Неорганические вещества клетки биология – Неорганические соединения в клетке и их роль (минеральные вещества) | Биология. Реферат, доклад, сообщение, краткое содержание, лекция, шпаргалка, конспект, ГДЗ, тест

Неорганические вещества клетки. — Мир биологии.

Тема: «Химический состав клетки».

План:

1.Неорганические вещества клетки.

2.Органические вещества клетки.

В состав клетки входит около 70 химический элементов периодической системы Менделеева встречающихся и в неживой природе. Это свидетельствует о единстве органического и неорганического мира. Однако соотношение химических элементов в живой и неживой материи различно.

В зависимости от содержания в живом организме, химические элементы подразделяются на несколько групп:

1 группа — макроэлементы (составляют 98% массы клетки): водород, кислород, углерод и азот. Они входят в состав углеводов, жиров и белков.

2 группа — макроэлементы (составляют примерно 1,9 % всего состава клетки): сера, фосфор, хлор, калий, натрий, магний, кальций, железо. Они так же выполняют важную функцию в клетке. Например, натрий, калий и кальций обеспечивают проницаемость клеточных мембран для различных веществ и проведение импульса по нервному волокну. Са – один из факторов, от которых зависит нормальная свертываемость крови. Fe входит в состав гемоглобина – белка эритроцитов, участвующего в переносе кислорода от легких к тканям.

3 группа — микроэлементы (0,1 %): цинк, медь, йод, фтор, кобальт, марганец, бор и др. Они также выполняют важную функцию. Микроэлементы входят в состав ферментов, витаминов, гормонов – веществ, обладающих большой биологической активностью. Недостаток или отсутствие в организме каких-либо микроэлементов может вызвать заболевание. Например, недостаток йода, входящего в состав гормона щитовидной железы – тироксина, приводит к уменьшению его образования, гипофункции органа и развитию заболевания. Цинк входит в состав ряда ферментов гормона поджелудочной железы – инсулина; он усиливает активность половых гормонов. Кобальт – необходимый компонент витамина В12, участвующего в процессе синтеза НК, в белковом обмене, очень важен для кроветворения.

4 группа — ультрамикроэлементы (менее 0,00001%): золото, серебро, ртуть, уран, бериллий, радий и др.. Их роль до конца не изучена.

По химическому составу входящие в клетку вещества делятся на неорганические (встречаются и в неживой природе) и органические, характерные для живых организмов.

Неорганические вещества клетки.

Вода — самое распространенное неорганическое соединение. В среднем в многоклеточном организме составляет 80% массы тела. Функция воды во многом определяется её химическими и физическими свойствами. Эти свойства связаны с малыми размерами молекул воды, с их полярностью и способностью соединяться друг с другом водородными связями.

Функция воды:

1. Вода – основной растворитель для полярных веществ (соли, сахар, кислоты, спирты и др.). По отношению к воде все вещества разделяют на 2 группы: вещества хорошо растворимые в воде, называются гидрофильными. Неполярные вещества (жиры, масла) вода не растворяет и не смешивается с ними, поскольку она не может образовать с ними водородные связи. Нерастворимые в воде вещества называются гидрофобными.

2. Вода обладает хорошей теплопроводностью и большой теплоемкостью, поэтому температура внутри клетки остается неизменной или её колебания оказываются значительно меньше, чем в окружающей клетку среде.

3. Вода обладает высокой теплотой парообразования, т.е. способностью молекул уносить с собой значительное количество тепла, охлаждая организм (это свойство воды используется при потоотделении у млекопитающих).

4. Вода обеспечивает как приток веществ в клетку так и удаление из неё.

5. Вода — источник О2 и Н2 при фотосинтезе.

6. Вода — стабилизатор структуры клетки, благодаря полярности молекул

7. Вода – осморегулятор: обеспечивает упругость и объем клетки.

8. Вода — участник гидролиза и окисления высокомолекулярных веществ.

Минеральные соли. Большая часть неорганических веществ в клетке находится в виде солей. Молекулы солей в водном растворе диссоциируют на катионы и анионы (NaCl = Na+ + Cl-; NaSO4 = Na+ + SO42-)

Наибольшее значение имеют катионы: К+ , Na+, Ca2+, Nh5+ и анионы: Cl-, Н2РО4-, HCO3-, NO3-, SO42-.

Разность между количеством катионов и анионов на поверхности и внутри клетки обеспечивает возникновение потенциала действия, что лежит в основе нервного и мышечного возбуждения.

Содержание различных солей в клетке поддерживается на определенном уровне. Значительное изменение их концентрации может вызвать серьезные нарушения в клетке. Например снижение концентрации Са2+ в крови млекопитающих вызывает судороги и смерть.

Функции:

1. Поддержка постоянства внутренней среды организма: анионы фосфорной кислоты (Н2РО4 и НРО42-) создают буферную систему, поддерживающую рН внутри клетки на уровне 6,9. Во внеклеточной жидкости и в крови роль буфера играет угольная кислота и её анионы (Н2СО3 и НСО3-) поддерживают рН= 7,4.

2. Обеспечение постоянства осмотического давления: внутри клетки концентрация солей выше – это обеспечивает поступление воды в клетку и создается тургорное давление.

