Жизнедеятельность организма человека

Задание даёт определение процесса, а ответить нужно одним термином. Чтобы не путаться, полезно держать в голове короткий словарь процессов жизнедеятельности. Дыхание — поступление кислорода в организм и удаление углекислого газа; при этом внешнее дыхание это газообмен в лёгких, а клеточное — окисление веществ в клетках с выделением энергии. Питание — поступление веществ, пищеварение — их расщепление до простых, всасывание — переход в кровь и лимфу (в основном в тонкой кишке, через ворсинки). Обмен веществ — совокупность всех превращений веществ и энергии. Выделение — удаление конечных продуктов обмена, прежде всего через почки. Транспорт веществ обеспечивает кровь. Фагоцитоз — захват и переваривание чужеродных частиц клетками крови, открыт И. И. Мечниковым. Иммунитет — способность организма защищаться от инфекций, бывает естественный (врождённый и приобретённый после болезни) и искусственный (после прививки или введения сыворотки). Терморегуляция — поддержание постоянной температуры тела около 36,6 °C при изменении температуры среды. Раздражимость — способность отвечать на воздействия среды, рефлекс — ответ организма на раздражение при участии нервной системы.

Задание 15 почти всегда устроено одинаково: описан процесс, надо выбрать его название из четырёх вариантов. Выигрывает тот, у кого названия процессов разложены по полочкам заранее. Ниже — те, что встречаются чаще всего, вместе с тем, чем они друг от друга отличаются.

Питание — поступление веществ в организм. Пищеварение — расщепление их до простых. Всасывание — переход простых веществ через стенку кишечника в кровь и лимфу. Три разных слова для трёх разных шагов, и подменять одно другим нельзя.

Дыхание — поступление кислорода и удаление углекислого газа. Газообмен — собственно переход газов через стенку альвеолы или капилляра. Вентиляция лёгких — смена воздуха при вдохе и выдохе.

Выделение — удаление из организма конечных продуктов обмена. Не путать с дефекацией: непереваренные остатки в обмен веществ не вступали и продуктами обмена не являются.

Фагоцитоз — захват и переваривание клеткой чужеродных твёрдых частиц; открыт И. И. Мечниковым, осуществляется лейкоцитами. Иммунитет — невосприимчивость организма к возбудителям болезней в целом; фагоцитоз — лишь один из его механизмов.

Терморегуляция — поддержание постоянной температуры тела. Гомеостаз — поддержание постоянства внутренней среды вообще: температуры, состава крови, содержания воды и солей. Терморегуляция — частный случай гомеостаза.

Рефлекс — ответ организма на раздражение, осуществляемый при участии нервной системы. Раздражимость — сама способность отвечать на раздражение, свойственная всему живому, в том числе растениям, у которых никаких рефлексов нет.

Обмен веществ — совокупность всех превращений веществ и энергии. Ассимиляция (пластический обмен) — построение, диссимиляция (энергетический обмен) — расщепление.

Практический приём для этой линии: прочитав описание, выделите в нём глагол — «поступает», «расщепляется», «переходит в кровь», «удаляется», «захватывает и переваривает», «поддерживает постоянство». Почти всегда именно глагол и указывает на нужное слово, а существительные в описании только уточняют, где это происходит.

Пища состоит из белков, жиров и углеводов, но ни одно из этих веществ не может попасть в кровь в готовом виде: их молекулы слишком велики и вдобавок чужие. Смысл пищеварения ровно в этом — разобрать крупные молекулы на мелкие составные части, одинаковые у всех организмов. Белки распадаются до аминокислот, жиры — до глицерина и жирных кислот, сложные углеводы — до глюкозы. Делают это ферменты — вещества, ускоряющие расщепление, причём каждый работает только со «своим» веществом и только при определённой среде.

Ротовая полость. Здесь пища измельчается зубами и смачивается слюной. В слюне есть фермент, расщепляющий крахмал, то есть углеводы; среда слабощелочная. Проверить это можно самому: подержите во рту кусочек хлеба подольше — появится сладковатый вкус, потому что часть крахмала успела превратиться в сахар. Белки и жиры во рту не меняются.

