры тела. В других случаях возрастает приток крови к коже, и в результате увеличивается теплоотдача путем излучения тепла.

Многие млекопитающие и птицы охлаждают тело посредством учащенного неглубокого дыхания. Например, у собаки в жаркую погоду происходит сильное испарение с поверхностей слизистой дыхательных путей и языка, т. к. у нее нет потовых желез.

По способности регулировать температуру тела животные делятся на две группы. Гомойотермные (теплокровные) животные поддерживают относительно постоянную температуру тела при изменении температуры окружающей среды. К ним относятся птицы и млекопитающие, у пойкилотермных (холоднокровных) животных температура тела зависит от температуры окружающей среды. К ним относятся беспозвоночные, рыбы, земноводные и пресмыкающиеся.

Млекопитающие и птицы теряют много тепла через поверхность тела, так как температура их тела выше температуры окружающей среды. Особенно интенсивна теплоотдача у мелких животных. Так, маленькая птица колибри для выработки необходимого количества теплоты вынуждена ежедневно съедать и переваривать большое количество пищи. Причем перерыв между приемами пищи не должен превышать нескольких часов, иначе она погибнет от голода. В периоды оцепенения понижение температуры тела позволяет сокращать теплоотдачу.

Характерной особенностью зимней спячки является снижение температуры тела у теплокровных и холоднокровных животных. Это связано с понижением обменных процессов. Потребление кислорода вовремя спячки падает, хотя содержание его в крови понижается ненамного. Следовательно, процессы окисления в клетках организма идут очень медленно, основным источником энергии во время зимней спячки является липидный обмен.

 

Текущий контроль, закрепление материала 5-7 мин.

Выписать основные новые понятия по темам.

 

Итоговый контроль. Анализ урока. П. № 14-18.





загрузка...
загрузка...