3. Активация ферментов.

4. Образуют соединения с органическими веществами (Нb, хлорофил, тироксин, витамин В12, окислительные ферменты).

Дополнительные материалы:

Неорганические вещества клетки

Похожие статьи:

dnatree.ru

Неорганические соединения в клетке и их роль (минеральные вещества) | Биология. Реферат, доклад, сообщение, краткое содержание, лекция, шпаргалка, конспект, ГДЗ, тест

Раздел:

Метаболизм

К неорганическим соединениям при­надлежат вода, макро- и микроэлементы и их соеди­нения; их называют минеральными веществами.

Вода — универсальный растворитель неоргани­ческих и некоторых органических веществ. Боль­шинство химических реакций и физиологических процессов происходят в клетке в водных растворах. В крови, лимфатической системе, в системе пищева­рения, в почках она выполняет транспортную функ­цию. Благодаря своим физико-химическим свойс­твам вода принимает участие в регуляции теплооб­мена и поддержке постоянной температуры тела. В организме взрослого человека её содержание в среднем 60-65 %. В организме новорождённого ре­бёнка 75-80 %. Чем младше организм, тем воды в нём больше. Вода входит в состав всех тканей и ор­ганов тела. В крови её почти 90 %, в мышцах — 75 %, в костях — до 50 %.

Определённое и постоянное содержание воды в организме человека яв­ляется необходимым условием его существования. Изменение количества употреблённой воды вызывает нарушение функций всех клеток организма, а также процессов пищеварения и усвоения пищи, мочевыделения, умствен­ной деятельности, теплообмена. Если человек теряет воду в количестве до 2 % от массы тела (1-1,5 л), у него возникает жажда; 6-8 % — слабость, головокру­жение и возможность потери сознания, 10 % — возникают галлюцинации и су­дороги, до 20-25 % — наступает смерть от обезвоживания клеток. Избыточное количество воды в организме перегружает сердечно-сосудистую, мочевыдели­тельную и другие системы. Материал с сайта http://worldofschool.ru

Минеральные вещества в виде соединений макро- и микроэлементов, кото­рые содержатся в клетке в растворимом состоянии (1-1,5 % от общей массы клетки), обеспечивают почти все процессы жизнедеятельности организма и его развитие. Они играют большую роль в питании клеток, их росте, построе­нии тканей и органов, поддерживают кислотно-щелочное равновесие, прини­мают участие в обмене веществ и энергии, в процессах раздражения и возбуж­дения клетки.

На этой странице материал по темам:

• Тест по теме минеральные вещества и их роль в клетке

• Минеральные вещества и их роль в клетке реферат 10 класс

• Вода минеральные вещества и их роль в жизни клетке

• Минеральные вещества и их роль в клетке кратко и понятно

• Конспект на тему вода краткое содержание

Вопросы по этому материалу:

• Обоснуйте значение минеральных веществ для организ­ма человека.

• Каковы биологические функции неорга­нических соединений?

worldofschool.ru

Химическая организация клетки. Неорганические вещества

Изучение химического состава клеток показывает, что в живых организмах нет никаких особых химических элементов, свойственных только им: именно в этом проявляется единство химического состава живой и неживой природы.

Велика роль химических элементов в клетке: N и S входят в состав белков, Р — в ДНК и РНК, Mg — в состав многих ферментов и молекулу хлорофилла, Сu — компонент многих окислительных ферментов, Zn- гормона поджелудочной железы, Fe — молекулы гемоглобина, I — гормона тироксина и т. д. Наиболее важны для клетки анионы НРО42-, Н2РО4-, СО32-, Сl-, НСОз- и катионы Na+, К+, Ca2+

Содержание катионов и анионов в клетке отличается от их концентрации в среде, окружающей клетку, вследствие активной регуляции переноса веществ мембраной. Так обеспечивается постоянство химического состава живой клетки. С гибелью клетки концентрация веществ в среде и в цитоплазме выравнивается. Из неорганических соединений важное значение имеют вода, минеральные соли, кислоты, основания.

Вода в функционирующей клетке занимает до 80% ее объема и находится в ней в двух формах: свободной и связанной. Молекулы связанной воды прочно соединены с белками и образуют вокруг них водные оболочки, изолирующие белки друг от друга. Полярность молекул воды, способность образовывать водородные связи объясняет ее высокую удельную теплоемкость. Вследствие этого в живых системах предотвращаются резкие колебания температуры, происходит распределение и отдача тепла в клетке. Благодаря связанной воде клетка способна выдерживать низкие температуры. Ее содержание в клетке составляет примерно 5%, и 95% приходится на свободную воду. Последняя растворяет многие вещества, вовлекаемые клеткой в обмен.

В высокоактивных клетках, например в ткани головного мозга, на долю воды приходится около 85%, а в мышцах-более 70%; в менее активных клетках, например в жировой ткани, вода составляет около 40% ее массы. В. живых организмах вода не только растворяет многие вещества; с ее участием происходят реакции гидролиза — расщепления органических соединений до промежуточных и конечных веществ. (Н.Е. Ковалев, Л.Д. Шевчук, О.И. Щуренко. Биология для подготовительных отделений медицинских институтов.)

