Как поступить
в Онлайн-школу и получить аттестат?

Подробно расскажем о том, как перевестись на дистанционный формат обучения, как устроены онлайн-уроки и учебный процесс, как улучшить успеваемость и повысить мотивацию!

Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных

Конспект урока: Химический состав организмов. Неорганические вещества клетки

Биохимия

Химический состав организмов. Неорганические вещества клетки

План урока

  • Молекулярный уровень организации живого
  • Химические элементы клетки: роль и классификация
  • Биологическое значение элементов
  • Химические вещества клетки
  • Вода, её роль в клетке и организме
  • Минеральные соли, их значение

Цели урока

  • Знать: содержание химических элементов в организме, их классификацию и роль.
  • Уметь: объяснять роль воды в клетке и организме с позиций особенностей её строения и свойств, роль минеральных компонентов в процессах происходящих в клетке и организме.

Разминка

  • Вспомните, с какой целью в некоторых регионах России — на Алтае, в Приморье, Ростовской области — врачи рекомендуют пищу подсаливать йодированной солью, употреблять морепродукты (рыбу, морскую капусту)?

Молекулярный уровень организации живого

 

Это самый низкий уровень организации живого. В живых существах элементы образуют очень сложные органические молекулы, из которых, в свою очередь, состоят клетки. Жизнедеятельность всех живых систем проявляется во взаимодействии молекул различных химических веществ.

 

Химические элементы клетки: роль и классификация

 

В составе живой природы обнаружено более 80 химических элементов, 27 из них выполняют определенные функции.

 

Макро-
элементы

I группа (органогены)

98 %

входят в состав всех органических соединений, выполняют основные биологические функции

биоэлементы

(основа биологических полимеров)

C, N, O, H

II группа

1−2 %

обязательные компоненты каждой клетки, выполняют важные функции в клетке

S,  P,  К, Na, Ca, Mg, Fe, Cl, Si

Микроэлементы

≈ 0,1%
−0,02%

  • входят в состав биологически активных соединений (ферментов, гормонов и витаминов);
  • влияют на обмен веществ;
  • оказывают влияние на усвоение организмом других микроэлементов;
  • могут накапливаться в живых организмах

B, Mn, Zn, Cu, Co, F, I, Br, Mo

Ультрамикроэлементы

<10-6%
−10-8%

  • физиологическая роль этих компонентов в живых организмах пока до конца не установлена, высокая химическая активность,
  • функции мало изучены

Cs, Be, Hg, Se, Ra, Au…

 

Биологическое значение элементов

 

Живые существа состоят из тех же химических элементов, что и неживые тела. Естественно, что все эти элементы не находятся в живых объектах в атомарном состоянии. Они входят в состав самых различных соединений, молекул органических и неорганических веществ (рис. 5), находясь в форме анионов (Cl, HCO3-, SO42- и др.) и катионов (Na+, K+, Mg2+, Ca2+).

 

Элемент

Входит в состав/ активирует/ регулирует/ участвует/ обеспечивает

О

  • Входят в состав воды и органических соединений клетки.

H

С

  • Входит в состав всех органических соединений, бикарбонатной буферной системы клетки, раковин моллюсков.

N

  • Входит в состав белков, нуклеиновых кислот, витаминов.

Ca

  • Входит в состав костной ткани и зубной эмали животных, раковин моллюсков, скелета коралловых полипов.
  • Активирует свёртывание крови, сокращение мышечных волокон.

Cu

  • Обеспечивает перенос кислорода в тканях моллюсков.
  • Входит в состав окислительных ферментов.

К, Na

  • Обеспечивает нормальный сердечный ритм.
  • Участвует в создании мембранных потенциалов клетки, проведении нервного импульса.
  • Регулирует водный обмен, обеспечивает осмотический потенциал.

Zn

  • Входит в состав инсулина.

Mg

  • Входит в состав молекул хлорофилла, костей и зубов.
  • Участвует в работе мышечной, нервной и костной тканей.

P

  • Входит в состав костной ткани и зубной эмали, нуклеиновых кислот, АТФ, фосфолипидов, фосфатной буферной системы.

S

  • Входит в состав аминокислот (цистеин, цистин, метионин), витамина В.

Cl

  • Входит в состав соляной кислоты желудочного сока, плазмы крови.
  • Участвует в создании мембранных потенциалов клетки.

F

  • Входит в состав эмали зубов и костей.

 

Химические вещества клетки

 

 

Вода, её роль в клетке и организме

 

Важнейшим из неорганических веществ клетки является вода, содержание которой в клетках может значительно изменяться, но даже относительно небольшие потери воды (около 20 %) приводят к гибели клетки. Чем же определяется особая роль воды для клеток живых организмов, а значит, и для жизни в целом?

 

Содержание воды колеблется от вида организма, условий его местообитания, типа клеток и их функционального состояния. Например, в клетках костной ткани воды содержится 20%, жировой ткани − 40%, мышечной ткани − 76%, в клетках эмбриона − более 90%. С возрастом количество воды в клетках любого организма значительно снижается.

 

Вода − хороший растворитель.

По отношению к воде различают:

- гидрофильные вещества − хорошо растворимые в воде, полярные (ионные соединения, моносахариды и дисахариды, аминокислоты, простые спирты, некоторые белки и др.); 

- гидрофобные вещества − практически нерастворимые или нерастворимые в воде, неполярные (полисахариды, липиды, нуклеиновые кислоты, большинство белков и др.).

Вода − основная среда протекания большинства химических реакций.

Все реакции в клетке протекают в водных растворах.

Источник водорода и свободного кислорода.

Атом Н* из молекулы H2O используется для синтеза глюкозы (C6H12O6) в процессе фотосинтеза.

