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 организма (белки, липиды, углеводы

Биохимия

Химический состав организма (белки, липиды, углеводы)

План урока

  • Неорганические вещества в клетке
  • Белки. Строение и функции
  • Липиды. Строение и функции
  • Углеводы. Строение и функции

Цели урока

  • Уметь: описывать неорганические вещества, определять их биологическую роль, характеризовать: белки, липиды, углеводы
  • Знать: химические элементы, образующие живое вещество

Разминка

  • Какие химические вещества находятся в клетке?
  • На какие группы делятся все химические вещества в клетке?

Неорганические вещества в клетке

 

Наш организм состоит только из тех компонентов, которые поступают в него с пищей животного и растительного происхождения. Поступившие питательные вещества – это источники энергии, которая высвобождается при их сгорании, а также пластический материал, столь необходимый для построения и обновления клеток и тканей.

 

Клетки всех живых организмов сходны по химическому составу. В них обнаружено около 80 химических элементов, которые по количественному содержанию в живом веществе делятся на три группы: макроэлементы, на долю которых приходится более 99% содержимого организма; микроэлементы, доля которых составляет 0,1%; ультрамикроэлементы - менее 0,01%.

Рис.1. Содержание некоторых химических элементов в клетке Рис.1. Содержание некоторых химических элементов в клетке

Макроэлементы  делят на две группы. К первой относят кислород, углерод, водород, азот, на которые в сумме приходится около 98% массы клетки. Из кислорода и водорода состоит вода; углерод, кислород и водород присутствуют во всех

органических соединениях клетки, а азот входит в любую белковую молекулу. Вторую группу составляют кальций, фосфор, калий, натрий, хлор, сера, железо, магний, сумма которых составляет 1,9%. Несмотря на небольшое количество, они играют важную роль в жизнедеятельности организма, и недостаток или отсутствие любого из них может привести к заболеваниям.

 

Основные  микроэлементы  это медь, цинк, йод, фтор, марганец, никель, кобальт. Они входят в состав биологически активных веществ — ферментов, витаминов и гормонов.

 

Роль большинства  ультрамикроэлементов  в организме до сих пор не выяснена. К ним относятся золото, серебро, бром, селен, мышьяк, бор и др.

 

Все химические соединения в клетке делят на неорганические и органические. К неорганическим относят воду и минеральные соли

 

Вода (Н20) — это самое распространённое в живых организмах неорганическое соединение. Её содержание колеблется в широких пределах: в клетках эмали зубов вода составляет но массе около 10%, а в клетках развивающегося зародыша — более 90%. Количество воды в клетке указывает на степень ее физиологической активности. Это обусловлено, в первую очередь, тем, что все биохимические реакции в клетке осуществляются в водном растворе.

 

Благодаря полярности своих молекул вода является очень хорошим растворителем. Она легко растворяет ионные соединения (соли, кислоты, основания). Хорошо растворяются в воде и некоторые не ионные, но полярные соединения, т.е. соединения, в молекуле которых присутствуют заряженные (полярные) группы, например сахара, простые спирты, аминокислоты. 

 

Вещества, хорошо растворимые в воде, называются  гидрофильными . Вещества, плохо или вовсе нерастворимые в воде, называются  гидрофобными . К ним относятся жиры, нуклеиновые кислоты, некоторые белки. Такие вещества могут образовывать с водой поверхности раздела, на которых протекают многие химические реакции. Следовательно, тот факт, что вода не растворяет неполярные вещества, для живых организмов также очень важен.