Желудок. Среда резко кислая из-за соляной кислоты, и она нужна для двух дел: обезвредить попавшие с пищей микроорганизмы и включить фермент пепсин, который расщепляет белки. Углеводное расщепление здесь прекращается — ферменту слюны кислая среда не подходит. Пища задерживается в желудке на несколько часов и превращается в полужидкую кашицу.

Двенадцатиперстная кишка. Самый насыщенный отдел: сюда изливаются сразу два сока. Поджелудочный сок содержит ферменты на все три группы веществ — и на белки, и на жиры, и на углеводы. Желчь из печени ферментом не является и ничего не расщепляет; она дробит жир на мельчайшие капли (эмульгирует), чтобы ферменты могли подобраться к нему со всех сторон, и заодно активирует их. Это различение спрашивают постоянно. Среда здесь щелочная.

Тонкая кишка. Расщепление завершается, и начинается главное — всасывание через ворсинки. Аминокислоты и глюкоза поступают в кровь и по воротной вене идут сначала в печень, где кровь обезвреживается, а излишек глюкозы запасается в виде гликогена. Продукты расщепления жиров всасываются в лимфу.

Толстая кишка. Ферментов почти нет, зато всасывается вода и работают полезные бактерии: они расщепляют часть клетчатки и синтезируют витамин K и витамины группы B.

Общий порядок, который и проверяют в задании: углеводы начинают расщепляться во рту, белки — в желудке, жиры — только в двенадцатиперстной кишке.

Слово «дыхание» в биологии означает две разные вещи, и путать их нельзя. Внешнее дыхание — обмен газами между организмом и средой, то есть вдох и выдох. Клеточное дыхание — окисление органических веществ в клетках с освобождением энергии; ради него всё и затевается. Кислород нужен не сам по себе, а для того, чтобы в митохондриях из питательных веществ высвободилась энергия.

Механизм вдоха держится на том, что лёгкие не имеют собственных мышц и растягиваться сами не могут. Работают за них дыхательные мышцы. При вдохе диафрагма и наружные межрёберные мышцы сокращаются: диафрагма опускается, рёбра поднимаются, объём грудной полости увеличивается, давление в лёгких падает ниже атмосферного, и воздух входит сам. При выдохе эти мышцы расслабляются: диафрагма поднимается куполом, рёбра опускаются, объём уменьшается, давление растёт, и воздух выходит. Спокойный выдох совершается без мышечного усилия, в отличие от вдоха, — на этом различении и строят вопрос.

Газообмен идёт в двух местах и оба раза по одному и тому же правилу: газ переходит туда, где его меньше, — это диффузия, и никакой мышечной работы она не требует. В лёгких кислорода в воздухе альвеол больше, чем в притекающей венозной крови, поэтому он переходит в кровь; углекислого газа, наоборот, в крови больше, и он уходит в альвеолы. В тканях всё зеркально: клетки постоянно тратят кислород, поэтому его там меньше, чем в крови, и он выходит из крови в ткани; углекислого газа в тканях много, и он переходит в кровь.

Переносится кислород гемоглобином эритроцитов: соединение непрочное, и потому в тканях оно легко распадается, отдавая кислород. Отсюда и опасность угарного газа CO: он связывается с гемоглобином гораздо прочнее кислорода, и кровь, насыщенная им, перестаёт переносить кислород вовсе.

Управляет дыханием дыхательный центр продолговатого мозга, и реагирует он в первую очередь не на нехватку кислорода, а на избыток углекислого газа в крови. Именно поэтому задержать дыхание надолго не удаётся: накапливающийся CO₂ заставляет сделать вдох. И поэтому же глубокое частое дыхание перед нырянием опасно — оно вымывает углекислый газ, сигнал о необходимости вдохнуть приходит поздно, и пловец может потерять сознание под водой.

Объём воздуха, который человек способен выдохнуть после самого глубокого вдоха, называют жизненной ёмкостью лёгких; у взрослого она составляет около 3500 мл и растёт при тренировках.

Кровь движется по двум замкнутым кругам, и оба начинаются в желудочках, а заканчиваются в предсердиях.

Большой круг: левый желудочек → аорта → артерии → капилляры всех органов → вены → верхняя и нижняя полые вены → правое предсердие. Здесь кровь отдаёт кислород и питательные вещества и забирает углекислый газ и продукты обмена; выходит артериальной, возвращается венозной.