ТАБЛИЦА

Вещество	Поступление в клетку	Местонахождение и преобразование	Свойства
Вода	У растений — из окружающей среды; у животных образуется непосредственно в клетке при 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, терморегулор
Соединения азота	У растений — из окружающей среды в виде ионов NН4+ и НОз-; у животных — с пищей в виде белков и аминокислот	В клетках растений ионы аммония и нитратов восстанавливаются до Nh3 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 НРО4; 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, образуя 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 К+	«Калиевый насос» клетки способствует проникновению веществ через мембрану. Активизирует жизнедеятельность клетки, проведение возбуждений и импульсов
Соединения кальция	У растений — из внешней среды в виде ионов Ca2+•, 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

www.examen.ru

Неорганические вещества и их роль в клетке

Неорганические вещества и их роль в клетке

Вода. Из неорганических веществ, входящих в состав клетки, важнейшим является вода. Количество ее составляет от 60 до 95% общей массы клетки. Вода играет важнейшую роль в жизни клеток и живых организмов в целом. Помимо того что она входит в их состав, для многих организмов это еще и среда обитания.

Роль воды в клетке определяется ее уникальными химическими и физическими свойствами, связанными главным образом с малыми размерами молекул, с полярностью ее молекул и с их способностью образовывать друг с другом водородные связи.

Вода как компонент биологических систем выполняет следующие важнейшие функции:

Вода—универсальный растворитель для полярных веществ, например солей, Сахаров, спиртов, кислот и др. Вещества, хорошо растворимые в воде, называются гидрофильными. Когда вещество переходит в раствор, его молекулы или ионы получают возможность двигаться более свободно; соответственно возрастает реакционная способность вещества. Именно по этой причине большая часть химических реакций в клетке протекает в водных растворах. Ее молекулы участвуют во многих химических реакциях, например при образовании или гидролизе полимеров. В процессе фотосинтеза вода является донором электронов, источником ионов водорода и свободного кислорода.

Неполярные вещества вода не растворяет и не смешивается с ними, поскольку не может образовывать с ними водородные связи. Нерастворимые в воде вещества называются гидрофобными. Гидрофобные молекулы или их части отталкиваются водой, а в ее присутствии притягиваются друг к другу. Такие взаимодействия играют важную роль в обеспечении стабильности мембран, а также многих белковых молекул, нуклеинов вых кислот и ряда субклеточных структур.

Вода обладает высокой удельной теплоемкостью. Для разрыва водородных связей, удерживающих молекулы воды, требуется поглотить большое количество энергии. Это свойство обеспечивает поддержание теплового баланса организма при значительных перепадах температуры в окружающей среде. Кроме того, вода отличается высокой теплопроводностью, что позволяет организму поддерживать одинаковую температуру во всем его объеме.

Вода характеризуется высокой теплотой парообразования, т. е. способностью молекул уносить с собой значительное количество тепла при одновременном охлаждении организма. Благодаря этому свойству воды, проявляющемуся при потоотделении у млекопитающих, тепловой одышке у крокодилов и других животных, транспирации у растений, предотвращается их перегрев.

Для воды характерно исключительно высокое поверхностное натяжение. Это свойство имеет очень важное значение для адсорбционных процессов, для передвижения растворов по тканям (кровообращение, восходящий и нисходящий токи в растениях). Многим мелким организмам поверхностное натяжение позволяет удерживаться на воде или скользить по ее поверхности.

Вода обеспечивает передвижение веществ в клетке и организме, поглощение веществ и выведение продуктов метаболизма.

У растений вода определяет тургор клеток, а у некоторых животных выполняет опорные функции, являясь гидростатическим скелетом (круглые и кольчатые черви, иглокожие).

Вода — составная часть смазывающих жидкостей (синовиальной — в суставах позвоночных, плевральной — в плевральной полости, перикардиальной — в околосердечной сумке) и слизей (облегчают передвижение веществ по кишечнику, создают влажную среду на слизистых оболочках дыхательных путей). Она входит в состав слюны, желчи, слез, спермы и др.

Минеральные соли. Неорганические вещества в клетке, кроме воды, прецспавлевы минеральными солями. Молекулы солей в водном растворе распадаются на катионы и анионы. Наибольшее значение имеют катионы (К+, Na+, Са2+, Mg:+, Nh5+) и анионы (С1 , Н2Р04 -, НР042- , НС03 -, NO32—, SO4 2- ) Существенным является не только содержание, но и соотношение ионов в клетке.

Разность между количеством катионов и анионов на поверхности и внутри клетки обеспечивает возникновение потенциала действия, что лежит в основе возникновения нервного и мышечного возбуждения. Разностью концентрации ионов по разные стороны мембраны обусловлен активный перенос веществ через мембрану, а также преобразование энергии.

Анионы фосфорной кислоты создают фосфатную буферную систему, поддерживающую рН внутриклеточной среды организма на уровне 6,9.

Угольная кислота и ее анионы формируют бикарбонатную буферную систему, поддерживающую рН внеклеточной среды (плазма крови) на уровне 7,4.

Некоторые ионы участвуют в активации ферментов, создании осмотического давления в клетке, в процессах мышечного сокращения, свертывании крови и др.