 

Рис.2. Основные группы органических веществ в клетке Рис.2. Основные группы органических веществ в клетке

Минеральные вещества  составляют около 1,5% массы клетки, чаще они являются солями серной, фосфорной и соляной кислот. Химические элементы в виде ионов входят в состав самых разных веществ, участвуя в реакциях, происходящих в клетках и организме. Например, калий, натрий и хлор обеспечивают возбудимость клетки; фосфор входит в состав всех костей и зубов; железо —

компонент гемоглобина, магний — хлорофилла; йод входит в состав гормонов щитовидной железы; сера — компонент некоторых аминокислот; марганец и железо необходимы для процессов фотосинтеза и т.  д

К органическим веществам относятся углеводы, липиды, белки, нуклеотиды, нуклеиновые кислоты, витамины

 

Белки. Строение и функции


Белки  - полимеры, состоящие из аминокислот, связанных между собой пептидной связью.


Рис.3. Схема строения мономера и полимера Рис.3. Схема строения мономера и полимера

В пищеварительном тракте белки расщепляются до аминокислот и простейших полипептидов, из которых в дальнейшем клетками различных тканей и органов, в частности печени, синтезируются специфические для них белки. Синтезированные белки используются для восстановления разрушенных и роста новых клеток, синтеза ферментов и гормонов.

В строении молекулы белка различают:

Рис.4. Структуры белка Рис.4. Структуры белка

 

  1. первичную структуру — последовательность аминокислотных остатков;
  2. вторичную структуру — как правило, это спиральная структура, удерживаемая множеством водородных связей, возникающих между находящимися близко друг от друга С=О- и NH-группами;
  3. третичную структуру — это пространственная конфигурация, напоминающая компактную глобулу, которая поддерживается ионными, водородными и ди сульфидными (S=S) связями;
  4. четвертичную структуру, образующуюся при взаимодействии нескольких глобул (например, молекула гемоглобина состоит из четырёх таких субъединиц).

Утрата белковой молекулой своей структуры называется  денатурацией ; она может быть вызвана высокой температурой, обезвоживанием, облучением и другими сильными воздействиями. Если при денатурации первичная структура не разрушилась, то при восстановлении нормальных условий, свойственная белку конфигурация самостоятельно не восстанавливается, для этого необходима работа особых ферментов.

 

Функции белков:

 

  1. Основной строительный материал в организме.
  2. Являются переносчиками витаминов, гормонов, жирных кислот и др. веществ.
  3. Обеспечивают нормальное функционировании иммунной системы.
  4. Обеспечивают состояние "аппарата наследственности".
  5. Являются катализаторами всех биохимических метаболических реакций организма.

Вне зависимости от видоспецифичности все многообразные белковые структуры содержат в своём составе всего 20 аминокислот.

 

Различают  заменимые аминокислоты (синтезируются в организме) и  незаменимые аминокислоты (не могут синтезироваться в организме, а поэтому должны поступать в организм в пищей). К незаменимым аминокислотам относятся: валин, изолейцин, лейцин, лизин, метионин, треонин, триптофан, фенилаланин.

 

Недостаток незаменимых аминокислот в пище приводит к нарушениям белкового обмена.

 

Заменимые аминокислоты также необходимы для жизнедеятельности человека, но они могут синтезироваться и в самом организме из продуктов обмена углеводов и липидов. К ним относятся гликокол, аланин, цистеин, глутаминовая и аспарагиновая кислоты, тирозин, пролин, серин, глицин; условно заменимые — аргинин и гистидин.

 

Белки, содержащие полный набор незаменимых аминокислот, называются полноценными и имеют максимальную биологическую ценность (мясо, рыба, яйца, икра, молоко, грибы, картофель).

 

Белки, в которых нет хотя бы одной незаменимой аминокислоты или если они содержатся в недостаточных количествах называются неполноценными (растительные белки). В связи с этим для удовлетворения потребности в аминокислотах наиболее рациональной является разнообразная пища с преобладанием белков животного происхождения.

 

Кроме основной функции белков - белки как пластический материал, он может использоваться и как источник энергии при недостатке других веществ (углеводов и жиров). При окислении 1 г белка освобождается около 17,6 кДж.

 

Липиды. Строение и функции


Жиры (липиды) - органические соединения, состоящие из глицерина и жирных кислот.


