Неорганические соединения биология – НЕОРГАНИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ — ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ КЛЕТКИ — КЛЕТКА — ЕДИНИЦА ЖИВОГО — УРОКИ БИОЛОГИИ В 10(11) КЛАССЕ РАЗВЕРНУТОЕ ПЛАНИРОВАНИЕ — Поурочное планирование по биологии — разработки уроков — авторские уроки — план-конспект урока

Содержание

Конспект урока по биологии 9 класс на тему «Элементный состав клеток. Неорганические соединения. Биологические функции воды»

Урок: Элементный состав клеток. Неорганические соединения. Биологические функции воды.

Цель урока:

·       Обуч. Расширить знания старшеклассников о химическом составе внутриклеточной среды; строении и значении в жизни клетки различных неорганических соединений (на примере воды и минеральных солей).

·       Развив. Научить школьников выявлять связь между составом, строением молекул химического соединения и его функциями в клетке.

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

Орг. момент. План урока.

 

Методы активизации мыслительной деятельности 3-5 мин.

 

Основная часть (новый материал) 5-7 мин.

Химический состав любой клетки очень сложен, но не случаен. Интересно, что из известных нам 112 химических элементов в состав внутриклеточной среды входят 27. Живые организмы состоят преимущественно из тех элементов, которые образуют легко растворимые в воде соединения. Очень большое значение имеет вода для жизни клетки. Обмен воды в организме многоклеточного существа рассмотрим на примере человека.

ОБМЕН ВОДЫ В ОРГАНИЗМЕ ЧЕЛОВЕКА:

·       Поступление воды из внешней среды.

·       Вода в кишечнике.

·       Вода в крови и лимфе.

·       Вода в клетках организма.

Некоторые функции воды:

1. Входит в состав внутриклеточной среды, участвует в образовании клеточных структур.

2. Участвует в выведении из клетки вредных и отработанных веществ.

3. Растворяет органические и неорганические соединения.

4. Обеспечивает транспорт веществ и взаимосвязь между органоидами клетки.

5. Участвует в терморегуляции.

6. Участвует в химических превращениях.

·       Выведение воды из организма.

Осуществляется с участием кровеносной системы.

1. Через систему органов выделения (в составе мочи).

2. Через кожу в составе пота.

3. Через легкие (в составе выдыхаемого воздуха).

 

Кроме воды, в числе неорганических веществ, входящих в состав клетки, нужно назвать соли, представляющие собой ионные соединения. Клетка избирательно поглощает необходимые ей ионы из окружающей среды. Это приводит к тому, что концентрация ионов на внешней поверхности клетки отличается от их концентрации на внутренней поверхности.

Очевидно, что минеральные соли должны поступать в клетки организма из внешней среды и использоваться в них для обеспечения процессов жизнедеятельности. Избыток солей вместе с водой должен выводится из организма во внешнюю среду. Перечисленные процессы составляют сущность обмена минеральных солей в организме.

ОБМЕН МИНЕРАЛЬНЫХ СОЛЕЙ В ОРГАНИЗМЕ ЧЕЛОВЕКА:

·       Минеральные соли в составе пищи.

·       Поступают в кишечник.

·       Всасываются в кровь (в растворенном виде).

·       Поступают в различные органы, ткани, клетки.

Некоторые функции минеральных солей:

1. Регулируют обмен веществ, обеспечивают постоянство химического состава внутриклеточной среды.

2. Необходимы для синтеза гормонов (ионы цинка).

3. Входят в состав костной ткани (ионы кальция).

4. Обеспечивают процесс свертывания крови (ионы кальция).

5. Отвечают за проведение нервного импульса (ионы натрия, калия).

·       Выведение минеральных солей из организма.

Осуществляется с участием кровеносной системы.

1. Через систему органов выделения.

2. Через пищеварительную систему.

3. Через систему покровных тканей.

Такова роль некоторых органических соединений в клетке и организме.

 Биологически важные химические соединения

Из известных более 100 хим. элементов в состав организмов входят около 80, причём только в отношении 24 известно, какие функции в клетке они выполняют.

Набор этих элементов не случаен. Жизнь зародилась в водах Мирового океана, и живые организмы состоят преимущественно из этих элементов, которые образуют легко растворимые в воде соединения.

В составе клеток человеческого тела преобладают элементы:

органогены: О2 – 65–75 %; С – 15–18 %; Н – 8–10 %; N – 1,5–3 %;

макроэлементы: Mg, Na, Ca, Fe, K, S, P, Cl ≈ 4–5 %;

микроэлементы: Zn, Cu, Co, J, F, Mn ≈ 0,1 %.

Сходный элементарный состав имеют клетки большинства животных; отличаются лишь клетки растений и микроорганизмов.

http://umka.nrpk8.ru/

Даже те элементы, которые в клетках содержатся в ничтожно малых количествах, ничем не могут быть заменены и совершенно необходимы для жизни. Так, содержание йода в клетках не превышает 0,01 %. Однако при недостатке его в почве (в пищевых продуктах) задерживается рост и развитие детей. Значение для клетки основных элементов смотрите в таблице на стр. 11–12 (см. учебник Беляева Д.К.).

Неорганические соединения

Видео по данной теме смотри здесь

Вода – одно из самых распространённых веществ на Земле. Она покрывает большую часть земной поверхности. Почти все живые существа состоят в основном из воды. У человека содержание Н2О в различных органах и тканях варьирует от 20 % (в костной ткани) до 85 % (в головном мозге). Около 2/3 массы человека состоит из воды, даже в сухих семенах растений вода составляет 10–12 %. Уникальные свойства воды определяются структурой её молекул.

 Схема образования связей между диполями воды

По прочности водородная связь ~ в 15–20 раз слабее ковалентной связи, следовательно легко разрывается. Т.  о., в жидкой воде молекулы воды легкоподвижные.

Функция воды в клетке: растворитель, источник кислорода, осмотический регулятор, среда для физиологических и биохимических процессов, среда для хим. реакций, терморегулятор, продукт хим. реакций.

Гидрофобные – практически не растворимые в воде вещества (жиры).

