Таблица по биологии неорганические вещества клетки – Химическая организация клетки. Неорганические вещества. Органические вещества

«Химический состав клеток.

Неорганические соединения клетки»

Цели урока:

1. 
   Расширение и углубление знаний учащихся о роли металлов в жизнедеятельности человеческого организма.
   
2. 
   Развитие навыков самостоятельной работы; умения использовать знания, полученные ранее при изучении биологии и химии; работать с таблицами; сравнивать, анализировать, делать выводы.
   
3. 
   Воспитание бережного отношения к здоровью человека, чувства коллективизма, ответственности за общее дело.
   

1. 
   Познакомить учащихся с биологически важными химическими элементами, входящими в состав клетки.
   
2. 
   Рассмотреть особенности строения молекулы воды в связи с ее функциями в клетке. Объяснить важность воды как основного неорганического вещества клетки.
   
3. 
   Изучить значение катионов и анионов в жизнедеятельности клеток.
   
4. 
   Подвести к выводу о единстве живой и неживой природы на основе знаний об элементарном составе клеток.
   

Актуализация нового материала.

В состав живых клеток входит более 90 химических элементов периодической системы Д.И.Менделеева, встречающихся и в неживой природе. Однако, соотношение химических элементов и их вклад в образование веществ, составляющих живой организм, резко отличается от объектов неживой природы. Так, в неорганическом мире преобладают фосфор, кремний, магний, железо, алюминий и др. Содержание элементов в живых клетках находится в другой пропорции.

Обращаем внимание на эпиграф, написанный на доске. «Я знаю, люди состоят из атомов, частиц, как радуги из светящихся пылинок или фразы из букв. Стоит изменить порядок, и наш смысл меняется». (А.Вознесенский). С небольшой поправкой на поэтическую вольность этот тезис можно принять.

Комбинируя по-разному эти элементарные «кирпичики», природа создала все разнообразие царств живой природы – более 2,5 млн. живых существ. И даже эти цифры все время меняются, ученые ежегодно открывают более 10 тысяч новых видов и подвидов животных и 5 тысяч видов растений.

И все это многообразие живой природы состоит из одних и тех же химических элементов, из которых львиная доля приходится всего на 25, а остальные – в следовых количествах.

О роли этих элементов и веществах, которые они образуют, нам предстоит узнать на ближайших уроках.

1. 
   Атомный состав клеток.
   

1. Макроэлементы.

Их концентрация колеблется от 60% до 0,001% массы тела.

Шесть первых наиболее значимы по их количеству от общей массы клетки.

Кислород – O (более 60%).

Углерод – С (15-18%).

Водород – Н (8-10%).

Азот – N (1,5-3%).

Фосфор – Р (0,2-1%).

Сера – S (0,15-0,2%).

На долю этих шести элементов приходится более 98% от массы клетки, поэтому такие элементы называют биоэлементами.

О первых четырех элементах этого списка немецкий поэт Фридрих Шиллер написал:

Силы четыре,

Соединяясь,

Жизнь образуют,

Мир создают.

К этой группе также относятся K, Na, Cl, Ca, Mg , Fe и некоторые другие.

Рассмотрим роль этих элементов в объектах живой природы.

1. 
   Кислород. Входит в состав воды и всех органических молекул: белков, жиров, углеводов, нуклеиновых кислот. Важная роль в обмене веществ, как окислителя для получения энергии.
   
2. 
   Водород. Также входит в состав воды и всех органических соединений. Ионы водорода создают кислую среду и способствуют протеканию многих реакций, например, для пищеварения в желудке.
   

Если кровь станет на 8-10% кислее, чем нужно, или наоборот, это может привести к гибели человека.

3. 
   Углерод. Базовый строительный материал всех органических соединений. Вспомните, ведь органическая химия изучает углеводороды и их производные.
   
4. 
   Азот. Входит в состав основного строительного материала клетки – в белки. Кроме того, входит в состав ДНК и РНК, АТФ.
   

6. Сера. В основном, встречается в белках. Входит в состав витамина В1 и некоторых ферментов. Особенно большое значение имеет для хемосинтезирующих бактерий.

7. 
   Калий и натрий. Ионы этих металлов обеспечивают разность потенциалов по разные стороны клеточной мембраны, что делает возможным работу клетки. Образуют так называемый калие-натриевый барьер.
   