Функции жиров в организме:

 

  1. Являются важнейшим источником энергии. При окислении 1 г вещества выделяется максимальное по сравнению с окислением белков и углеводов количество энергии. За счёт окисления нейтральных жиров образуется 50% всей энергии в организме;
  2. Являются компонентом структурных элементов клетки — ядра, цитоплазмы, мембраны;
  3. Депонированные в подкожной клетчатке, предохраняют организм от потерь тепла, а окружающие внутренние органы — от механических повреждений.

 

Жиры, как энергетический материал используется главным образом при выполнении длительной физической работы умеренной и средней интенсивности (работа в режиме аэробной производительности организма). В начале мышечной деятельности используются преимущественно углеводы, но по мере уменьшения их запасов начинается окисление жиров.

 

Обмен липидов тесно связан с обменом белков и углеводов. Поступающие в избытке в организм углеводы и белки превращаются в жир. При голодании жиры, расщепляясь, служат источником углеводов.

 

Суточная потребность в жирах - 25-30% от общего числа калорий. Суточная потребность незаменимых жирных кислот около 10 г.

 

Углеводы. Строение и функции


Углеводы  - органические соединения, содержащиеся во всех тканях организма в свободном виде в соединениях с липидами и белками и являющиеся основным источникам энергии.


Функции углеводов в организме:

 

  1. Являются непосредственным источником энергии для организма.
  2. Участвуют в пластических процессах метаболизма.
  3. Входят в состав протоплазмы, субклеточных и клеточных структур, выполняют опорную функцию для клеток.

 

Углеводы делят на 3 основных класса: моносахариды, дисахариды и полисахариды.


Моносахариды  - углеводы, которые не могут быть расщеплены до более простых форм (глюкоза, фруктоза).

 

Дисахариды  - углеводы, которые при гидролизе дают две молекулы моносахаров (сахароза, лактоза).

 

Полисахариды  - углеводы, которые при гидролизе дают более шести молекул моносахаридов (крахмал, гликоген, целлюлоза).


На углеводы должно приходиться до 50 – 60% энергоценности пищевого рациона.

 

В пищеварительном тракте полисахариды (крахмал, гликоген; клетчатка и пектин в кишечнике не перевариваются ) и дисахариды под влиянием ферментов подвергаются расщеплению до моносахаридов (глюкоза и фруктоза) которые в тонком кишечнике всасываются в кровь. Значительная часть моносахаридов поступает в печень и в мышцы и служат материалом для образования гликогена.

 

В печени и мышцах гликоген откладывается в резерв. По мере необходимости гликоген мобилизуется из депо и превращается в глюкозу, которая поступает к тканям и используется ими в процессе жизнедеятельности.


Контрольные вопросы

 

  1. Какие макро- и микроэлементы входят в состав клеток живых организмов?
  2. Какую роль играет вода в клетке?
  3. Какие вещества относятся к органическим?
  4. Что такое мономеры?
  5. Какие функции выполняет белок в клетке?
  6. Что такое денатурация?


Выводы

К неорганическим веществам относят воду и минеральные соли. К органическим веществам относятся углеводы, липиды, белки, нуклеотиды, нуклеиновые кислоты, витамины. Белки — полимеры аминокислот, соединённых пептидными связями. Белки обеспечивают в организме множество жизненных функций. Липиды образованы глицерином и жирными кислотами, они выполняют в организме строительную, запасающую, регуляторную, защитную функции, функцию теплоизоляции и некоторые другие. Углеводы (сахара) являются основными источниками энергии.

Предыдущий урок
Химический состав организма (нуклеиновые кислоты и АТФ)
Биохимия
Следующий урок
Обмен веществ и энергии: энергетический обмен
Биохимия
  • Образование, наука, культура

    История

  • Наивысший подъём революции. Складывание многопартийности. Завершающий период революции. I и II Государственная дума

    История

  • Одномерные массивы целых чисел. Описание, заполнение, вывод массива

    Информатика

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