Защищает ткани растений и животных от быстрого и сильного повышения температуры.

Испарение сопровождается охлаждением (потоотделение у животных, тепловая одышка у собак, транспирация у растений).

Обеспечивает равномерное распределение тепла по всему организму.

Устраняется риск возникновения локальных «горячих» точек, которые могут послужить причиной повреждения элементов клетки.

Прозрачность.

Обеспечивает возможность фотосинтеза в воде на глубине.

Несжимаемость.

Поддерживает постоянную форму организмов (круглые черви, медузы), обеспечивает тургор (напряжённое состояние оболочек живых клеток), защита развивающегося плода у млекопитающих.

Подвижность молекул.

Обеспечивает транспорт веществ:

- осмос (явление движения жидкости в сторону высокой концентрации веществ), поступление воды в клетку, ( осмотическое давление – это давление под действием которого происходит движение жидкости от клетки к клетке на основании разности концентраций растворов);

- плазмолиз (потеря воды клеткой растения),

- деплазмолиз (возвращение клеток растений из состояния плазмолиза в исходное состояние, характеризующееся нормальным тургором).

Вязкость.

Уменьшает трение – образование слизей и др. смазывающих жидкостей(синовиальная жидкость, плевральная жидкость, слизь).

Высокое поверхностное натяжение.

Обеспечивает адсорбционные процессы:

  • передвижение растворов по сосудам растений против силы тяжести,
  • движение жидкости по капиллярам кровеносной системы,
  • поднятие волы из нижних слоёв почвы при испарении.
  • передвижение мелких организмов по поверхности воды.

Расширение при замерзании (каждая молекула воды способна образовывать четыре водородные связи).

Обеспечивает теплоизоляцию организмов в воде в зимнее время (вода имеет максимальную плотность при +4°С, лёд легче воды и поэтому плавает на её поверхности; самая «тяжелая вода» при +4°, что спасает жизнь водным обитателям зимой).

 

Минеральные соли, их значение

 

диссоциированные на ионы   

в твердом состоянии

катионы+

анионы

Na+, K+,
Ca2+, Mg2+

Cl, HCO3,
HPO42−, H2PO4

Ca3(PO4)2,CaCO3

  • межклеточное вещества
    костной ткани,
  • раковины моллюсков

 

Минеральные соли обеспечивают постоянство внутренней среды и обеспечивают процессы жизнедеятельности:

 

Функция

Значение

Работа буферных систем. 

За счёт буферных систем происходит регуляция заданных параметров кислотно-основного равновесия всех  жидкостных сред организма.

фосфатный буфер

- анионы фосфорной кислоты;

- рН внутриклеточной среды на уровне 6,9 − 7,4 (слабокислая)

бикарбонатный буфер

- анионы угольной кислоты;

- рН внеклеточной среды на уровне 7,4 (нейтральная - слабощелочная)

Активация ферментов.

Активаторы и компоненты ферментов, витаминов и гормонов (свертывание крови).

Структурная.

Источник для синтеза органических молекул или внутреннего и наружного скелета организмов.

Создание мембранных потенциалов клеток.

Внутри клетки преобладают ионы К+, а снаружи − ионы Na+и С1. В результате образуется разность потенциалов внешней и внутренней поверхности мембраны клетки, что лежит в основе возникновения нервного и мышечного возбуждения.

Создание осмотического давления.

Внутри клетки концентрация ионов солей выше, что обеспечивает поступление в клетку воды, создает тургорное давление.

Транспорт веществ.

Разностью концентрации ионов по разные стороны мембраны обусловлен активный перенос веществ через мембрану.

 


Буферные системы — физиологические системы и механизмы, обеспечивающие заданные параметры кислотно-основного равновесия всех жидкостных сред организма.


Изотонический р-р – концентрация раствора = 0,9%, равна концентрации солей в цитоплазме.

Гипотонический р-р – концентрация раствора < 0,9%.

Гипертонический р-р – концентрация раствора > 0,9%.


Контрольные вопросы

 

1. Какие химические элементы преобладают в клетках живых организмов?

2. Какие элементы называются биогенными?

3. По какому принципу все химические элементы разделяют на макроэлементы, микроэлементы, ультрамикроэлементы?

4. Какие элементы относятся к микроэлементам и какова их роль?

5. В чём заключается биологическая роль воды?

6. Какие вещества поддерживают hH клетки на постоянном уровне?


Подумай
 

1. Каково значение микроэлементов для живых организмов? Приведите примеры.

2. Какие процессы жизнедеятельности организмов обеспечивает такое свойство воды, как высокая сила поверхностного натяжения?

3. В живых клетках содержится 70% воды. При замерзании вода может вызвать гибель организмов. Объясните, почему это может произойти. Почему же зимой не погибают растения и хладнокровные животные при охлаждении их тела ниже 0 °С?

4. Почему в жаркую погоду или при работе в горячих цехах для утоления жажды рекомендуют пить минеральную или подсоленную воду?

5. Какие процессы жизнедеятельности организмов обеспечивают такие свойства воды, как высокая удельная теплоёмкость и высокая теплопроводность?


Предыдущий урок
Обмен веществ и превращение энергии в организме
Биохимия
Следующий урок
Обмен веществ и превращение энергии в клетке
Биохимия
  • Свобода и необходимость в деятельности человека

    Обществознание

  • Селекция животных и микроорганизмов

    Биология

  • Частицы. Правописание частиц

    Русский язык

Зарегистрируйся, чтобы присоединиться к обсуждению урока

Добавьте свой отзыв об уроке, войдя на платфому или зарегистрировавшись.

Отзывы об уроке:
Пока никто не оставил отзыв об этом уроке