Малый (лёгочный) круг: правый желудочек → лёгочные артерии → капилляры лёгких → лёгочные вены → левое предсердие. Здесь кровь отдаёт углекислый газ и насыщается кислородом; выходит венозной, возвращается артериальной.

Легко запомнить по назначению: большой круг обслуживает тело, малый — лёгкие; в обоих случаях полезная работа совершается в капиллярах, всё остальное — трубопровод.

Сердечный цикл длится в покое около 0,8 секунды и складывается из трёх частей. Сокращение предсердий — 0,1 с: кровь выталкивается в желудочки. Сокращение желудочков — 0,3 с: кровь выбрасывается в аорту и лёгочную артерию. Общая пауза — 0,4 с: расслаблено всё сердце, камеры наполняются кровью. Сложите: сердечная мышца отдыхает половину времени, а предсердия — почти всё время цикла. Именно поэтому сердце способно работать без остановки десятки лет и не утомляться.

Ещё одна особенность сердца — автоматизм: способность сокращаться под действием импульсов, возникающих в нём самом. Извлечённое сердце лягушки в питательном растворе продолжает биться без всякой связи с нервной системой. Нервы и гормоны только ускоряют или замедляют ритм, но не задают его.

Пульс — толчкообразные колебания стенок артерий при выбросе крови из сердца. Число пульсовых ударов равно числу сердечных сокращений, в покое у взрослого это 60–80 в минуту. Прощупывают пульс там, где артерия лежит близко к кости, — на запястье или на шее.

Кровяное давление — давление крови на стенки сосудов. Наибольшее оно в аорте, по мере ветвления сосудов падает и в венах становится самым низким; поэтому вены и нуждаются в клапанах и в помощи скелетных мышц. Измеряют давление на плечевой артерии и записывают двумя числами: верхнее — при сокращении желудочков, нижнее — при их расслаблении; у здорового взрослого это примерно 120 и 80 миллиметров ртутного столба. Стойкое повышение называют гипертонией, понижение — гипотонией.

Обмен веществ и превращение энергии — главный признак живого, и складывается он из двух противоположных, но неразрывных процессов.

Пластический обмен — построение: из поступивших простых веществ клетка собирает свои собственные белки, жиры и углеводы. Энергия при этом затрачивается. Именно поэтому нельзя просто съесть чужой белок и сделать его своим: его сначала разбирают до аминокислот, а потом собирают заново по собственному образцу.

Энергетический обмен — расщепление: органические вещества окисляются, и энергия освобождается. Часть её идёт на работу мышц, синтез, проведение импульсов, часть рассеивается в виде тепла. Основное окисление происходит в митохондриях, и для него нужен кислород, доставленный кровью.

Два этих процесса идут одновременно, и их соотношение меняется с возрастом: у растущего ребёнка построение преобладает, у взрослого они уравновешены, в старости расщепление начинает перевешивать.

Из обмена веществ прямо следует роль питательных веществ. Белки — главный строительный материал, заменить их нечем; из них построены мышцы, ферменты, антитела. Жиры — и строительный материал мембран, и самый ёмкий запас энергии, и теплоизоляция. Углеводы — основной и самый доступный источник энергии. Вода составляет около двух третей массы тела и служит средой для всех реакций. Минеральные соли нужны костям, крови и работе нервов. Витамины энергии не дают, но без них не работают ферменты.

Терморегуляция — поддержание постоянной температуры тела около 36,6 °C независимо от того, что происходит снаружи. Держится она на равновесии двух потоков: образования тепла при окислении веществ и отдачи тепла через кожу.

При жаре сосуды кожи расширяются, к поверхности притекает больше крови, кожа краснеет и отдаёт больше тепла; одновременно усиливается потоотделение, и испаряющийся пот уносит тепло. Именно поэтому в сырую погоду жара переносится тяжелее: влажный воздух мешает поту испаряться. При холоде сосуды кожи сужаются, кровь оттекает вглубь, кожа бледнеет, отдача тепла падает; если этого мало, включается мышечная дрожь — частые непроизвольные сокращения, при которых почти вся энергия переходит в тепло.

Управляет всем этим промежуточный мозг, а исполняют сосуды кожи, потовые железы и мышцы. Нарушение равновесия опасно в обе стороны: перегрев даёт тепловой и солнечный удар, переохлаждение — обморожение.