Гидрофильные – растворимые в воде (соли, сахар, аминокислоты).

Минералы в человеческом теле – это и так называемые макроэлементы(которых действительно много), и микроэлементы, которых в нем всего 0,04–0,06 %. Между человеческим организмом и окружающей средой постоянно идет обмен веществ, происходит убыль макро- и микроэлементов. Содержание и тех, и других человеку приходится непрерывно пополнять.

Функции некоторых ионов в клетке

Na+, K+

передача возбуждения по нерву или мышце

Ca+2, Mg+2

активизируют ферменты

Н2РО4, НРО42-

изменяют активность ферментов

HSO4, SO42-

выводят нерастворимые в воде чужеродные вещества

Соединения, питающие клетку и являющиеся минеральными удобрениями:

NaNO2, NaH2PO4, KNO2, CaSO4, KH2PO4

Смотри анимацию о солях онлайнo

Макроэлементов (кальция Са, фосфора Р, магния Mg, калия К, натрия Na, хлора Cl, серы S) человеку требуется сравнительно много: до двух-трех граммов в сутки. А потребность человека в микроэлементах (таких, как железо Fe, медь Cu, марганец Mn, цинк Zn, кобальт Co, иод I, фтор F, хром Cr, молибден Mo и др.) составляет в сутки всего лишь несколько миллиграммов, а порой и того меньше. Однако, если их не хватает, наступает беда: без одних нарушаются процессы кроветворения, без других не могут нормально функционировать железы внутренней секреции, иначе говоря, становятся невозможны рост, развитие и жизнедеятельность организма. Все необходимые человеку макро- и микроэлементы должны присутствовать в рационе питания, причем в строго определенном соотношении. В организме должно поддерживаться некоторое кислотно-щелочное равновесие: натрий, калий, кальций (элементы, которые биохимики и физиологи называют «щелочными») должны преобладать над серой, фосфором, хлором, фтором и другими «кислотными» элементами. В большинстве распространенных продуктов питания (мясе, рыбе, яйцах, сыре, крупе и мучных изделиях) основная часть минеральных веществ служит источником макро- и микроэлементов кислотного типа. Поэтому ограничиваться в рационе питания одними этими продуктами недопустимо.

Наибольшее «ощелачивающее» действие оказывают овощи и фрукты. Вдобавок овощи – это и важнейший источник калия, помогающего деятельности сердца.

Фосфаты кальция, в частности ортофосфат, составляют минеральную основу костей и зубов. Другие соединения кальция участвуют в нервной и мышечной деятельности, входят в состав тканевой жидкости, ядер и стенок клеточной ткани живого организма. Кальций уменьшает аллергические реакции, а это особенно важно в наше время. Суточная потребность в кальции от 0,8 до 2 г, а источники этого элемента – молоко и кефир, творог, сыр, рыба, фасоль, петрушка, зеленый лук, а также яйца, гречка, овсянка, морковь и горох.

Но в пище есть и «враги» кальция, которые препятствуют усвоению этого элемента. Главные «антикальцинисты» — это щавелевая кислота и фитин, связывающие кальций в неусвояемую форму. Со щавелевой кислотой кальций образует малорастворимый оксалат кальция, а фитин тоже довольно прочно удерживает кальций. Важно не злоупотреблять блюдами из щавеля и шпината, в листьях которых 0,1–0,5 % щавелевой кислоты. Фитин, присутствующий в овощах и злаках, разрушается при нагревании, и поэтому причиняет меньше неприятностей. Поэтому ржаной хлеб полезнее пшеничного – в нем фитина меньше (однако в некоторых случаях врачи прописывают фитин как лекарство).

Фосфор также относится к макроэлементам, необходимым организму. Помимо зубной, костной и нервной тканей, фосфорные соединения входят в состав жиров (фосфолипидов), многих белков, биологически активных веществ, таких как ферменты. Фосфор поступает в организм обычно с белковой пищей.

Ученые-медики считают, что следует строго выдерживать соотношение кальция и фосфора, поступающих человеку с пищей; оптимальным признано соотношение этих элементов, равное 1:1 по массе (или, в крайнем случае, 1:1,5). При избытке фосфора возможна даже потеря кальция костной тканью (остеопороз), что ведет к уменьшению их прочности и частым переломам.

Магний наряду с кальцием в виде ортофосфата образует костную ткань. Им богаты все зеленые овощи: магний входит в состав хлорофилла. Кушайте свежую зелень, желательно круглый год, и вы обеспечите потребность своего организма в магнии, составляющую ежесуточно 0,4 г.

Калий и натрий – два регулятора водно-солевого обмена в организме: калий выводит воду, а натрий накапливает. Обычно в растительной пище калия в 5–10 раз больше, чем натрия, поэтому при гипертонической болезни и при отеках, когда надо избавляться от лишней воды в организме, врачи назначают растительную и бессолевую (без хлорида натрия) диету.

Потребность человека в хлоре обычно удовлетворяется за счет поваренной соли NaCl. Хлор совершенно необходим для получения соляной кислоты HCl, которая постоянно образуется в желудке. Поскольку хлорид натрия выводится из организма, когда человек потеет, то потребность в поваренной соли у работающих в жарком климате или в горячих цехах больше. Она возрастает до 20–25 г в сутки.

Для кроветворения и тканевого дыхания необходимо железо, входящее в состав гемоглобина крови и миоглобина мышц. Этот элемент переносит кислород в организме. Особенно богаты железом, причем в хорошо усвояемой форме, печень, мясо, рыба, икра, а из фруктов и овощей – яблоки, смородина, гранаты. Однако некоторые медики в последние годы высказывали мнение, что железо усваивается организмом человека лишь из продуктов животного происхождения.

Потребность человека в микроэлементах в количественном отношении намного (в 400–500 раз) меньше, чем в макроэлементах, но это именно тот случай, когда «мал золотник, да дорог». Так, фтор необходим для здоровья костной и особенно зубной ткани; цинк, кобальт и медь – кроветворные элементы, а соединения марганца ответственны за рост, размножение и уровень холестерина в крови, недостаток этого элемента ведет к возникновению нервных расстройств. Источником цинка, меди и кобальта служат овощи: морковь, капуста, петрушка и особенно свекла.