Ряд катионов и анионов необходим дпясинтеза важных органических веществ (например, фосфолипидов, АТФ, нуклеоти-дов, гемоглобина, гемоцианина, хлорофилла и др.), а также аминокислот, являясь источниками атомов азота и серы.

Источник : Н.А. Лемеза Л.В.Камлюк Н.Д. Лисов «Пособие по биологии для поступающих в ВУЗы»

Список литературы

Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://biology.asvu.ru
Работы, похожие на Реферат: Неорганические вещества и их роль в клетке

Билеты по биологии за курс 10-11 классов

Эту работу 1,5 недели делали Митюшкин Алексей и Грачев Максин Чтобы вы так не мучились берите как есть может поможет Экзамен сдавался в ЦО №1828 …
Большая часть неорганических веществ в клетке находится в виде солей — либо диссоциированных на ионы, либо в твердом состоянии.
От концентрации солей внутри клетки зависят буферные свойства цитоплазмы, т.е. способность клетки сохранять определенную концентрацию водородных ионов….

Похожие работы

Билеты по биологии для 10-11 классов

Билеты по биологии БИЛЕТ №1 ВОПРОС 1. Уровни организации живой материи Молекулярный. Любая живая система, как бы сложно она ни была организована …
От концентрации солей внутри клетки зависят буферные свойства цитоплазмы, т.е. способность клетки сохранять определенную концентрацию водородных ионов.
Наружная мембрана митохондрий очень похожа по составу на мембраны эндоплазматической сети; внутренняя мембрана митохондрий, образующая складки (кристы), очень богата белками … …

Похожие работы

Учение о клетке

УЧЕНИЕ О КЛЕТКЕ Глава1. ИЗУЧЕНИЕ КЛЕТКИ. КЛЕТОЧНАЯ ТЕОРИЯ Клетка — основная структурная и функциональная единица организма. Долгое время биология …
Другие неорганические вещества — соли — находятся в организмах в виде анионов и катионов в растворах и в виде соединений с органическими веществами.
1) благодаря вязкости и способности к перемещению гиалоплазма служит основной магистралью для передвижения метаболитов клетки; 2) примыкая к наружной клеточной мембране, она … …

Похожие работы

Общая биология

Введение. Биология — наука о жизни. Это совокупность научных дисциплин, изучающих живое. Таким образом, объектом исследования биологии является жизнь …
Для процессов жизнедеятельности из входящих в состав солей катионов наиболее важны K , Ca , Mg , Fe , Na , NH , из анионов NO , HPO , HPO.
Калий содержится во всех клетках в виде ионов К . «Калиевый насос» клетки способствуют проникновению веществ через клеточную мембрану….

Похожие работы

Биология

Министерство Общего Профессионального Образования Российской Федерации КГТУ Кафедра Биохимии Контрольная работа № 1 вар. 11 По предмету Биология …
Катионы щелочного металла, (Nа+), которые в результате диссоциации отделились от остатка (аниона) органической кислоты, образуют плотный диффузный слой противоионов.
Молекулярная фармакология изучает поведение молекул лекарственных веществ внутри клетки, транспорт этих молекул через мембраны и т.д. Человек начал применять лекарственные вещества … …

Похожие работы

Физиология крови

ФИЗИОЛОГИЯ КРОВИ Основные функции крови. Объем и физико-химические свойства крови. Состав крови. Система гемостаза. Группы крови. Система резус …
Неорганические вещества плазмы крови составляют 0,9 — 1%. К этим веществам относятся в основном катионы
Содержание катионов является более жесткой величиной, чем содержание анионов….

Похожие работы

Общее содержание воды в листьях калины в условиях биостанции

Министерство образования Российской Федерации Мичуринский государственный педагогический институт кафедра биологии и основ сельского хозяйства …
Молекулы неорганических веществ распадаются на ионы при участии воды, последняя, вызывая диспергирование солей, способствует увеличению числа активно действующих частиц …
В воде анионы и катионы какой-либо соли оказываются разъединенными….

Похожие работы

Программированное обучение и контроль по физиологии

ПРОГРАММИРОВАННОЕ ОБУЧЕНИЕ И КОНТРОЛЬ ПО ФИЗИОЛОГИИ Москва 1997 МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ …
9.Неодинаковая концентрация анионов и катионов по обе стороны клеточной мембраны, что является следствием различной проницаемости мембраны для разных ионов и активного транспорта …
33.Сила,обеспечивающая движение растворителя через полупроницаемую мембрану,разделяющую растворы с разной концентрацией веществ.Суммарной концентрацией различных частиц плазмы … …

Похожие работы

Программа для поступающих в вузы (ответы)

Программа по химии для абитуриентов 1. Предмет химии. Явления химические и физические. 2. Атомно-молекулярное учение. Атомы. Молекулы. Молекулярное и …
Анионы А — связаны с молекулами Н2О либо кулоновскими силами, либо водородной связью, при образовании которой они — доноры электронных пар.
1) анионы бескислородных кислот окисляются до соответствующих элементов, 2) при электролизе солей кислородсодержащих кислот происходит окисление не кислотных остатков, а воды с … …

