Химический состав клетки 10 класс


Чтобы посмотреть презентацию с оформлением и слайдами, скачайте ее файл и откройте в PowerPoint на своем компьютере.
Текстовое содержимое слайдов:

Неорганические вещества клетки Автор: Першина О.В.Учитель биологии: ГОУ СОШ №405 Москва. 2012 В природе различают органические и неорганические вещества Тела природы состоят из элементарных химических веществ, классификация, которых дана в периодической системе Менделеева. Других элементов в природе во Вселенной не существует, например Солнце состоит из гелия. (ядерн. р-ция) Ядерный синтез Солнце продуцирует энергию в ходе процесса, который называется ядерным синтезом. Ядерный синтез — это управляемый взрыв в центре Солнца, где температура колеблется от 15 миллионов до 22 миллионов градусов Цельсия. Каждую секунду в недрах Солнца 4 миллиона тонн водорода превращаются в гелий. Мощность светового потока, который при этом излучается, равна мощности 4 триллионов электрических лампочек.Источник: http://www.voprosy-kak-i-pochemu.ru/kak-obrazovalos-solnce/#ixzz1yhDoKSRO Вернадский В. И. разделил вещество на живое и неживое (косное).Живое есть только на планете Земля и то по сравнению с Вселенскими размерами в очень малом, мизерном количестве.Ноосфера – МЫСЛЯЩАЯ ОБОЛОЧКА ЗЕМЛИ Элементарный химический состав живого вещества, клетки Неизвестных, на Земле и в космосе веществ, в клетке не обнаружено.Из 112 химических элементов в клетке обнаружено 60.Из них 24 (27) называются биогенными веществами, то есть выполняют в клетке, какую либо функцию.Остальные видимо попали в организм случайно с пищей, водой, вдыхаемым воздухом.Элементарные химические вещества в организме делят на макроэлементы, микроэлементы, ультрамикроэлементы Элементарный химический состав клетки Макроэлементы 99,9 % составляют от всех веществ 95-98% Н, О, С, N -- так называемые органогенные вещества Н – более 10% О – 65-75% С – 15-20% N – 1,5 –3 % 1,9% остальные К, Са, Nа, F, Cl, Fe, S, Mg в клетке их десятые и сотые доли процента. Микроэлементы – 0,1% В, Вr, Со, Си, Мо, Zi, Wа, J, бор, бром, кобальт, медь, молибден, цинк, ванадий, йодВ клетке они представлены тысячными и миллионными долями процентаОни входят в состав ферментов, гормоном и других активных веществУльтрамикроэлементы U, Ra, Аи, Hg, Ве, Cs, Sеуран, радий, золото, ртуть, бериллий, цезий, селен Их концентрация в клетке более миллионной доли процента Различия в химическом составе между живым и косным веществом, между живой и неживой природой .На атомарном уровне различий между живым и косным веществом, между живой и не живой природой нет. Элементарный состав организмов и среды, в которой они обитают различен.Кремния в почве -33% Кислорода в почве 50%В растениях кремния – 0,15% В растениях кислорода - 70% Некоторые организмы способны избирательно концентрировать в своих телах некоторые химические элементыНапример: Водород (Н) - водорослиРадий (Rа) - ряскаЛитий (Li) - лютикКремний (Si) - злаки, диатомовые водорослиМедь (Си) - моллюски и ракообразныеЖелезо (Fе) - позвоночные Неорганические вещества, входящие в состав клетки. Содержание химических элементов в теле человека: - Назовите химические элементы, составляющие большую часть живых организмов? таблица Неорганические вещества клетки: ВОДА Вода и её роль в клеткеВсе живые организмы в своём составе содержат воду в разном количестве.Так например:в костной ткани ---------- 20%в жировой ткани ---------- 40%в мозге ---------------------- 85%в сухих семенах ---------- 15%в теле медузы ------------- 95%в плодах огурцов --------- 95%в корнях огурцов --------- 60% Вода и её роль в клетке Причины разного количества воды в разных тканях различные. Одна из причин - разная скорость или интенсивность обменных процессов. Например:в эмбрионах -------------- 95%в молодом организме ---- 80%в стареющем организме –60%Без воды человек может прожить 5-6 дней (14 дней). Другие животные дольше, верблюд в активном состоянии, спячка (зимняя, летняя) анабиоз, покой у семян, спора, циста. Вода и её роль в клетке Молекула воды – дипольМолекула воды электронейтральна, но электрический заряд в молекуле расположен не равномерно.Молекулы воды особым образом ориентируются в электрическом поле способны присоединятся к различным молекулам или участкам молекул образую так называемые гидраты.