Химическая организация клетки. Неорганические вещества

Вещество

Поступление в клетку

Местонахождение и преобразование

Функции

Вода

У растений – из окружающей среды; у животных образуется непосредственно в клетке при расщеплении жиров, белков, углеводов и поступает из окружающей среды

В цитоплазме, вакуолях, матриксе органелл, ядерном соке, клеточной стенке, межклетниках. Вступает в реакции синтеза, гидролиза и окисления

Растворитель, источник кислорода, осмотический регулятор, среда для физиологических и биохимических процессов, химический компонент, терморегулятор

Соединения азота

У растений – из окружающей среды в виде ионов NH4+ и NO3 ; у животных – с пищей в виде белков и аминокислот

В клетках растений ионы аммония и нитратов восстанавливаются до NH2 и включаются в синтез аминокислот; у животных аминокислоты идут на построение собственных белков. При отмирании организмов включаются в круговорот веществ в форме свободного азота

Входят в состав белков, аминокислот, нуклеиновых кислот (ДНК, РНК) и АТФ

Соединения фосфора

У растений – из окружающей среды в виде ионов Н2РО4 и НРО42-; у животных – с пищей в форме органических (фосфолипиды) и неорганических соединений

Соли фосфора – фосфаты, находясь в почве, растворяются корневыми выделениями растений и усваиваются. Остатки фосфорной кислоты при отмирании организмов минерализуются, образую соли.

Входят в состав всех мембранных структур, нуклеиновых кислот (ДНК, РНК) и АТФ. ферментов, тканей (костной)

Соединения калия

У растений – из внешней среды в виде иона К+; у животных – с пищей

Калий содержится во всех клетках в виде ионов К+, концентрация которых намного выше, чем в окружающей среде. После отмирания возвращается в окружающую среду в виде ионов

«Калиевый насос» клетки способствует проникновению веществ через мембрану. Активизирует жизнедеятельность клетки, проведение возбуждения и импульсов

Соединения кальция

У растений – из внешней среды в виде ионов Са2+; у животных – с пищей

Кальций содержится в клетках в виде ионов или кристаллов солей

Образует межклеточное вещество и кристаллы в клетках растений. Входит в состав крови, способствует ее свертыванию. Входит в состав костей, раковин, известковых скелетов, коралловых полипов у животных

Физминутка.

 

Текущий контроль, закрепление материала (проверка понимания) 5-7 мин.

Работа в парах: Каждый учащийся выбирает из двух тем (Роль воды в клетке. Роль минер, солей для клетки.) только одну. В течение 5 мин. Готовится по этой теме. Приступают к работе, задают друг другу вопросы, сами на них отвечают. Следующий этап — адресуют вопросы по пройденной теме уже в соседние группы.

 

Итоговый контроль 3-5 мин.

Рефлексия

Д\З п.5

infourok.ru

НЕОРГАНИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ, ВХОДЯЩИЕ В СОСТАВ КЛЕТКИ — ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ КЛЕТКИ — ОСНОВЫ ЦИТОЛОГИИ — ОБЩАЯ БИОЛОГИЯ преподавателей биологии

  НЕОРГАНИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ, ВХОДЯЩИЕ В СОСТАВ КЛЕТКИ

   Вода. Самая распространенная неорганическая соединение в живых организмах — вода. Ее содержание в клетках разного типа колеблется в широких пределах: в клетках эмали зубов воды около 10%,а в клетках развивающегося зародыша — более 90%. В теле медузы воды до 98% . Но в среднем в багатоклітинному организме вода составляет около 80% массы тела.

  Важная роль воды в клетке обусловлена ее химической природой. Дипольный характер строения молекул воды объясняет их способность активно вступать во взаимодействие с различными веществами. Для многих веществ энергия связи между атомами меньше, чем энергия притяжения этих атомов к молекулам воды. На этом основано явление растворимости — диссоциации молекул на ионы в водной среде.

  Вода — хороший растворитель для огромного количества органических и неорганических веществ. Большинство химических реакций в клетке происходит между растворенными в воде веществами. Проникновение веществ в клетку и выведение из нее продуктов жизнедеятельности возможно только в растворенном виде.

  Вода участвует в явлениях осмоса, отыгрывая важную роль в поддержании постоянства химического состава клетки. Осмосом называется проникновение молекул растворителя через полупроницаемую мембрану в раствор какого-либо вещества. Напівпроникними называются мембраны, которые пропускают молекулы растворителя, но не пропускают молекулы (или ионы) растворенного вещества. Следовательно, осмос — это односторонняя диффузия молекул воды в направлении раствора.

  Наружная клеточная мембрана проницаема для строго определенных веществ и не пропускает большинство соединений, находящихся в цитоплазме. Вода поступает в клетку путем осмоса. Давление, с которым вода проникает через мембрану, называется осмосмотичним. Величина давления осмоса возрастает с увеличением концентрации раствора. Два раствора с одинаковым давлением осмоса независимо от химического состава растворенных веществ, называются изотоническими (от греч. isos — равный и лат. tonus — сила, напряжение), или ізоосмотичними. Давление осмоса жидкостей организма человека равно давлению 0,86%-ного раствора хлорида натрия. Более концентрированные растворы называются гипертоническими, менее концентрированные — гипотоническими.

  Направление диффузии воды — в клетку или из клетки — обусловлено величиной давления осмоса окружающего клетку раствора. Если какие-либо клетки, например эритроциты, поместить в гипотонический раствор, вода будет проникать в них, и давление ее на наружную клеточную мембрану будет возрастать до тех пор, пока клеточная оболочка не лопнет. Наоборот, в растворе гипертонии вода будет стремиться попасть наружу, и клетки будут обезводнюватися, сморщиваться. На явлениях осмоса основано движение воды по проводящей системе растений от корней к листьям и напряжение стенок растительных клеток — тургор. Вода, всасываемая корневыми волосками растений, содержит мало растворенных веществ. Проникая в клетки через мембраны и создавая в них повышенное давление, вода придает упругость (тургор) листьям, лепесткам цветков, стеблям трав. У одноклеточных организмов, обитающих в пресной воде, для удаления воды, которая постоянно поступает в клетку, существует специальный органоїд — сократительная вакуолей. У морских простейших сократительной вакуоли нет вследствие ізотонічності цитоплазмы и окружающей среды.