7. 
   Железо. Около 55% железа находится в эритроцитах, входит в состав белка гемоглобина. Примерно 21% откладывается «про запас» в печени и селезенке. Людям, страдающим железодефицитной анемией необходимо употреблять мясо, а чай – ограничить, так как из-за дубильных веществ в чае, они образуют трудно расщепляемый в организме комплекс.
   
8. 
   Кальций. Необходим для нормального развития скелета, работы нервной системы. При избытке кальция развивается мочекаменная болезнь. Способствует свертыванию крови. Входит в состав хлорофилла.
   

Не надо забывать, что недостаток того или иного элемента опасен и даже губителен для организма. Однако, избыток также опасен для живых клеток. Еще Парацельс говорил, что лишь мера определяет, быть веществу вредным или полезным.

Это золотое правило также справедливо и для химических элементов, речь о которых пойдет ниже.
2. Микроэлементы.

К этой группе относятся в основном ионы тяжелых металлов, составные компоненты ферментов, гормонов и других жизненно важных соединений.

Содержатся в организме в количестве 0,001-0,000001%.

Таковыми являются марганец (Mn), бор (B), кобальт (Co), медь (Cu), молибден (Mo), цинк (Zn), йод (I), бром (Br), алюминий (Ai), фтор (F).

Вашему вниманию предлагается сообщение, подготовленное учащимися, о роли некоторых микроэлементов в жизнедеятельности объектов живой природы. (Приложение №1).

По ходу рассказа докладчика учащимся предлагается делать записи в тетради.

О роли других микроэлементов – рассказ учителя с элементами беседы.
1.Марганец. Участвует в фотолизе воды при фотосинтезе. В следовых количествах обнаружен в ферментах, катализирующих окислительно-восстановительные реакции. Участвует в синтезе витамина С. Содержится в костях, печени, почках, поджелудочной железе и гипофизе (1-3 мг/кг).

При инфаркте миокарда и язвенной болезни двенадцатиперстной кишки его уровень всегда превышен, а вот у больных первичным раком и циррозом печени уровень марганца в крови весьма низок.

2.Бор. Влияет на ростовые процессы, особенно у растений.

3. Кобальт. У растений участвует в фиксации атмосферного азота.

4.Медь. Образование костной ткани, пигмента кожи. В процессе кроветворения, у беспозвоночных – в белке гемоцианине – «голубая кровь». Входит в состав ферментов-оксидаз.

«Хозяйкой медной горы» в организме человека является печень. Содержится в форменных элементах крови – эритроцитах.

5.Молибден. Влияет на рост, развитие и воспроизводство человека и животных.

6.Цинк. Входит в состав гормона инсулина. Дефицит цинка вызывает расстройство половой функции. Влияет на синтез нуклеиновых кислот.

Общее содержание цинка в теле человека весом 70 кг составляет 2-3г. Наибольшее количество обнаруживается в сетчатке глаза, предстательной железе и мышцах. Входит в состав фермента, ускоряющего выделение углекислого газа в легких. При злокачественных новообразованиях содержание ионов цинка увеличивается в 2-3 раза. Это явление необъяснимо, но может служить для ранней диагностики рака.

Цитата из рассказа Валентина Распутина «Век живи – век люби».

— Ну и что ты собираешься делать с этой ягодой? – вдруг негромко спросил, но как-то значительно, с ударением.

— Не знаю, — пожал плечами Саня.

Он решил, что дядя Володя спрашивает потому, что не уверен, сумеет ли он, Сеня, обработать без взрослых ягоду.

— Сварю, наверное, половину… половину истолку.

— Нельзя ее варить, — решительно и твердо сказал дядя Володя. И еще решительнее добавил:

— И есть ее нельзя.

— Почему?

— Какой дурак берет ягоду в оцинкованную посуду? Да еще чтобы ночевала?
7. Йод. Оказывает влияние на функцию щитовидной железы. Недостаток ведет к образованию зоба.

8. Бром. Участвует в реакциях, которые уравновешивают процессы возбуждения и торможения в коре головного мозга. Больше всего брома в мозге, также встречается в печени и почках.

