Питание: как растение получает вещества, а животное переваривает пищу
Растение поглощает воду и ионы корнем, CO₂ — прежде всего листьями, а животные получают готовые органические вещества. Но питание животных тоже разнообразно: от внутриклеточного переваривания до сложного тракта позвоночных. Проследим, где пища расщепляется, где всасывается и что делают железы.
Федеральная программа · углублённый уровень · 10 класс
Строение и функции организмов
Элементы программы, раскрываемые в этом уроке:
- Поглощение воды корнями
- Поглощение минеральных ионов
- Поступление CO₂ через устьица
- Автотрофное и гетеротрофное питание
- Внутриклеточное пищеварение
- Внутриполостное пищеварение
- Пищеварительная полость и сквозной кишечник
- Специализация отделов тракта позвоночных
- Пищеварительные железы и ферменты
- Всасывание
- Пищеварительная система человека
Как это устроено
Корень растения получает воду и минеральные ионы из среды, а CO₂ обычно поступает через устьица листа. В зелёных клетках углерод из CO₂ включается в органические молекулы благодаря энергии света. Нельзя назвать минеральные удобрения пищей, из которой растение делает весь сахар: основная масса углерода сахара поступает из CO₂. Корневое поглощение зависит от состояния мембран и почвы; не всякий растворимый ион одинаково полезен в любой концентрации.
Животные получают готовый органический углерод, но переваривание бывает устроено по-разному. Амёба захватывает частицы и переваривает их в клетке; у животных с пищеварительной полостью часть обработки происходит вне отдельных клеток, затем продукты могут дополнительно перерабатываться внутри клеток. Сквозной кишечник создаёт последовательность отделов, где пища механически и химически меняется, а продукты всасываются. Отсутствие у простого животного человеческого желудка не означает отсутствия питания.
У позвоночных тракт и железы различаются в зависимости от рациона и эволюционной истории. У человека рот измельчает пищу и начинает некоторые реакции, желудок создаёт кислую среду и участвует в обработке белков, тонкая кишка получает ферменты поджелудочной железы и желчь, а затем всасывает многие продукты. Желчь облегчает обработку жиров, но не является ферментом их гидролиза. Толстая кишка связана с обратным всасыванием воды и активностью микробного сообщества; невозможно приписать ей всю функцию переваривания пищи.
Для понимания питания различают поступление, расщепление, всасывание и использование веществ клетками. У растения распределение сахаров к органам-потребителям также необходимо, хотя оно не ест как животное. В практической модели можно сравнить действие амилазы на крахмал с контролем, но она не воспроизводит весь пищеварительный тракт и не доказывает всасывание. Работа с пищей в учебном опыте требует чистых разрешённых образцов и запрета пробовать продукты после эксперимента.
Словарь урока
Каждое понятие — с примером
- Минеральное питание растения
Поступление и использование неорганических ионов, необходимых для построения молекул и регуляции процессов в растительных клетках.
Пример: Корни поглощают нитрат или аммоний как доступные источники азота при соответствующих условиях почвы.
- Корневой волосок
Вырост клетки наружной ткани молодого корня, увеличивающий площадь контакта с почвенной водой и растворёнными веществами.
Пример: Повреждение зоны волосков уменьшает доступную поверхность поглощения молодого корня.
- Устьице
Пора в покровной ткани растения, регулируемая замыкающими клетками и участвующая в обмене CO₂, O₂ и водяного пара.
Пример: Закрытие устьиц сокращает потерю воды, но может ограничить поступление CO₂ для фотосинтеза.
- Автотрофное питание
Построение органических молекул из неорганического углерода при использовании света или химической энергии определёнными организмами.
Пример: Зелёный лист фиксирует CO₂ на свету; корень получает органические вещества из других частей растения.
- Гетеротрофное питание
Получение углерода для собственного синтеза из готовых органических соединений окружающей среды или пищи.
Пример: Животное получает органический углерод из съеденной пищи, но также нуждается в воде и минеральных веществах.
- Внутриклеточное пищеварение
Расщепление захваченного материала внутри клетки в специальных компартментах с участием ферментов.
Пример: Амёба может захватить частицу и переваривать её в пищеварительной вакуоли.
- Внутриполостное пищеварение
Ферментативное расщепление пищи вне отдельных клеток внутри пищеварительной полости или просвета пищеварительного тракта.
Пример: У позвоночных крупные молекулы пищи расщепляются в просвете желудка и кишечника перед всасыванием.
- Пищеварительная полость
Внутренняя полость животного, в которой происходит часть расщепления пищи; её устройство различается между группами.
Пример: У гидры полость сообщается с внешней средой одним отверстием, в отличие от сквозного кишечника.
- Сквозной кишечник
Пищеварительный тракт с отдельными входом и выходом, позволяющий специализированным отделам последовательно обрабатывать пищу.
Пример: У человека пища проходит рот, пищевод, желудок и кишечник в определённом направлении.
- Пищеварительная железа
Железа, выделяющая вещества, участвующие в механическом или химическом преобразовании пищи в тракте.
Пример: Поджелудочная железа выделяет пищеварительные ферменты в тонкую кишку, а печень образует желчь.
- Желчь
Секрет печени, содержащий компоненты, помогающие образованию мелких капель жира и его последующей обработке в кишечнике.
Пример: Желчь способствует работе ферментов с жирами, но сама не является липазой, расщепляющей жиры.
- Всасывание
Переход продуктов пищеварения, воды и ионов через клетки выстилки кишечника к внутренним транспортным системам организма.
Пример: Тонкая кишка имеет развитую поверхность для переноса многих питательных веществ.
- Кишечная микробиота
Совокупность микроорганизмов кишечника и их генетических и метаболических связей с хозяином в определённых условиях.
Пример: Некоторые микробы используют пищевые волокна и образуют вещества, которые затем могут влиять на организм.
Пример по шагам
Ученик говорит: «Почва — источник всей массы дерева, а желчь переваривает жир как фермент». Исправьте обе части.
- Значительная часть углерода органических веществ дерева приходит из атмосферного CO₂, а вода и минеральные ионы — через корни.
- Желчь облегчает эмульгирование и последующее действие липаз, но сама не является липазой.
- Для обеих систем надо указать вещества, место превращения и механизм, а не одно бытовое слово «питание».
Вывод: Масса и функции распределены по разным источникам и процессам; почва и желчь не заменяют CO₂ и ферменты.
Практическая работа
Две модели питания — без смешения источников
- На схеме растения разными цветами проведите углерод из CO₂, воду и минеральные ионы к соответствующим органам.
- На схеме амёбы и человека проведите путь органического вещества до места переваривания и всасывания.
- Отдельно отметьте, какие стрелки требуют фермента, мембранного переноса или проводящей системы.
Что можно заключить: Автотрофное и гетеротрофное питание различаются источником углерода и способом его получения, а не наличием или отсутствием обмена веществ.
Безопасность: Работайте с бумажными моделями и готовыми данными; не пробуйте образцы после ферментных опытов и не берите человеческий биоматериал.
Попробуйте сами
Запишите своё решение, затем сравните его с разбором. Развёрнутые ответы автоматически не оцениваются.
Открываем задания…
Сверка содержания
Раздел и элементы содержания сверены с федеральной программой. Текст и учебные схемы созданы для Умблика; схема не передаёт реальные размеры.