  Не менее важна для клетки и чисто химическая роль воды. Под действием специальных ферментов она вступает в реакции гидролиза, т. е. в реакции, при которых до свободных валентностей различных молекул присоединяются ионы ОН или Н+ воды. В результате образуются новые вещества с новыми свойствами.

  Вода обладает хорошей теплопроводностью и большой теплоемкостью, поэтому температура внутри клетки (и организма) более устойчива, чем в окружающей среде.

  Минеральные соли. Большая часть неорганических веществ клетки находится в виде солей — либо диссоциированных на ионы, либо в твердом состоянии. Среди первых большое значение имеют катионы К4, Na+, Са+, которые обеспечивают такое важное свойство живых организмов, как раздражение. В тканях многоклеточных животных кальций входит в состав межклеточного «цемента», который обусловливает сцепление клеток между собой и упорядочивает их расположение в тканях. Следует обратить внимание на то, что содержание катионов в клетке и в окружающей клетку среде — регулируемый процесс. Например, в цитоплазме клеток достаточно много калия и очень мало натрия. Во внеклеточном среде (в плазме крови, в межклеточной жидкости, в морской воде) много натрия и мало калия.

  От концентрации солей зависят буферные свойства клетки. Буферной называется способность клетки поддерживать слабощелочную реакцию своего содержимого на постоянном уровне. Внутри клетки буферность обеспечивается главным образом анионами Н2Р04 и НРО42- . В внеклеточном веществе и в крови роль буфера играют Н7С03 и НРО42- . Анионы слабых кислот и слабые щелочи связывают ионы водорода и гідроксиліони (ОН ), благодаря чему реакция внутри клетки практически не меняется.

  Нерастворимые минеральные соли, например фосфорнокислый кальций, обеспечивают прочность костной ткани позвоночных и раковины моллюсков.

schooled.ru

вода, соли и другие вещества

 

Как мы уже знаем, клетка состоит из химических веществ органического и неорганического типа. Основными неорганическими веществами, входящими в состав клетки, являются соли и вода.

Вода как компонент живого

Вода – это доминирующий компонент всех организмов. Важные биологические функции воды осуществляются за счет уникальных свойств ее молекул, в частности наличии диполей, которые делают возможным возникновение водородных связей между клетками.

Содержание воды в клетке может составлять от 50 до 90% ее массы. Одним их важнейших свойств воды выступает также ее растворимость, обеспечивающая быстрые химические реакции в клетке.

Благодаря молекулам воды в организме живых существ происходят процессы термостабилизации и терморегуляции. Процесс терморегуляции происходит за счет высокой теплоемкости молекул воды: внешние перепады температуры не влияют на температурные изменения внутри организма.

Благодаря воде органы человеческого организма сохраняют свою эластичность. Вода является одной из основных составляющих смазывающих жидкостей, необходимых для суставов позвоночных или околосердечной сумки. 

Она входит в слизь, облегчающую передвижение веществ по кишечнику. Вода – составляющая желчи, слез и слюны.

Соли и другие неорганические вещества

Клетки живого организма помимо воды содержат такие неорганические вещества как кислоты, основания и соли. Наиболее важное значение в жизнедеятельности организма имеют Mg2+, h3PO4, K, CA2, Na, C1-. Слабые кислоты гарантируют стабильную внутреннюю среду клетки (слабощелочную). 

Концентрация ионов в межклеточном веществе и внутри клетки может быть различной. Так к примеру ионы Na+ сконцентрированы только в межклеточной жидкости, в то время как К+ содержится исключительно в клетке.

Резкое сокращение либо повышения количества определенных ионов в составе клетке не только к ее дисфункции, но и к гибели. К примеру, снижение количества Са+ в клетке вызывает судороги внутри клетки и дальнейший ее отмирание. 

Некоторые неорганические вещества часто вступают во взаимодействие с жирами, белками и углеводами. Так ярким примером являются органические соединения с фосфором и серой.

Сера, которая входит в состав молекул белка, отвечает за образование молекулярных связей организма. Благодаря синтезу фосфора и органических веществ происходит освобождение энергии с белковых молекул.

Соли кальция

Нормальному развитию костной ткани, а также функционированию головного и спинного мозга способствуют соли кальция. Обмен кальция в организме осуществляется за счет витамина D. Избыток или недостаток солей кальция влечет за собой дисфункцию организма.

Нужна помощь в учебе?



Предыдущая тема: Химические элементы: составляющие живые системы
Следующая тема:&nbsp&nbsp&nbspМатериалы школьной программы по математике за 1 класс

Все неприличные комментарии будут удаляться.

www.nado5.ru

Реферат — Неорганические соединения клетки.

Вода и минеральные вещества

Вода Н2О.

Живая клетка содержит около 70% Н2О от массы. Н2О находится в двух формах:

1) Свободная (95%) – в межклеточном пространстве, сосудах, вакуолях, полостях органов.

2) Связанная (5%) – с высоко-молекулярными органическими веществами.

Свойство:

8) Универсальный растворитель. По растворимости в воде вещества делятся на гидрофильные – растворимые и гидрофобные – не растворимые (жиры, нуклеиновые кислоты, некоторые белки).

9) Участвует в био-хим. реакциях (гидролиз, окислительно-восстановительные, фотосинтез)

10) Участвует в явлениях осмоса – прохождение растворителя через полупроницаемую оболочку в сторону растворимого вещества за счёт силы осмотического давления. Осмотическое давление у млекопитающих равно 0,9% р-р NaCl.

 

11) Транспортная – вещества растворимые в воде транспортируются в клетку или из неё путём диффузии.

12) Вода практически не сжимается, определяя этим тургор.