Похожие работы

Карбоновые кислоты, их производные

Карбоновые кислоты, их производные. 1. Карбоновые кислоты в природе, их использование, связи в карбоксильной группе; индуктивный эффект …
Подобно неорганическим кислотам карбоновые кислоты в водных растворах диссоциируют, образуя катионы водорода и анионы кислот (карбоксилатанионы):
Соли карбоновых кислот и щелочных металлов как соли, образованные слабыми кислотами, сильно подвергаются гидролизу и в водных растворах имеют щелочную реакцию:…

Похожие работы

Все работы, похожие на Реферат: Неорганические вещества и их роль в клетке

coolreferat.com

Неорганические вещества и их роль в клетке

Вода. Из неорганических веществ, входящих в состав клетки, важнейшим является вода. Количество ее составляет от 60 до 95% общей массы клетки. Вода играет важнейшую роль в жизни клеток и живых организмов в целом. Помимо того что она входит в их состав, для многих организмов это еще и среда обитания.

Роль воды в клетке определяется ее уникальными химическими и физическими свойствами, связанными главным образом с малыми размерами молекул, с полярностью ее молекул и с их способностью образовывать друг с другом водородные связи.

Вода как компонент биологических систем выполняет следующие важнейшие функции:

Вода—универсальный растворитель для полярных веществ, например солей, Сахаров, спиртов, кислот и др. Вещества, хорошо растворимые в воде, называются гидрофильными. Когда вещество переходит в раствор, его молекулы или ионы получают возможность двигаться более свободно; соответственно возрастает реакционная способность вещества. Именно по этой причине большая часть химических реакций в клетке протекает в водных растворах. Ее молекулы участвуют во многих химических реакциях, например при образовании или гидролизе полимеров. В процессе фотосинтеза вода является донором электронов, источником ионов водорода и свободного кислорода.

Неполярные вещества вода не растворяет и не смешивается с ними, поскольку не может образовывать с ними водородные связи. Нерастворимые в воде вещества называются гидрофобными. Гидрофобные молекулы или их части отталкиваются водой, а в ее присутствии притягиваются друг к другу. Такие взаимодействия играют важную роль в обеспечении стабильности мембран, а также многих белковых молекул, нуклеинов вых кислот и ряда субклеточных структур.

Вода обладает высокой удельной теплоемкостью. Для разрыва водородных связей, удерживающих молекулы воды, требуется поглотить большое количество энергии. Это свойство обеспечивает поддержание теплового баланса организма при значительных перепадах температуры в окружающей среде. Кроме того, вода отличается высокой теплопроводностью, что позволяет организму поддерживать одинаковую температуру во всем его объеме.

Вода характеризуется высокой теплотой парообразования, т. е. способностью молекул уносить с собой значительное количество тепла при одновременном охлаждении организма. Благодаря этому свойству воды, проявляющемуся при потоотделении у млекопитающих, тепловой одышке у крокодилов и других животных, транспирации у растений, предотвращается их перегрев.

Для воды характерно исключительно высокое поверхностное натяжение. Это свойство имеет очень важное значение для адсорбционных процессов, для передвижения растворов по тканям (кровообращение, восходящий и нисходящий токи в растениях). Многим мелким организмам поверхностное натяжение позволяет удерживаться на воде или скользить по ее поверхности.

Вода обеспечивает передвижение веществ в клетке и организме, поглощение веществ и выведение продуктов метаболизма.

У растений вода определяет тургор клеток, а у некоторых животных выполняет опорные функции, являясь гидростатическим скелетом (круглые и кольчатые черви, иглокожие).

Вода — составная часть смазывающих жидкостей (синовиальной — в суставах позвоночных, плевральной — в плевральной полости, перикардиальной — в околосердечной сумке) и слизей (облегчают передвижение веществ по кишечнику, создают влажную среду на слизистых оболочках дыхательных путей). Она входит в состав слюны, желчи, слез, спермы и др.

Минеральные соли. Неорганические вещества в клетке, кроме воды, прецспавлевы минеральными солями. Молекулы солей в водном растворе распадаются на катионы и анионы. Наибольшее значение имеют катионы (К+, Na+, Са2+, Mg:+, Nh5+) и анионы (С1 , Н2Р04 -, НР042- , НС03 -, NO32—, SO4 2- ) Существенным является не только содержание, но и соотношение ионов в клетке.

Разность между количеством катионов и анионов на поверхности и внутри клетки обеспечивает возникновение потенциала действия, что лежит в основе возникновения нервного и мышечного возбуждения. Разностью концентрации ионов по разные стороны мембраны обусловлен активный перенос веществ через мембрану, а также преобразование энергии.

Анионы фосфорной кислоты создают фосфатную буферную систему, поддерживающую рН внутриклеточной среды организма на уровне 6,9.

Угольная кислота и ее анионы формируют бикарбонатную буферную систему, поддерживающую рН внеклеточной среды (плазма крови) на уровне 7,4.

Некоторые ионы участвуют в активации ферментов, создании осмотического давления в клетке, в процессах мышечного сокращения, свертывании крови и др.

Ряд катионов и анионов необходим дпясинтеза важных органических веществ (например, фосфолипидов, АТФ, нуклеоти-дов, гемоглобина, гемоцианина, хлорофилла и др.), а также аминокислот, являясь источниками атомов азота и серы.