Между молекулами воды могут образовываться водородные связи. Диполь – Н2О Диполь – Н2О Водородные связи Форма кластера удерживается за счёт взаимного притяжения друг к другу молекул, имеющих положительно и отрицательно заряженные полюса. Водородные связи Водородные связи Свойства воды:малые размеры молекулы; полярность молекул;способность образовывать водородные связи друг с другом. В клетках и тканях различают две формы воды - свободную и связанную. Свободная обладает достаточной подвижностью и участвует в основном в транспорте веществ в организме. Связанная может формировать гидратные оболочки ионов и молекул, образовывать коллоидные растворы белков, капиллярно связываться со стенками сосудов. Функции воды: Вода хороший растворитель для полярных веществ.Если энергия притяжения молекул воды, к молекулам какого-либо вещества выше,чем энергия притяжения между молекулами воды, то вещество растворяется. Проверь себя В зависимости от этого различают вещества:(греч. Hidro - вода, philio – люблю, phobos боязнь). Водорастворимые, гидрофильные – соли, щёлочи, кислотыВодонерастворимые, гидрофобные – жироподобные вещества, каучук и амфифильные – фосфолипиды. Из них построена клеточная мембрана. Молекулы сахара (белые кружочки), находящиеся на поверхности кристалла сахара, окружены молекулами воды (темные кружочки). Между молекулами сахара и воды возникают межмолекулярные связи, благодаря которым молекулы сахара отрываются от поверхности кристалла. Молекулы воды, не связанные с молекулами сахара, на рисунке не показаны. Вода – хороший растворитель для полярных веществ. Неполярные вещества, а так же неполярные участки молекул гидрофобны, то есть отталкивают воду, и в её присутствии притягиваются друг к другу. Такие взаимодействия обеспечивают стабильность мембран. Вода служит средой для транспорта различных веществ.Вода участник многих реакций в организме, такие реакции называются реакциями гидролиза lisis – греч. - расщепление. Расщепление белков, углеводов. Фотолиз воды при фотосинтезе. Вода обладает большой теплоёмкостью и теплопроводностью (?)В водоёмах суточные и годовые колебания температур меньше, и идут с меньшей скоростью.При испарении воды расходуется большое количество тепла - терморегуляция животных и растений.Вода играет роль в осмотическом поступлении веществ в клетку и в организм и в поддержании тургора. В суставах вода - смазка.Лёд защищает водоёмы от промерзания.Вода среда обитания животных и растений.  Поверхностное натяжение: обеспечивает движение воды по капиллярам организмов;Плотность льда меньше плотности воды: он не тонет, и водоёмы промерзают сверху вниз (в противном случае реки и озера холодных и умеренных поясов промёрзли бы за зиму насквозь);Необходимый компонент метаболических реакций (фотосинтез, гидролиз); Минеральные соли Минеральные соли в организме могут находиться: Либо в виде ионов, например: катионы – NH3+; К+; Na+; Mg2+; Са2+ анионы – НРО42-; Н2РО4-; Сl-; НСО2-; либо в виде нерастворимых соединений - зубы, кости, раковины моллюсков. Роль солей в живых организмах Поддержание т.н. трансмембранного потенциала. В частности концентрация К+ внутри клетки очень высокая, а Nа+ низкая. В окружающей среде картина обратная. Это поддерживается благодаря работе Nа-К- насоса, который работает с затратами энергии (АТФ). Разность потенциалов обуславливает такие важные процессы, как передача возбуждения по нерву или мышце. Пока клетка жива в ней постоянно поддерживается мембранный потенциал (-40мВт) От наличия анионов НРО42-; Н2РО4-; НСО2 зависят буферные свойства биологических сред. Буферность это способность поддерживать кислотность (рН) растворов на одном уровне, при добавлении кислот или щелочей. (Нейтральная рН 6,9-7,4 для крови рН = 7,4) Осмос От наличия солей зависят осмотические свойства клетки. Рис. «Осмос через полупроницаемую мембрану»Частицы растворителя (синие) способны пересекать мембрану, частицы растворённого вещества (красные) — нет.  Мембрана клетки полупроницаема, т. е. проницаема для воды и непроницаема для многих ионов и других гидрофильных веществ. Если концентрация солей в клетке будет высокой, то вода будет поступать внутрь клетка, обеспечивая тургорное давление. Тургорное давление (лат. turgor —набухание)— внутреннее давление, которое развивается в растительной клетке, когда в нее в результате осмоса входит вода и цитоплазма прижимается к клеточной стенке; это давление препятствует дальнейшему проникновению воды в клетку. Катионы Mg2+; Са2+ являются активаторами ферментов.Остатки фосфорной и серной кислот участвуют в реакциях фосфорилирования и сульфатирования.