13) Обладает силой поверхностного натяжения – это сила осуществляет капиллярный кровоток восходящий и нисходящий в растениях.

14) Обладает высокой теплоёмкостью, теплопроводностью, которое поддерживает тепловое равновесие.

При недостатке Н2О нарушаются процессы обмена веществ, потеря 20% Н2О приводит к гибели.

Минеральные вещества.

Минеральные вещества в клетке находятся в виде солей. По совей реакции растворы могут быть кислыми, основными, нейтральными. Эту концентрацию выражают при помощи водородного показателя рН.

рН = 7 нейтральная реакция жидкости

рН < 7 кислая

рН > 7 основная

Изменение рН на 1-2 единицы губительно для клетки.

Функция минеральных солей:

1) Поддерживают тургор клетки.

2) Регулируют био-хим. процессы.

3) Поддерживают постоянный состав внутренней среды.

Примеры:

1) Ионы кальция стимулируют мышечное сокращение. Снижение концентрации в крови вызывает судороги.

2) Соли калия, натрия, кальция. Соотношение этих ионов обеспечивает нормальное сокращение сердечной системы.

3) Йод компонент щитовидной железы.

9) Органические соединения клетки: углеводы, липиды, белки, аминокислоты, ферменты.

I. Углеводы

Входят в состав клеток всех живых организмов. В животных клетках 1-5% углеводов, в растительных до 90% (фотосинтез).

Хим. состав: C, H, O. Мономер – глюкоза.

Группы углеводов:

1) Моносахариды – бесцветные, сладки, хорошо растворимы в воде (глюкоза, фруктоза, галактоза, рибоза, дезоксирибоза).

2) Олигосахарида (дисахариды) – сладкие, растворимые (сахароза, мальтоза, лактоза).

3) Полисахариды – несладкие, плохо растворимы в воде (крахмал, целлюлоза – в растительных клетках, хитин у грибов и членистоногих, гликоген у животных и человека). Гликоген запасается в мышцах, печени. При его расщеплении выделяется глюкоза.

Функции углеводов:

1) Структурная – входит в состав оболочек растительных клеток.

2) Защитная – секреты выделяемые железами содержат углеводы, которые предохраняют полые органы (бронхи, желудок, кишечник) от мех. Повреждений, а растения от проникновения болезнетворных бактерий

3) Запасающая. Питательные вещества (крахмал, гликоген) откладываются в клетках в запас.

4) Строительная. Моносахариды служат исходным материалом для построения органических веществ.

5) Энергетическая. 60% энергии организм получает при распаде углеводов. При расщеплении 1 грамма углевода выделяется 17,6 кДж энергии.

II. Липиды (жиры, жиро-подобные соединения).

Хим. состав

C, O, H. Мономер – глицерин и высоко-молекулярные жирные кислоты.

Свойства: не растворимы в воде, растворимы в органических растворителях (бензин, хлороформ, эфир, ацетон).

По хим. строению липиды делятся на след группы:

1) Нейтральная. Они делятся на твёрдые (при 20 градусах остаются твёрдыми), мягкие (сливочное масло и жир чел. тела), жидкие (растительные масла).

2) Воска. Покрывают: кожу, шерсть, перья животных, стебли, листья, плоды растений.

Сложные эфиры образуемые жирными кислотами и многоатомным спиртом.

3) Фосфолипиды. Один, два остатка жирных кислот, замещены остатком фосфорной кислоты. Основное компонент клеточной мембраны.

4) Стероиды – это липиды не содержащие жирных кислот. К стероидам относятся гормоны (кортизон, половые), витамины (A, D, E).

Стероид холестерин: важный компонент клеточной мембраны. Избыток холестерина может привести к заболеваниям сердечно-сосудистой системы и образованию желчных камней.

Функции липидов:

1) Структурная (строительная) – входя в состав клеточных мембран.

2) Запасающая – откладываются в запас в растениях в плодах и семенах, у животных в подкожно жировой клетчатке. При окислении 1г жира вырабатывается более 1г воды.

3) Защитная – служат для теплоизоляции организмов, т.к. обладает плохой теплопроводностью.

4) Регуляторная – гормоны (кортикостерон, андрогены, эстрогены и др.) регулируют обменные процессы в организме.

5) Энергетическая: при окислении 1г жира выделяется 38,9 кДЖ.

III. Белки.

Высокомолекулярные полимерные органические соединения. Содержание белков в различных клетках от 50-80%. Каждый чел. на Земле имеет свой не повторимый набор только ему свойственных белков (исключение однояйцевые близнецы). Специфичность белковых наборов обеспечивает иммунный статус каждого человека.

Хим. состав: C, O, N, H, S, P, Fe.

Мономеры. Всего их 20, из них 9 незаменимых. Они поступают в организм с пищей в готовом виде.

Свойства:

1) Денатурация – разрушение белковых молекул под воздействием высокой температуры, кислот, хим. веществ, обезвоживания, облучения.

2) Ренатурация – восстановление прежней структуры при возвращении нормальных условий среды (кроме первичной).

3)

Строение (уровни организации белковой молекулы):

1) Первичная структура.

Это полипептидная цепочка состоящая из последовательности аминокислот.

2) Вторичная структура.

Спирально-закрученная полипептидная цепь.

 

3) Третичная структура.

Спираль принимает причудливую конфигурацию – глобула.

 

 

4) Четвертичная структура.

Несколько глобул соединяются в сложный комплекс.

 

Функции белков:

1) Каталитическая (ферментативная) – белки служат катализаторами (ускорителями био-хим. реакций).

2) Структурная – входят в состав мембран, органелл клетки, костей, волос, сухожилий и т.д.

3) Рецепторная – белки рецепторы воспринимают сигнал из внешней среды и передают их в клетку.

4) Транспортная – белки-переносчики осуществляют перенос веществ через клеточные мембраны (белок гемоглобин переносит кислород из лёгких в клетки др. тканей).

5) Защитная – белки предохраняют организм от повреждения и вторжения чужеродных организмов (белки иммуноглобулины обезвреживают чужеродные белки. Интерферон подавляет развитие вирусов).