Источник : Н.А. Лемеза Л.В.Камлюк Н.Д. Лисов «Пособие по биологии для поступающих в ВУЗы»

mirznanii.com

Неорганические вещества в составе клетки

Вода — самое распространенное в природе и живых организмах неорганическое вещество. Ее содержание колеблется в широких пределах: в клетках эмали зубов воды около 10%, в клетках развивающегося зародыша — более 90%. В многоклеточном организме вода составляет в среднем около 80% массы тела. Роль воды в клетках очень велика. Для живых организмов вода не только является необходимой составной частью их клеток, но и средой обитания.

Функции воды во многом определяются ее химическими и физическими свойствами. Эти свойства зависят от размера молекул воды, их поляризации и способности образовывать между собой водородные связи. Под поляризацией понимается неравномерное распределение зарядов в молекуле. Если один конец молекулы воды имеет слабый положительный заряд, то другой — отрицательный. Такая молекула называется диполем. В результате притяжения к электроотрицательным атомам кислорода электронов атома водорода имеет место электростатическое взаимодействие и молекулы воды как бы «примыкают” друг к другу. Такое взаимодействие обычно намного слабее, чем ионные связи и называется водородными связями. Вода является хорошим растворителем для поляризованных веществ. В качестве растворителя вода обеспечивает как расщепление веществ клетки, так и выведение из нее продуктов жизнедеятельности, потому что большинство химических веществ может проникнуть через наружную клеточную мембрану только в растворенном виде.

Схема образования химических связей между диполями воды.

Вода имеет важное значение и как чисто химическое соединение. Под воздействием некоторых катализаторов она вступает в реакцию гидролиза, при которой к свободным валентностям различных молекул присоединяются группы ОН- и Н+ воды.

Вода обладает большой теплоемкостью и хорошей теплопроводностью, поэтому температура внутри клетки остается почти неизменной или весьма незначительно отличается от температуры окружающей клетку среды.

← Макроэлементы Минеральные соли →

biologylife.ru

Лекция по биологии «Неорганические вещества, входящие в состав клетки»

МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ КАЛУЖСКОЙ ОБЛАСТИ

ГАПОУ КО «КАЛУЖСКИЙ БАЗОВЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ КОЛЛЕДЖ»

Рассмотрено

на заседании ЦМК

общепрофессиональных дисциплин

Протокол № _____

от « » 2015г.

Председатель ЦМК

Л.Н. Соловьева

Методист

Е.В. Лаврова

МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА ДЛЯ ПРЕПОДАВАТЕЛЕЙ ПО ПРОВЕДЕНИЮ ЛЕКЦИОННОГО ЗАНЯТИЯ № 5

Дисциплина: «Биология»

Специальность: 31.02.03 «Лабораторная диагностика»

по теме: «Неорганические вещества, входящие в состав клетки»

Разработано преподавателем биологии ГОУ КБМК

____________В.М. Сафоновой

2015-2016учебный год.

Специальность: 31.02.03 «Лабораторная диагностика»

Предмет: биология

Раздел II. Учение о клетке.

Глава 3. Химическая организация клетки.

ЛЕКЦИЯ по теме 1.1: «Неорганические вещества, входящие в состав клетки»

Образовательные цели:

• познакомить с характеристикой молекулярного уровня;

• сформировать знания о химическом составе клетки, классификации элементов;

• раскрыть свойства и значение воды, солей в клетке.

Развивающие цели:

• обогащения и усложнения словарного запаса за счет новых терминов: гидрофильные, гидрофобные, диполь, буферные системы и т.д.

• развитие мышления через самостоятельный поиск знаний (реферат).

Воспитательные цели:

Вид лекции: лекция — информация

Метод обучения: объяснительно — иллюстративный

В.П.С.: «Свойства живых систем», «Белки», «Нуклеиновые кислоты», «Особенности строения растительной клетки», «Энергетический обмен»

М.П.С.: микробиология: «Физиология микроорганизмов», цитология: «Клетка», химия: «Неорганические вещества», анатомия: «Механизмы поступления веществ через мембрану в клетку», «Физиологические свойства мышечной ткани», биология с основами медицинской генетики: «Механизм мышечных сокращений»

Наглядность: слайды «Неорганические вещества, входящие в состав клетки»

СТРУКТУРА ЗАНЯТИЯ И РЕЖИМ ВРЕМЕНИ:

1. Организационный момент. Мобилизация аудитории___1______мин

2. Вступительное слово (тема, цель, мотивация, план)____4______мин

3. Изложение материала ____________________________70______мин

4. Подведение итогов________________________________5______мин

ХОД ЗАНЯТИЯ

1. Организационный момент. Мобилизация аудитории.

2. Вступительное слово преподавателя.

Мотивация:

В предыдущих лекциях речь шла об основных свойствах живого, о том, как возникли живые организмы на нашей планете. Рассмотрим подробнее общие черты химического состава, структуру и особенности жизнедеятельности элементарной единицы строения живых организмов — клетки. Данная тема включена в семинарское занятие, в экзаменационные билеты 1 курса обучения, она необходима для изучения дальнейших тем по биологии, анатомии, микробиологии, биохимии.