Персонажи многих книг, написанных в прошлом веке, чтобы успокоиться, «принимали бром». Не сам бром, разумеется, а растворы бромистого натрия или бромистого калия.

9.Алюминий. Вы помните песню группы «Кино» «Алюминиевые огурцы»? Этот металл, действительно, имеется в больших количествах в растениях, они содержат в 5-50 раз больше алюминия, чем продукты животного происхождения. В организме человека больше всего алюминия содержится в легких (5,59%), костях, головном мозге, почках. Алюминий связан с белками, принимает участие в построение эпителиальной и соединительной ткани, увеличивает выработку соляной кислоты в желудке. У больных хроническим алкоголизмом содержание в крови резко увеличивается, а при токсикозе беременных и нефропатии – снижается.

10. Фтор. Недостаток ведет к кариесу зубов, переизбыток вызывает флюороз (пятнистость эмали зубов).
Обратиться к таблице «Макро-микроэлементы» для самостоятельной записи в тетрадь роли 1-2 микроэлементов.
3. Ультрамикроэлементы.

Их концентрация не превышает 0,000001%.

К ним относятся редкие элементы: уран (U), радий (Ra), золото (Au), ртуть (Hg), бериллий (Be), цезий (Cs), селен (Se) и другие. Роль этих элементов практически неизвестна, ее еще предстоит изучить. Однако, о некоторых из них имеются данные.

Ртуть. Присутствует в молекулах ДНК и, возможно, участвует в передачи наследственной информации.

Селен. Значительная концентрация этого элемента в сетчатке глаз говорит о том, что он необходим для восприятия света. У животных, не получающих селена, разрушаются кровяные тельца. С другой стороны, он входит в состав яда самого опасного гриба – бледной поганки.
II Молекулярный состав клеток.

Одни и те же химические элементы входят в состав как неорганических веществ (воды и минеральных солей), характерных и для живых организмов и существующих в неживой природе, так и органических веществ – углеводов, липидов, белков, нуклеиновых кислот, характерных только для живых соединений.

в клетке

неорганические: органические:

1. 
   вода; 1. белки;
   
2. 
   минеральные 2. жиры;
   

4. нуклеиновые кислоты;

и д.р.

1. Вода.

Вода – одно из самых распространенных веществ на Земле. Все живые вещества состоят из воды. В среднем, в живой клетке воды 70 – 80%. Так, в крови и лимфе человека 92% воды, в сером веществе головного мозга – 85%, 20% — в костной ткани, 10% — в эмали зубов, самом твердом веществе человеческого тела. В теле медузы или в плодах огурцов – до 98%.

Вода в клетках находится в двух состояниях: свободной и связанной.

Свободная вода – 95% от всей воды в клетке, она-то и участвует в физиологических процессах, а связанная – 4-5%, непрочно соединена с белками.

Что же это за вещество – вода, такое простое и такое необходимое нашему организму?

Прежде, чем мы поговорим о свойствах воды, хочется зачитать одно известное высказывание, которое по праву можно назвать «Одой воде».

«Вода! Ты не имеешь ни вкуса, ни цвета, ни запаха, тебя невозможно описать. Тобой наслаждается человек, не понимая, что ты есть на самом деле. Нельзя сказать, что ты необходима для жизни, ты – сама жизнь. Ты везде и всюду даешь ощущение блаженства, которое нельзя понять ни одним из наших пяти органов чувств. Ты возвращаешь нам силу. Твое милосердие заставляет вновь ожить высохшие источники нашего сердца. Ты – самое большое богатство в мире, … но можно умереть около источника, если его воды несут примесь магнезии. Можно умереть и в двух шагах от озера, если оно соленое. Человек может умереть и тогда, когда он имеет два литра росы, но она содержит примеси вредных солей. Ты не терпишь примесей, не терпишь ничего из того, что тебе чуждо. Ты богатство, которое легко можно спугнуть, но ты даешь нам такое простое и бесконечное счастье», — этот восторженный гимн воде написал французский писатель и летчик Антуан де Сент-Экзюпери, которому пришлось испытать на себе муки жажды в раскаленной пустыне.
Просмотр отрывка учебного видеофильма «Вода».
Значение воды.

1. 
   Универсальный растворитель.
   