6) Двигательная – белки актин и лизин участвуют в сокращении мышечных волокон.

7) Регуляторная – белки гормоны регулируют физиологические процессы. Например инсулин, глюкагон регулируют уровень глюкозы в крови.

8) Энергетическая – при расщеплении 1г белка выделяется 17,6 кДЖ энергии.

 

 

IV. Аминокислоты.

Это мономер белков.

Формула:

В состав аминокислоты входят аминогруппы h3N и карбоксильная группа COOH. Аминокислоты отличаются друг от друга своими радикалами R.

Аминокислоты соединяются пептидными связями в полипептидные цепочки.

NH-CO—NH-CO—NH-CO

— — полипептидная связь.

Карбоксильная группа одной аминокислоты присоединяется к аминогруппе соседней аминокислоты.

V. Ферменты.

Это белковые молекулы способные катализировать (ускорять био-хим. реакции в клетке в сони, миллионы раз).

Функции и свойства:

Ферменты специфичны, то есть катализируют только определённую хим. реакцию или сходные.

Действуют в строго определённой последовательности.

Активность ферментов зависит от температуры, реакции среды, наличия коферментов- небелковые соединения, ими могут служить витамины, ионы, различные Me. Оптимальная температура действия ферментов 37-40 градусов.

Активность ферментов регулируется:

При повышении температур усиливается, под действием лекарств, ядов, подавляется.

Отсутствие или недостаток ферментов приводит к тяжёлым заболеваниям (гемофилия вызвана недостатком фермента отвечающего за свёртываемость крови).

Ферменты используются в медицине для получения вакцин. В промышленности для получения из крахмала сахара, из сахара спирта и др. веществ.

Строение:

В активном центре субстрат взаимодействует с ферментом, которые подходят друг к другу как «ключ к замку».

10) Нуклеиновые кислоты: ДНК, РНК, АТФ.

ДНК, РНК впервые выделены из ядра клеток в 1869 г. швейцарским учёным Мишером. Нуклеиновые кислоты – это полимеры мономером которого являются нуклеотиды состоящие из 2 нуклеиновых оснований аденин и гуанин и 3 пиримидиновых цитозин, урацил, тимин.

I) ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота).

Расшифровали в 1953 г. Уотсон и Крик. 2 нити спирально обвивающие друг друга. ДНК находится в ядре.

Нуклеотид состоит из 3 остатков:

1) Углеводный – дезоксирибоза.

2) Фосфорной кислоты.

3) Азотистые основания.

Нуклеотиды отличаются друг от друга только азотистыми основаниями.

Ц – цитидиловый, Г – гуаниновый, Т – тимидиловый, А – адениновый.

Сборка молекул ДНК.

Соединение нуклеотидов в нити ДНК происходит посредством ковалентных связей через углевод одного нуклеотида и остатком фосфорной кислоты соседнего.

Соединение двух нитей.

Две нити соединяются друг с другом водородными связями между азотистыми основаниями. Азотистые основания соединяются по принципу комплементарности А-Т, Г-Ц. Комплементарность (дополнение) – строгое соответствие нуклеотидов расположенных в парных нитях ДНК. В азотистых основаниях находится генетический код.

Свойства и функции ДНК:

I) Репликация (редупликация) – само удваивание. Происходит в синтетический период интерфазы.

1) Фермент разрывает водородные связи и спирали раскручиваются.

2) Одна цепь отделяется от другой части молекулы ДНК (каждая цепь используется в качестве матрицы).

3) На молекулы воздействует фермент ДНК – полимераза.

4) Присоединение каждой цепи ДНК комплементарных нуклеотидов.

5) Образование двух молекул ДНК.

II) Хранение наследственной информации в виде последовательности нуклеотидов.

III) Передача на ген. инф.

IV) Структурная ДНК присутствует в хромосоме в качестве структурного компонента.

 

 

II) РНК (рибонуклеиновая кислота).

Полимер состоящий из одной цепочки. Они находятся: в ядрышке, цитоплазме, рибосомах, митохондриях, пластидах.

Мономер – нуклеотид состоящий из 3 остатков:

1) Углеводный – рибоза.

2) Остаток фосфорной кислоты.

3) Азотистое основание (непарные) (А, Г, Ц, У – вместо тимина).

Функции РНК: передача и реализация наследственной информации через синтез белка.

Типы РНК:

1) Информационное (иРНК) или матричная (мРНК) 5% всей РНК.

Она синтезируется в процессе транскрипции на определённом участке молекулы ДНК – гене. иРНК переносит инф. О структуре белка (последовательность нуклеотидов) из ядра в цитоплазму на рибосомы и становится матрицей для синтеза белка.

2) Рибосомные (рибосомальный рРНК) 85% всей РНК, синтезируется в ядрышке, входят в состав хромосом, формируют активный центр рибосомы где происходит биосинтез белка.

3) Транспортный (тРНК) 10% всей РНК, образуется в ядре и переходит в цитоплазму и транспортируют аминокислоты к месту синтеза белка, то есть к рибосомам. Поэтому имеет форму листа клевера:

III) АТФ (аденозинтрифосфорная кислота).

Нуклеотид состоящий из 3 остатков:

1) Азотистое основание – аденин.

2) Углеводный остаток – рибоза.

3) Три остатка фосфорной кислоты.

Связи между остатками фосфорной кислоты богаты энергией и называются макроэлементами. При отщеплении 1 молекулы фосфорной кислоты АТФ переходит в АДФ, двух молекула на АМФ. При этом выделяется энергия 40 кДЖ.

АТФ (три) > АДФ (ди) > АМФ (моно).

АТФ синтезируется в митохондриях, в результате реакции фосфорилирование.

Один остаток фосфорной кислоты присоединяется к АДФ. Они всегда есть в клетке, как продукт её жизнедеятельности.

Функции АТФ: универсальный хранитель и переносчик информации.

www.ronl.ru

Лекция — Неорганические соединения, входящие в состав клетки

Вода. Самое распространенное неорганическое соединение в живых организмах — вода. Ее содержание в клетках разного типа колеблется в широких пределах: в клетках эмали зубов воды около 10%, а в клетках раз­вивающегося зародыша — более 90%. В теле медузы воды до 98%. Но в среднем в многоклеточном организ­ме вода составляет около 80% массы тела.