ВОПРОСЫ ДЛЯ АКТУАЛИЗАЦИИ ЗНАНИЙ СТУДЕНТОВ: (приложение №2)

3. Изложение нового материала:

ПЛАН ЛЕКЦИИ:

1. 1. Химический состав клетки

1. 1. группы химических элементов,

   2. биологическое значение элементов и ионов.

1. 2. Вода и ее роль в жизнедеятельности клетки.

      1. особенности строения молекулы,

      2. функции воды.

   3. Минеральные вещества клетки.

4. Подведение итогов, задание на дом

ВОПРОСЫ ДЛЯ ЗАКРЕПЛЕНИЯ МАТЕРИАЛА (приложение №3)

Литература: С.Г.Мамонтов, В.Б.Захаров «Общая биология», §6, конспект лекции, реферат на тему «Микроэлементы и их влияние на организм человека» (см. приложение 4).

Приложение 1

I. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ КЛЕТКИ

В состав живых организмов входят те же химические элементы, которые составляют и объекты неживой природы. Сходство в строении и химическом составе разных клеток свидетельствует о единстве их происхождения.

В клетке обнаружено более 80 химических элементов Периодической системы Д.И.Менделеева. В то же время распределение этих элементов в клетках неравномерно. До 98% от массы любой клетки приходится на четыре элемента: кислород (75%), углерод (15%), азот (3%) и водород (8%). Они составляют основу органических соединений. Около 2% от массы клетки приходится на следующие восемь элементов: сера, фосфор, хлор, калий, магний, натрий, кальций, железо. Все остальные элементы содержатся в клетке в исключительно малых количествах (меньше 0,01%). Некоторые живые организмы способны накапливать определенные химические элементы. Например, некоторые водоросли накапливают йод, лютики — литий, ряска — радий, злаки — кремний, моллюски и ракообразные — медь, позвоночные — железо, некоторые бактерии — марганец и т.д.

1. Группы химических элементов:

Все элементы по содержанию их в живых организмах разделяются на три группы:

1. Макроэлементы — количество их составляет до 0,001% от массы тела:

O, C, H, N, P, Ca, S, K, Na, Cl, Mg, Fe;

2 Микроэлементы — на их долю приходится от 0,001 до 0,000001 %:

Mn, I, Br, F, Zn, Cu, B, Ni;

3. Ультрамикроэлементы — их содержание не превышает 0,000001%:

Au, Be, Hg, Ag, Se, Ra, U;

2. Биологическое значение элементов и ионов:

C, H, O — входят в состав углеводов и жиров.

В составе белков к ним добавляются N, S.

В составе нуклеиновых кислот — N, P.

Железо участвует в построении молекул гемоглобина.

Магний находится в составе хлорофилла.

Медь обнаружена в некоторых оксиметильных ферментах.

Йод содержится в составе молекулы тироксина (гормона щитовидной железы).

Натрий и калий обеспечивают электрический заряд на мембранах нервных клеток и волокон.

Цинк входит в состав молекулы гормона поджелудочной железы — инсулина, его недостаток снижает плодовитость, вызывает задержки роста у людей и животных.

Кобальт входит в состав витамина В₁₂, стимулирует кроветворение, его избыток в организме вызывает развитие злокачественных опухолей.

Кальций и фосфор используются для построения костной ткани.

II. ВОДА И ЕЁ РОЛЬ В ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ КЛЕТКИ

Вода составляет почти 80% массы клетки. В клетке она находится в двух формах: свободной — 95% и связанной — 5%. Потеря 20% воды смертельна для организма.

Ей принадлежит существенная многообразная роль в жизни клетки.

Она определяет физические свойства клетки — ее объем, форму, упругость. Вода участвует в образовании структурных молекул органических веществ, в частности структуры белков. Большинство реакций, протекающих в клетке, могут идти только в водном растворе; многие вещества поступают в клетку из внешней среды в водном растворе и в водном же растворе отработанные продукты выводятся из клетки. Вода является непосредственным участником многих химических реакций (расщепление белков, углеводов, жиров и др.).

1. Особенности строения молекулы:

Биологическая роль воды определяется особенностью ее молекулярной

структуры, полярностью молекул воды. Частица воды — диполь: в области атомов водорода (протона) преобладает положительный заряд, а в области атомов кислорода — отрицательный. Этим объясняется способность воды к ориентированию в электрическом поле и присоединению к различным молекулам и участкам молекул, несущим заряд, с образованием гидратов. Много веществ способно растворяться в воде: соли, кислоты, щелочи, из органических веществ — многие спирты, амины, углеводы, белки и др. Вещества, хорошо растворимые в воде, называются гидрофильными веществами (греч. “гидрос” — вода, “филео” — люблю). Жиры, клетчатка и другие вещества плохо или вовсе не растворяются в воде, их называют гидрофобными (греч. “гидрос” — вода, “фобос” — страх, ненависть).

Гидрофильность объясняется наличием групп атомов, способных вступать с молекулами воды в электростатическое взаимодействие или образованием с ними водородных связей. Гидрофильные вещества — это соли, углеводы, белки, низкомолекулярные органические соединения. Многие жиры — гидрофобны.