О^-2

/ \

Н⁺ Н⁺

Вода – диполь, молекула полярная, один ее конец заряжен частично положительно, другой – частично отрицательно. В связи с этим молекулы воды могут приобретать определенную ориентацию в электрическом поле, а также взаимодействовать с ионами или заряженными группами различных соединений, образуя вокруг них гидратную оболочку. Этим объясняется способность воды хорошо растворять большое количество неорганических и полярных органических соединений (различных солей, углеводов, аминокислот, многих белков и т.д.). По отношению к воде все вещества можно условно разделить на две группы.

Демонстрация опытов (с привлечением учащихся)

Растворить в воде следующие вещества:

а) поваренную соль,

б) этиловый спирт,

в) сахарозу,

г) растительное масло.

Вопрос: почему одни вещества в воде растворяются, а другие – нет?

Дать понятие гидрофильных и гидрофобных веществ.

А) Гидрофильные вещества – хорошо растворимые в воде. Пример: соли, сахара, аминокислоты.

Б) Гидрофобные вещества – нерастворимые в воде. Пример: жиры, целлюлоза.

2. 
   Теплопроводность – равномерное распределение тепла между тканями тела.
   

3. Теплоёмкость – способность поддерживать тепловой баланс организма при значительных перепадах температуры в окружающей среде.

Это свойство можно проиллюстрировать примером из неживой природы. Если нагревать равные количества разных веществ, то вода поглощает тепла больше в 5 раз по сравнению с песком, в 10 и 33 раза больше по сравнению с железом и платиной и во столько же раз дольше удерживает это тепло.

Океаны, моря, реки, озера, поглощая летом огромное количество солнечной энергии, зимой отдают ее в окружающее пространство, смягчая климат Земли.

5. Источник кислорода при фотосинтезе. При фотолизе воды свободный кислород как побочный продукт поступает в атмосферу.

6. Другие свойства воды: тургор (напряженное состояние клеточных стенок растительных клеток), участвует в образовании смазывающих жидкостей (с суставах, околосердечной сумке), выделение веществ (пот, моча, слезы, слюна).

2. Минеральные соли и их значение.

Помимо воды, в числе неорганических веществ клетки нужно обратить внимание на соли, подавляющее большинство которых находится в ионном соединении.

О роли многих катионов и анионов солей мы подробно говорили в начале урока, уделяя внимание тем или иным химическим элементам, входящим в состав живых клеток.

От концентрации ионов внутри клетки зависят ее буферные свойства, то есть поддержание слабощелочной реакции содержимого клетки. Это свойство в основном обеспечивают анионы слабых кислот: фосфорной и угольной.

Буферность – способность клетки поддерживать слабощелочную реакцию среды.

В нашем организме не хватает ионов натрия и хлора, хотя большинство других ионов поступает к нам в основном с овощами и фруктами. Поваренную же соль нам необходимо вносить в пищу искусственно.

О значении поваренной соли мы послушаем сообщение учащегося. (Приложение№2)
Прежде, чем подвести итоги сегодняшнего урока, мы послушаем еще одно полушутливое сообщение и рассмотрим плакат о содержании того или иного элемента или вещества в теле человека. (Приложение №3)
III. Закрепление изученного материала.

Задание № 1.

Обсудите в группах предложенные вашему вниманию тексты с ошибками. Некоторые тезисы в этом тексте ошибочны. Найдите и исправьте эти ошибки.

Текст с ошибками.

1.В состав клеток живых организмов входит более 90 из известных науке химических элементов.

2.Преобладающими элементами в живых клетках являются водород, фосфор, кремний, натрий и калий.

3. Элементы, на долю которых приходится более 98% клетки называют биоэлементами.

4. Все элементы условно делят на макро-, микро- и ультрамикроэлементы.

5. Примерами микроэлементов являются кальций, натрий, хлор, микроэлементов – медь, азот, сера; ультрамикроэлементов – селен, золото, бром.

6. Пространственная структура воды обеспечивает ее свойства как универсального растворителя.

7. Клетки теплокровных животных способны удерживать постоянную температуру тела за счет такого свойства воды, как теплопроводность.

8. Буферность – способность клеток обеспечивать нейтральную рН-среду.

9. Недостаток йода в организме приводит к нарушению работы щитовидной железы, а недостаток цинка разрушает зубную эмаль.