Важная роль воды в клетке обусловлена ее химиче­ской природой. Дипольный характер строения молекул воды объясняет их способность активно вступать во взаимодействие с различными веществами. Для многих веществ энергия связи между атомами меньше, чем энергия притяжения этих атомов к молекулам воды. На этом основано явление растворимости — диссоциации молекул на ионы в водной среде.

Вода — хороший растворитель для огромного коли­чества органических и неорганических веществ. Боль­шинство химических реакций в клетке происходит между растворенными в воде веществами. Проникнове­ние веществ в клетку и выведение из нее продуктов жизнедеятельности также возможно только в раство­ренном виде.

Вода принимает участие в явлениях осмоса, играю­щего важную роль в поддержании постоянства химиче­ского состава клетки. Осмосом называется проникно­вение молекул растворителя через полупроницаемую мембрану в раствор какого-либо вещества. Полупрони­цаемыми называются мембраны, которые пропускают молекулы растворителя, но не пропускают молекулы (или ионы) растворенного вещества. Следовательно, осмос — это односторонняя диффузия молекул воды в направлении раствора.

Не менее важна для клетки и чисто химическая роль воды. Под действием специальных ферментов она всту­пает в реакции гидролиза, т. е. в реакции, при которых к свободным валентностям различных молекул присо­единяются ионы ОН или Н воды. В результате обра­зуются новые вещества с новыми свойствами.

Вода обладает хорошей теплопроводностью и боль­шой теплоемкостью, поэтому температура внутри клет­ки (и организма) более устойчива, чем в окружающей среде.

Минеральные соли. Подавляющая часть неорганиче­ских веществ клетки находится в виде солей — либо диссоциированных на ионы, либо в твердом состоянии. Среди первых большое значение имеют катионы К+, Na+, Ca2+, которые обеспечивают такое важнейшее свойство живых организмов, как раздражимость. В тка­нях многоклеточных животных кальций входит в состав межклеточного «цемента», обусловливающего сцепле­ние клеток между собой и упорядоченное их располо­жение в тканях. Следует обратить внимание на то, что содержание катионов в клетке и в окружающей клетку среде — регулируемый процесс. Например, в цитоплаз­ме клеток довольно много калия и очень мало натрия. Во внеклеточной среде (в плазме крови, в межклеточ­ной жидкости, в морской воде) много натрия и мало калия.

От концентрации солей зависят буферные свойства клетки. Буферностью называется способность клетки поддерживать слабощелочную реакцию своего содер­жимого на постоянном уровне. Внутри клетки буферность обеспечивается главным образом анионами Н2РО4- и НРО42-. Во внеклеточной жидкости и в крови роль буфера играют Н2СО3 и НСО3-. Анионы слабых кислот и слабые щелочи связывают ионы водорода и гидроксилионы (ОН-), благодаря чему реакция внутри клетки практически не меняется.

Нерастворимые минеральные соли, например фос­форнокислый кальций, обеспечивают прочность кост­ной ткани позвоночных и раковины моллюсков.

www.ronl.ru

НЕОРГАНИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ — ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ КЛЕТКИ — КЛЕТКА — ЕДИНИЦА ЖИВОГО — УРОКИ БИОЛОГИИ В 10(11) КЛАССЕ РАЗВЕРНУТОЕ ПЛАНИРОВАНИЕ — Поурочное планирование по биологии — разработки уроков — авторские уроки — план-конспект урока

Раздел 1. КЛЕТКА — ЕДИНИЦА ЖИВОГО

 

Глава 1. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ КЛЕТКИ

 

Материал главы формирует знания о химическом составе клетки, значении для клетки неорганических и органических соединений. Изучаются важнейшие группы органических соединений — углеводы, липиды, белки, нуклеиновые кислоты и низкомолекулярные органические вещества. Дается характеристика важнейшим свойствам и функциям этих веществ.

Распределение материала по урокам:

1-й урок. Неорганические соединения.

2-й урок. Биополимеры. Углеводы, липиды.

3-й урок. Биополимеры. Строение белков.

4-й урок. Биополимеры. Свойства и функции белков.

5-й урок. Биополимеры. Нуклеиновые кислоты. ДНК.

6-й урок. Биополимеры. РНК, АТФ.

7-й урок. Зачет.

 

Урок 1. НЕОРГАНИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ

 

Задачи. На вводной части урока важно рассмотреть многообразие живых организмов и их классификацию, сформировать знания о важнейших свойствах, характерных для живых организмов, уровнях организации живой материи, методах изучения, используемых в биологии. Дать характеристику химическому составу клетки: группам элементов, входящих в состав клетки; раскрыть свойства и значение воды, роль важнейших катионов и анионов в клетке.

Оборудование. Демонстрационный материал: таблицы по общей биологии, кодограмма (приложение 1).

Ход урока:

Изучение нового материала. Объяснение с помощью таблиц, кодограммы (приложение 1).

Введение. Биология — наука о жизни. Изучение многообразия живых организмов, закономерностей их строения, жизнедеятельности, индивидуального развития и эволюции, взаимоотношения со средой обитания — важнейшие задачи биологии.

Все живые организмы на Земле делятся на две империи — империя Доклеточные и империя Клеточные. К доклеточным организмам относятся вирусы, объединенные в царство Вирусы. Империя Клеточные объединяет организмы, имеющие клеточное строение. Наиболее древние представители клеточных, не имеющие ядра, объединяются в надцарство Прокариот (доядерных), царство Дробянок. Среди них выделяют три подцарства: Архебактерии — наиболее древние анаэробные бактерии, Эубактерии и Оксифотобактерии (сине-зеленые). Считается, что именно древние архебактерии вступили в симбиоз с сине-зелеными и бактериями окислителями, в клетке обособилось ядро, так появились ядерные организмы, которые объединены в надцарство Эукариоты, царства Растения, Животные и Грибы.