Гидрофобные вещества входят в состав клеточных мембран, обусловливая их полупроницаемость.

2. Функции воды:

1. Универсальный растворитель:

— если сила притяжения молекул воды к молекулам вещества больше, чем сила притяжения между молекулами воды, то вещество растворяется

— гидрофильные и гидрофобные вещества,

— способна растворять газы (О₂, СО₂ и др.).

2. Обладает высокой теплоемкостью:

— способна поглощать тепловую энергию при минимальном повышении собственной температуры,

— защищает ткани организма от быстрого и сильного повышения температуры,

— организмы охлаждаются, испаряя воду (транспирация у растений,

потоотделение у животных).

3. Обладает высокой теплопроводностью:

— обеспечивает равномерное распределение тепла по всему организму,

— поддерживает тепловое равновесие клетки и организма.

4. Определяет объем и упругость клетки:

— обеспечивает осмотическое и тургорное давление.

5. Среда для протекания биохимических реакций.

6. Средство транспортировки веществ в клетках (диффузия) и в организме (кровообращение).

7. Участвует в реакциях гидролиза и фотосинтеза (источник ионов Н⁺).

III. МИНЕРАЛЬНЫЕ ВЕЩЕСТВА КЛЕТКИ

Большая часть минеральных веществ клетки находится в виде солей (серной, соляной, фосфорной), диссоциированных на ионы, либо в твердом состоянии.

В цитоплазме практически любой клетки имеются кристаллические включения, состоящие из слаборастворимых солей кальция и фосфора. Могут содержаться двуокись кремния и другие неорганические вещества. Они используются для образования опорных структур клетки (радиолярии) и организма: минеральные вещества костной ткани (соли кальция и фосфора).

Неорганические ионы представлены катионами (K⁺, Na⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, Nh4⁺) и анионами (Cl^—, HCO3^—, h3PO4^—, SO4^2- и др.) минеральных солей.

Концентрация катионов и анионов в клетке и в окружающей ее среде различна. В результате образуется разность потенциалов между содержимым клетки и окружающей ее средой. Этим обеспечиваются такие процессы, как раздражимость и передача возбуждения по нерву или мышце.

По своей реакции растворы могут быть кислыми, основными и нейтральными. Кислотность или основность раствора определяется концентрацией в нем ионов Н⁺. Эту концентрацию выражают при помощи водородного показателя — рН. Нейтральной реакции жидкости отвечает рН = 7,0, кислой реакции — рН < 7,0 и основной — рН > 7,0.

Значение рН в клетках примерно равно 7,0. Изменение его на одну — две единицы губительно для клетки. Постоянство рН в клетках поддерживается благодаря буферным свойствам их содержимого.

Буферным называют раствор, содержащий смесь какой — либо слабой кислоты и ее растворимой соли. Когда кислотность увеличивается, свободные анионы, источником которых является соль, соединяются со свободными ионами Н⁺ и удаляют их из раствора. Когда кислотность снижается, высвобождаются дополнительные ионы Н⁺. Так в буферном растворе поддерживается относительно постоянная концентрация ионов Н⁺.

Буферность — способность клетки сохранять определенную концентрацию водородных ионов (рН). Буферная система млекопитающих, состоящая из HPO4^2- и h3PO4 ^—, поддерживает рН внутриклеточной жидкости в пределах 6,9 — 7,4. Главной буферной системой внеклеточной среды (плазмы крови) служит бикарбонатная система, состоящая из h3CO3 и HCO4 ^—. Она поддерживает рН на уровне 7,4.

Ионы некоторых металлов (Mg, Ca, Fe, Zn, Cu, Mn, Mo, Br, Co) являются компонентами многих ферментов, гормонов и витаминов или активируют их. При их недостатке нарушаются важнейшие процессы жизнедеятельности.

Важную роль для жизнедеятельности организмов играют неорганические кислоты и их соли. Например, соляная кислота входит в состав желудочного сока и создает условия для переваривания белков пищи. Остатки соляной кислоты способствуют выведению из организма нерастворимых в воде веществ.

Приложение 2

ВОПРОСЫ ДЛЯ АКТУАЛИЗАЦИИ ЗНАНИЙ СТУДЕНТОВ:

1. Что такое химический элемент?

2. Сколько химических элементов известно в настоящее время?

3. Какие химические связи называют ковалентными?

4. Какое свойство живых организмов можно применить к данной теме?

Приложение 3

ВОПРОСЫ ДЛЯ ЗАКРЕПЛЕНИЯ МАТЕРИАЛА:

1. Какие элементы относятся к макроэлементам?

2. В чем разница между микроэлементами и ультрамикроэлементами?

3. Какое строение имеет вода?

4. Каково значение воды как растворителя?

5. Какова роль воды в клетке?

6. В каком виде минеральные вещества представлены в живых организмах?

7. Какова роль неорганических ионов в клетке?

8. Какова роль ионов в буферных системах организма?

Приложение 4

Задание на дом:

Литература: С.Г.Мамонтов, В.Б.Захаров «Общая биология», §6; конспект лекции; подготовить реферат на тему: «Микроэлементы и их влияние на организм человека».

infourok.ru