10. Знания об элементарном строении живых клеток позволяет сделать вывод о единстве живой и неживой природы.

Задание № 2. Дополнительное.

Значение химических элементов в живых организмах.

Если вы разгадаете названия химических элементов в горизонтальных столбцах, то узнаете какой радиоактивный элемент содержится в организме человека в количестве 0,09мг (из расчета массы тела 70кг).

1. Углерод

2. бРом

3. кАльций

4. селеН

Вопросы.

1. 
   Один из биоэлементов.
   
2. 
   Микроэлемент, уравновешивающий процессы возбуждения и торможения в коре головного мозга.
   
3. 
   Наибольшее количество этого макроэлемента находится в костной и зубной ткани.
   
4. 
   Этот редкий ультрамикроэлемент входит в состав яда самого ядовитого гриба – бледной поганки.
   

IV Итоги.

Подведение итогов урока. Выставление оценок. Запись домашнего задания.

Приложение №1

МИКРОЭЛЕМЕНТЫ
ФТОР.

Фтор и жизнь. Казалось бы, такое словосочетание не совсем правомерно.

И все-таки оправадно. Впервые это доказал слон… обычный, правда, ископаемый слон, найденный в окрестностях Рима. В его зубах был обнаружен фтор. В его зубах случайно был обнаружен фтор. Это открытие побудило ученых провести систематическое изучение химического состава зубов человека и животных.
Оказалось, что в состав зубов входит до 0,02% фтора, который поступает в организм человека с питьевой водой. Обычно в тонне питьевой воды содержится 0,2 мг фтора. В результате накопления фтора в почве повышается его содержание в питьевой воде и в растениях, что неблагоприятно сказывается на здоровье населения.

В суточном рационе содержится до 1,6 мг фтора. При систематическом использовании воды, содержащей избыточные количества фтора, у населения развивается эндемический флюороз. Отмечается характерное поражение зубов(крапчатость эмали), нарушение процессов окостенения скелета, истощение организма. Флюороз зубов проявляется в виде непрозрачных опалесцирующих меловидных полосок или пятнышек, которые со временем увеличиваются, появляется пигментация эмали темно-желтого или коричневого цвета, наступают необратимые ее изменения. желых случаях отмечаются генерализованный остеосклероз или диффузный остеопороз костного аппарата. Избыточные количества фтора снижают обмен фосфора и кальция в костной ткани, нарушают углеводный, белковый и другие обменные процессы, угнетают тканевое дыхание и пр. Фтор является нейротропным ядом( происходит снижение подвижности нервных процессов).

Если избыток фосфора вызывает эндемический флюороз, то дефицит этого микроэлемента ( меньше 0,5 мг/л ) в сочетании с другими факторами (нерациональное питание, неблагоприятные условия труда и быта) вызывает кариес зубов.

ЦИНК.

Биологическая роль цинка двоякая и не до конца выяснена. Установлено, что цинк — обязательный компонент фермента карбоангидразы, содержащийся в эритроцитах. Также было показано, что цинк играет известную роль в метаболизме нуклеиновых кислот и белка. Одну из теорий возникновения сахарного диабета также связывают с недостатком цинка в организме

Приложение № 2

СОЛИ
Помимо воды, важнейшие из неор­ганических веществ живого организма — минераль­ные соли. Из нерастворимых солей строятся кости позвоночных животных (фосфат кальция), ракови­ны моллюсков, оболочка птичьих яиц (карбонат кальция). Растворённые соли в каждой клетке со­ставляют 1% от её массы. Роль их в жизнедеятель­ности клетки чрезвычайно многообразна.

Самая известная соль — поваренная, хлористый натрий. Гулливер, герой знаменитого произведения Джонатана Свифта, в одном из своих путешествий оказался без поваренной соли. Он рассказывал: «Сначала я очень болезненно ощущал отсутствие соли, но скоро привык обходиться без неё, и я убеждён, что распространённое употребление этого вещества есть результат невоздержанности. Ведь мы не знаем ни одного животного, которое любило бы соль».

Однако Гулливер ошибался. Травоядные живот­ные постоянно испытывают солевой голод и жадно слизывают соль всюду, где находят. А вот плотояд­ные животные, действительно, получают достаточно поваренной соли с поедаемым ими мясом.