Живые организмы приобретают качественные особенности, отличающие их от неживой природы. С другой стороны, эти отличия достаточно условны, поэтому для характеристики живого организма нужно рассматривать все его признаки.

1. Важнейший признак живого организма — способность к размножению, способность, к передаче генетической информации следующему поколению. При бесполом размножении следующее поколение получает генетическую информацию от материнского организма, при половом — происходит объединение генетической информации двух организмов.

2. Живой организм является открытой системой, в него поступают питательные вещества, он использует различные виды энергии — энергию света, энергию, выделяющуюся при окислении органических и неорганических веществ, выделяет в окружающую среду продукты обмена веществ и энергию. Другими словами, между организмом и средой обитания происходит постоянный обмен веществ и энергии.

3. Клетки живых организмов образованы различными биополимерами, важнейшими из которых являются нуклеиновые кислоты и белки. Но мертвая лошадь также состоит из биополимеров, поэтому важно подчеркнуть их постоянное самообновление.

4. Пока организм жив, он воспринимает воздействия окружающей среды, под влиянием раздражителя происходит возбуждение и развивается ответная реакция на возбуждение. Возбудимость — важнейшее свойство организма.

5. В результате естественного отбора организмы удивительным образом адаптировались к конкретным условиям обитания. Эта адаптация началась с эволюции на уровне молекул, затем на уровне органоидов клетки — на клеточном уровне, затем на уровне многоклеточного организма.

6. Для живых организмов характерна высокая степень организации, которая проявляется в сложном строении биологических молекул, органоидов, клеток, органов, их специализации к выполнению определенных функций.

7. Также к признакам живых организмов относятся рост, старение и смерть.

Различают несколько уровней организации жизни на Земле:

1. Молекулярный, на котором изучаются органические и неорганические молекулы, их строение и функции в организме.

2. Клеточный, клетка — необычайно сложная система взаимодействующих органоидов, каждый из которых приспособлен к выполнению определенных функций и является частью целостной структуры — клетки.

3. У низших многоклеточных организмов происходит специализация клеток, образуются ткани — тканевой уровень.

4. На следующем уровне — органном — происходит образование сложно устроенных органов, которые специализируются на определенных функциях и совместно формируют системы органов.

5. На организменном уровне мы имеем дело с целостным организмом, у одноклеточных организмов это одна клетка, у многоклеточных — множество клеток, которые подчиняются различным системам регуляции.

6. Организмы объединяются в популяции, популяции — в виды, формируется популяционно-видовой уровень, обеспечивающий сложные внутривидовые взаимоотношения.

7. Но любая популяция приспособлена к определенным факторам неживой природы, взаимодействует с популяциями других живых организмов, это уже биогеоценотический уровень.

8. Высшим уровнем организации жизни на Земле является биосферный, объединяющий все биогеоценозы Земли в единую живую оболочку земли — биосферу.

Характеристика неорганических соединений клетки. Все клетки, независимо от уровня организации, сходны по химическому составу. В клетке содержится несколько тыс

compendium.su

Неорганические вещества — Биология — определения и термины, Зоология, Эволюция, Экология

Неорганические вещества клетки — минеральные соли и вода. Вода составляет большую часть организма человека. В организме взрослого человека ее доля достигает 66% от общей массы организма. В организме новорожденного количество воды более высоко.

Диполь — молекула, обладающая полярностью, один полюс которой заряжен преимущественно положительно, а второй имеет преимущественно отрицательный заряд. Молекула воды является диполем: преимущественно отрицательным полюсом является кислород, преимущественно положительным — водород.

Гидрофильные  вещества — те вещества, которые обладают высокой способностью растворяться в воде за счет того, что обладают высокой энергией притяжения к молекуле воды. Значение гидрофильных веществ велико. Транспорт питательных веществ в организме осуществляется в растворах биологических жидкостей.

В растворенном виде поступают к клеткам питательные вещества, необходимые для обеспечения процессов их жизнедеятельности, в растворенном виде выводятся конечные продукты обменных процессов в клетке. Взаимодействие химических веществ между собой в организме происходит в растворах.

Гидрофобные вещества — это вещества плохо растворимые или нерастворимые в воде. Эти вещества обладают низкими показателями энергии притяжения к молекуле воды. Значение гидрофобных веществ заключается в сохранении мембран клеток, клеточных элементов. Наличие в составе мембран гидрофобных веществ обеспечивает избирательную проницаемость мембран клеток.

Терморегуляция — способность организма обеспечивать поддержание температуры на определенном уровне. Вода обладает функцией терморегуляции за счет таких своих показателей, как высокая удельная теплоемкость, теплопроводность, теплота парообразования.

Удельная теплоемкость — физическое понятие, которое характеризует изменение температуры вещества при получении или отдаче им определенного количества теплоты. Вода характеризуется высоким показателем теплоемкости, в связи с чем ее температура незначительно изменяется при получении или отдаче тепла. Это имеет большое значение в обеспечении процессов терморегуляции организма.

Теплота  парообразования — физическое понятие, которое характеризует количество необходимого тепла для обеспечения перехода вещества в парообразное состояние. Вода характеризуется высокими показателями теплоты парообразования, в связи с этим при испарении воды с поверхности покровных тканей организма (процессы транспирации у растений и потоотделения у животных) расходуется большое количество энергии. Таким образом, организм предохраняется от перегревания.

Теплота  плавления — физическое понятие, которое характеризует количество энергии, необходимое для превращения кристаллической формы вещества в жидкость. Вода обладает высокими показателями удельной теплоты плавления, в связи с чем уменьшается вероятность гибели клетки в результате ее замерзания.

Химическая активность воды — вода принимает активное участие в химических реакциях. Она не только является растворителем для других веществ, но и сама принимает участие в таких жизненно важных реакциях, как фотосинтез.

Фотосинтез — это одна из реакций пластического обменного процесса, преобразование световой энергии в энергию химических связей, которая затем используется для образования органических соединений из воды и углекислого газа. Вода принимает активное участие в процессе фотосинтеза, она является источником водорода и донором кислорода.

< Предыдущая   Следующая >

mybiologiya.net

Author: alexxlab

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о