Соляная кислота (НCl) создаёт кислую среду в желудке. Для чего? Функции некоторых ионов в клеткеNa+, K+передача возбуждения по нерву или мышце.Ca+2, Mg+2активизируют ферментыН2РО4-, НРО42-изменяют активность ферментовHSO4-, SO42-выводят нерастворимые в воде чужеродные вещества Урок 26. Органические вещества, входящие в состав клетки. Органические вещества – соединения, содержащие углерод (кроме карбонатов). Между атомами углерода возникают связи одинарные или двойные, на основе которых формируются углеродные цепочки:линейные: - С – С – С – С – С – С – 2. разветвлённые: - С – С – С – С – С – С – - С – - С - - С - 3. циклические: С - С С – С – С – С – - С С -- -- С – С Органические вещества клетки. Белки. Вспомните определение «жизни» , данные Ф.Энгельсом, Волькштейном. Что можно сказать о роли белков на основании этих определений? (учебник, с. 11)Продолжите заполнять таблицу «Химическая организация клетки».БЕЛКИ – нерегулярные биополимеры, мономерами которых являются 20 аминокислот. Часть белков образует комплексы с молекулами, содержащими серу фосфор, железо, цинк и медь. Молекулярная масса белковых цепей колеблется от нескольких тысяч до нескольких миллионов (в вирусе табачной мозаики – около 40 000 000 молекул); в их состав входят сотни (иногда – сотни тысяч) аминокислотных остатков. Вирус табачной мозаики. Органические вещества клетки. Белки. Пространственная структура аминокислот. Общая формула аминокислот: О H2N – CH – C – OH R Аминогруппа обладает свойствами основания Группа радикал – разная у всех Карбоксильная группа обладает кислотными свойствами Органические вещества клетки. Белки. Структура белка. Органические вещества клетки. Белки. Классификация белков:Простые белки (состоящие только из аминокислот):альбумины (яичный альбумин и сывороточный альбумин крови), глобулины (антитела в крови, фибрин), гистоны, склеропротеины (кератин волос, кожи и перьев, коллаген сухожилий, эластин связок).Сложные белки (включающим небелковый материал): фосфопротеины (казеин молока, вителлин яичного желтка), гликопротеины (плазма крови, муцин), нуклеопротеины (хромосомы и рибосомы), хромопротеины (гемоглобин, фитохром, цитохром), флавопротеины, металлопротеины. В состав молока входит белок казеин. Пользуясь учебником (с. 108 – 109), выпишите функции белков в таблицу. Проверь себя Органические вещества клетки. Углеводы. Углеводы (сахариды) – органические вещества с общей формулой Cn(H2O)m, где n и m – натуральные числа. Название «углеводы» говорит о том, что в их молекулах водород и кислород находятся в том же отношении, что и в воде.В животных клетках содержится небольшое количество углеводов, а в растительных – почти 70 % от общего количества органических веществ. Рисунок 8.1.2.1. Глюкоза. Многообразие моносахаридов. Органические вещества клетки. Углеводы. Полисахариды состоят из моносахаридов. Большие размеры делают их молекулы практически нерастворимыми в воде; они не оказывают влияние на клетку и потому удобны в качестве запасных веществ. При необходимости они могут быть превращены обратно в сахара путём гидролиза. Крахмал (полимер глюкозы) запасается в клетках в виде крахмальных зерен. Эквивалентом крахмала в животном организме является гликоген (у позвоночных он содержится в печени и мышцах). Крахмал и гликоген играют роль резерва пищи и энергии. Целлюлоза - полимером глюкозы. В ней заключено около 50 % углерода, содержащегося в растениях, служит идеальным строительным материалом для стенок растительной клетки. Целлюлоза – ценный источник глюкозы, однако для её расщепления необходим фермент целлюлаза, сравнительно редко встречающийся в природе. Поэтому в пищу целлюлозу употребляют только некоторые животные (например, жвачные). Велико и промышленное значение целлюлозы – из этого вещества изготовляют хлопчатобумажные ткани и бумагу. Органические вещества клетки. Углеводы. Хитин близок к целлюлозе; он встречается у некоторых форм грибов, а также как важный компонент наружного скелета некоторых животных. Камеди и слизи имеют важную защитную функцию в организмах растений и животных. Органические вещества клетки. Углеводы. Продолжите заполнять таблицу «Химическая организация клетки». Органические вещества клетки. Липиды. Липиды - нерастворимые в воде органические вещества. Жирные кислоты имеют общую формулу R∙COOH, где R – атом водорода или радикал типа –CH3. В липидах радикал обычно представлен длинной углеводородной цепью; этот «хвост» гидрофобен, что и определяет плохую растворимость липидов в воде Одним из компонентов оливкового масла является ненасыщенная жирная олеиновая кислота Органические вещества клетки. Липиды. Жиры остаются