Точно так же питающиеся мясом и рыбой эскимосы и чукчи прекрасно обходятся без соли. Помните реакцию на солёную пищу персонажа романа Даниэля Дефо «Приключения Ро­бинзона Крузо» — Пятницы, никогда не пробовавшего соли? «Он удивился, зачем я ем суп и мясо с солью. Он стал показывать мне знаками, что с солью не вкусно. Взяв в рот щепотку соли, он принялся отплёвываться и сделал вид, что его тошнит от неё, а потом выполо­скал рот водой. …Лишь долгое время спустя он начал класть соль в кушанье, да и то немного». Вероятно, Пятница до встречи с Робинзо­ном питался в основном животной пищей.

Надо сказать, что поваренная соль сыграла большую роль в истории человечества: служила заменителем денег, являлась причиной «соля­ных бунтов» (Московский соляной бунт 1648 г., вызванный тем, что правительство подняло налог на соль; подобные бунты прокатились тогда по многим городам России) и «соляных походов протеста» (в Индии в начале XX в. — когда в знак неповиновения английским властям, обладавшим монополией на производство соли, её выпари­вали из морской воды).

Соль необходима живым организмам. В то же время избыток соли вреден. Увлекаясь такими продуктами, как соленья, сельдь, колбасы, люди вводят в организм слишком много соли. В сутки организму необходимо 8—9 г соли, но человек потребляет обычно вдвое большее её количество. Это приводит к повышенному кровяному давлению (гипертонии). Япония, где каждый житель потребляет около 30 г соли в день, держит первенство по числу больных этой болезнью.

Приложение №3
В фантастическом рассказе американского пи­сателя Артура Порджесса крошечный божок Йип хотел отблагодарить героя рассказа за ока­занную услугу, выполнив любую его просьбу. Но божок был очень мал, и стоимость награды не могла превышать двух долларов. В конце концов Йип помог герою покорить сердце любимой де­вушки. Причём главное условие не было нару­шено — ведь, как утверждает писатель, «стоимость всех химических веществ, входящих в состав организма человека весом около 70 кг, составляет 1 доллар 98 центов».

В организме человека, весящего 70 кг, — 45,5 кг кислорода, 12,6 кг углерода, 7 кг водоро­да, 2,1 кг азота, 1,4 кг кальция, 700 г фосфора. Всех остальных элементов, вместе взятых (в основном калия, серы, натрия, хлора, магния, железа и цинка), — около 700 г. Вот всё это «богатство» и стоило, по подсчётам писателя, 1 дол­лар 98 центов.

Всего в живых клетках можно найти около 70 химических элементов таблицы Менделеева. Среди них имеются даже такие ядовитые и экзотические, как олово, свинец, мышьяк, золото.
Для тех, кому «стоимость чело­века», подсчитанная американским писателем, по­казалась возмутительно низкой, мы можем привес­ти возражение профессора Йельского университета Г. Моровица против этого подсчёта. Он заметил, что подсчитывать надо стоимость не элементов, вхо­дящих в состав организма (углерода, кислорода и т. д.), а сложных органических соединений (бел­ков, углеводов и др.). При таком подсчёте стоимость уже только одних гормонов человека (о которых рассказано ниже) составит миллионы долларов — целое состояние!

МАКРО-МИКРО ЭЛЕМЕНТЫ

Элементы, входящие в состав клетки. Неорганические вещества. Вода. Соли

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.

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

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

Выводы по лекции

1. Клетки большинства животных имеют сходный элементарный состав. Элементарный состав клеток растений, а также микроорганизмов различен. Биологически важные химические элементы клетки: органогены, макроэлементы, микроэлементы.
2. Неорганические соединения — вода, соли — играют важную роль в обеспечении процессов жизнедеятельности.
3. Уникальные свойства воды определяются структурой её молекул.

Вопросы для самоконтроля

1. Какие химические элементы составляют большую часть массы клетки?
2. Что такое микроэлементы? Приведите примеры, охарактеризуйте их биологическое значение.
3. Каковы особенности пространственного строения молекулы воды?
4. Каковы функции воды в клетке?
5. Какие минеральные соли входят в состав живых организмов?