ЕГЭ 2023 : РЕАЛЬНЫЙ ВОПРОС ПО БИОЛОГИИ
Что такое основной обмен? На какой процесс в системе кровообращения расходуется энергия основного обмена? Как повлияло увеличение количества гормона щитовидной железы на теплоотдачу? Какие процессы могут служить объективным показателем интенсивности обмена веществ у теплокровных животных? (Ответ на вопрос в конце статьи)
Итак, первое, что мы встречаем в этом задании – это термин «ОСНОВНОЙ ОБМЕН». Мы привыкли к термину – ОБМЕН ВЕЩЕСТВ (МЕТАБОЛИЗМ).
Термин ОСНОВНОЙ ОБМЕН встречается в одном из школьных учебников по биологии 8 класса. И больше не встречается в других источниках. Также, я не нашла его среди терминов в кодификаторе ЕГЭ.
ОСНОВНОЙ ОБМЕН – это минимальное количество энергии, необходимое для поддержания нормальной жизнедеятельности в условиях относительного физического и психического покоя. Его определяют в положении лежа, при расслабленной мускулатуре, утром натощак и при температуре воздуха 18-20 градусов С.
Основной обмен определяют в строго контролируемых, искусственно создаваемых условиях:
- утром, натощак (через 12-14 часов после последнего приема пищи);
- в положении лежа на спине, при полном расслаблении мышц, в состоянии спокойного бодрствования;
- в условиях температурного комфорта (18-20 градусов С);
- за 3 суток до исследования из организма исключают белковую пищу.
Основной обмен выражается количеством энергозатрат из расчета 1 ккал на 1 кг массы тела в час (1 ккал/(кг×ч)).
Энергия ОСНОВНОГО ОБМЕНА расходуется на:
· постоянно совершающиеся химические реакции в организме,
· на механическую работу, выполняемую сердцем, дыхательными мышцами и кишечником,
· на деятельность желез, почек и печени,
· на сохранение электрической активности клеток и функции мозга,
· на поддержание сосудистого и мышечного тонуса,
· на поддержание температуры тела.
От чего зависит ОСНОВНОЙ ОБМЕН?
· Основной обмен индивидуален и зависит от возраста, размеров тела, особенностей нервной и эндокринной систем.
· Он интенсивнее у беременных и детей, у младенцев высокая величина основного обмена. С возрастом основной обмен замедляется.
· Он на 10% выше у мужчин, чем у женщин. Связано это с таким фактом, что природа наделила мужчин большей мышечной массой, чем женщин.
· У здорового человека среднего возраста основной обмен достаточно стабилен и составляет около 60% энергозатрат.
· Вес: чем больше вес, больше поверхность, и по закону поверхности мы отдаем больше тепла и тем самым больше величина основного обмена.
· Рост: чем выше рост, тем больше величина основного обмена.
· Отмечены сезонные колебания основного обмена – повышение весной и понижение зимой.
· Нарушение функций регуляторных систем (нервной и эндокринной), а также заболевания значительно изменяют уровень основного обмена. Например, при заболеваниях эндокринных желез: при гиперфункции щитовидной железы он может увеличится до 150% от нормы, а при гипофункции снижается.
· При мышечной работе энергозатраты возрастают на некоторую величину, называемую рабочей прибавкой.
· В положении сидя основной обмен возрастает на 40%, стоя – на 50%, а во время физической нагрузки – в 2-7 раз. Чем значительнее работа, тем выше затраты энергии.
· При умственной работе расход энергии невелик, но этот вид деятельности из-за большого нервного напряжения считается едва ли не самым трудным и утомительным.
· При эмоциональном возбуждении энергетический обмен повышается на 20-30%.
· Энергозатраты возрастают после приема пищи: белковая пища усиливает обмен на 30%, а прочая – на 5-15%.
· От 5 до 10% тепловой энергии теряется с экскрементами и при мочеиспускании.
Существует еще одно определение – ОБЩИЙ ОБМЕН.
ОБЩИЙ ОБМЕН – это фактические энергозатраты, совершаемые человеком за единицу времени. Он складывается из основного обмена (Осн.о.), рабочей прибавки (Р.п.), энергозатрат на питание (Эн.пит.) и выделение (Эн.выд.). Это может быть выражено следующей формулой:
Общий обмен = Осн.о. + Р.п. + Эн.пит. + Эн.выд.
Затраченная энергия восполняется при питании. Соотношение между затрачиваемой энергией и получаемой с пищей называют ЭНЕРГЕТИЧЕСКИМ БАЛАНСОМ. Отрицательный баланс приводит к истощению организма, а положительный баланс вызывает накопление жира.
Зависимость интенсивности основного обмена от площади поверхности тела была показана немецким физиологом Рубнером для различных животных.
Закон поверхности Рубнера:
Энергетические затраты теплокровного организма пропорциональны площади поверхности тела.
Согласно этому правилу, интенсивность основного обмена тесно связана с размерами поверхности тела: у теплокровных организмов, имеющих разные размеры тела, с 1 м2 поверхности рассеивается одинаковое количество тепла.
А теперь вернемся к вопросу ЕГЭ:
Вопрос:
Экспериментатор решил изучить интенсивность основного обмена веществ у домовой мыши (Mus musculus). Для этого он вводил в брюшную полость мышам разные дозы гормона щитовидной железы в физиологическом растворе. Результаты эксперимента представлены на графике.
Что такое основной обмен? На какой процесс в системе кровообращения расходуется энергия основного обмена? Как повлияло увеличение количества гормона щитовидной железы на теплоотдачу? Какие процессы могут служить объективными показателями интенсивности обмена веществ у теплокровных животных?
Ответ:
1) количество энергии, выделяемое для поддержания жизнедеятельности организма (человек, теплокровного животного) при полном покое;
2) на механическую работу сердца (сокращение сердца);
3) теплоотдача повысилась;
4) выделение тепла (выделение пота)
5) поглощение кислорода (выделение углекислого газа, интенсивность дыхания).