твёрдыми при 20 °С. Масла находятся при этой температуре в жидкой фазе. Масла включают ненасыщенные жирные кислоты (имеющие одну или несколько двойных связей C=C) , жиры – насыщенные жирные кислоты (без двойных связей). Нейтральные жиры Жиры Масла Продолжите заполнять таблицу «Химическая организация клетки». Органические вещества клетки. Липиды. Фосфолипиды состоят из остатков жирных кислот и фосфорной кислоты. Благодаря наличию полярной фосфатной группы часть молекулы приобретает способность растворяться в воде, другая же часть молекулы остаётся нерастворимой. Из фосфолипидов строятся все плазматические мембраны живых клеток. Воска – сложные эфиры жирных кислот и длинноцепочечных спиртов. Они используются животными и растениями в качестве водоотталкивающего покрытия (пчелиные соты, покрытие перьев птиц, эпидермис некоторых плодов и семян). Урок 27. Органические вещества клетки. Нуклеиновые кислоты. Нуклеиновые кислоты содержат в себе генетический материал всех живых организмов. Выяснение их структуры открыло новую эру в наших знаниях о природе. Составными частями нуклеиновых кислот являются нуклеотиды. Аденин (А), Гуанин (Г) - относятся к классу пуринов. Цитозин (Ц), Тимин (Т; в РНК - Урацил (У) - к пиримидинам. Фосфорная кислота определяет кислотные свойства нуклеиновых кислот. Строение нуклеотида Азотистое основание:Аденин (А) Гуанин (Г)Тимин (Т (Урацил - У)Цитозин (Ц) Пятиуглеродныйсахар:рибоза (РНК),дезоксирибоза(ДНК) сахар Остаток фосфорной кислоты Первая фотография ДНК Двойная спираль ДНК Органические вещества клетки. Нуклеиновые кислоты. Выяснить структуру ДНК удалось в 1953 году английским ученым Д. Уотсону и Ф. Крику. ДНК - две правозакрученные полинуклеотидные цепи, свитые в спираль. Шаг спирали составляет 3,4 нм (по 10 пар оснований в витке), а диаметр витка – 2 нм. Фосфатные группировки находятся снаружи спирали, а азотистые основания – внутри. Органические вещества клетки. ДНК. Самоудвоение ДНК Правило Э. Чаргаффа (А + Т) + (Г + Ц) = 100% в ДНКА = Т, Г = Ц Комплементарность: пары соединяются водородными связями между основаниями в строго определённом порядке: А Т Г Ц Особенности строения АТФ Органические вещества клетки. РНК. Молекула РНК состоит из одной цепи и имеет меньшие размеры. Существует три основных вида РНК: РНК иРНК иРНК иРНК Пользуясь материалом учебника с.111 – 112, выпишите функции нуклеиновых кислот в таблицу «Химическая организация клетки». Органические вещества клетки. Нуклеиновые кислоты. Информационная РНК (и-РНК) является матрицей, которую рибосомы используют при синтезе белка. Её нуклеотидная последовательность комплементарна сообщению, содержащемуся в определённом участке ДНК , т.о. она переносит информацию о структуре белка к его месту синтеза. Транспортные РНК связывает аминокислоты и транспортирует их к месту синтеза белка. Несколько видов р-РНК являются основным компонентом рибосом Уотсон Джеймс Дьюи (06.04.1928, Чикаго), американский биохимик, специалист в области молекулярной биологии, член Национальной АН США (1962), Американской академии искусств и наук (1957), Датской королевской АН (1962). Окончил Чикагский университет (1947). Работал в Копенгагенском университете (1950–51), в Кавендишской лаборатории Кембриджского университета (1951–53 и 1955–56), Калифорнийском технологическом институте (1953–55). С 1956 преподавал биологию в Гарвардском университете (с 1961 профессор). С 1962 консультант президента США по науке. С 1968 директор лаборатории количественной биологии в Колд-Спринг-Харборе (штат Нью-Йорк). Крик Фрэнсис Харри Комптон (08.06.1916, Нортгемптон), английский биофизик, удостоенный в 1962 Нобелевской премии по физиологии и медицине за открытие молекулярной структуры ДНК. Окончил Милл-Хилл-скул и Юниверсити-колледж в Лондоне. В 1953 получил степень доктора философии в Кембриджском университете. В 1937–39 и с 1947 работал в Кембриджском университете. Во время Второй мировой войны был сотрудником научного отдела Адмиралтейства, участвовал в создании магнитных мин. В 1953–54 работал в Бруклинском политехническом институте (Нью-Йорк) в рамках программы по изучению структуры белков, в 1962 – в Лондонском университете. Химическая организация клетки Химические соединения, содержащиеся в живых организмах (в % на сырую массу) Вода (75 – 85) Органические вещества Минеральные соли (1 – 1,5) Неорганические вещества Низкомолекулярные орг. вещества (0,1-0,5) Нуклеиновые кислоты (1 -2) Жиры (1 – 5) Углеводы (0,2 – 2,0) Белки (10 -20)

Приложенные файлы


Добавить комментарий