[[pictureof]]

Вам нужны консультации по Биологии по Skype?
Если да, подайте заявку. Стоимость договорная.
Чтобы закрыть это окно, нажмите "Нет".

Укажите реальные данные, иначе мы не сможем с вами связаться!

Глава №2
Молекулярно-генетический уровень организации жизни

1 Урок №2
Химический состав живого. Вода и минеральные вещества.
Липиды и углеводы.


Неорганические вещества клетки

Вода
составляет 70–80% массы клетки
Минеральные соли
составляют 1–1,5% общей массы клетки
  • Придаёт клетке упругость и объём
  • Универсальный растворитель
  • Водные растворы образуют внутреннюю среду клетки
  • Средство транспорта для растворённых веществ в клетку и из неё
  • Служит средой, в которой протекают химические реакции
  • Является ускорителем многих химических процессов
  • Обеспечивает теплоёмкость
  • Обладает высокой теплопроводностью
  • Участвует в терморегуляции живых организмов
  • Присутствуют в виде ионов или твёрдых нерастворимых солей
  • Создают кислую или щелочную реакцию среды
  • Ca2+ входит в состав костей и зубов, участвует в свёртывании крови
  • K+ и Na+ обеспечивают раздражимость клеток
  • Cl входит в состав желудочного сока
  • Mg2+ содержится в хлорофилле
  • I компонент тироксина (гормона щитовидной железы)
  • Fe2+ входит в состав гемоглобина
  • Cu, Mn, B участвуют в кроветворении, фотосинтезе, влияют на рост растений

Проверь себя сам


Дополнительная информация:

meta content=text/html; charset=utf-8 http-equiv=Content-Type /meta content=Word.Document name=ProgId /meta content=Microsoft Word 11 name=Generator /meta content=Microsoft Word 11 name=Originator /link href=file:///C:\DOCUME~1\User\LOCALS~1\Temp\msohtml1\01\clip_filelist.xml rel=File-List /!--[if gte mso 9]xml o:OfficeDocumentSettings o:RelyOnVML/ o:AllowPNG/ /o:OfficeDocumentSettings /xml![endif]--!--[if gte mso 9]xml w:WordDocument w:ViewNormal/w:View w:Zoom0/w:Zoom w:PunctuationKerning/ w:ValidateAgainstSchemas/ w:SaveIfXMLInvalidfalse/w:SaveIfXMLInvalid w:IgnoreMixedContentfalse/w:IgnoreMixedContent w:AlwaysShowPlaceholderTextfalse/w:AlwaysShowPlaceholderText w:Compatibility w:BreakWrappedTables/ w:SnapToGridInCell/ w:WrapTextWithPunct/ w:UseAsianBreakRules/ w:DontGrowAutofit/ /w:Compatibility /w:WordDocument /xml![endif]--!--[if gte mso 9]xml w:LatentStyles DefLockedState=false LatentStyleCount=156 /w:LatentStyles /xml![endif]--style lt;!-- /* Style Definitions */ p.MsoNormal, li.MsoNormal, div.MsoNormal {mso-style-parent:quot;quot;; margin:0cm; margin-bottom:.0001pt; mso-pagination:widow-orphan; font-size:10.0pt; font-family:quot;Times New Romanquot;; mso-fareast-font-family:quot;Times New Romanquot;;} @page Section1 {size:612.0pt 792.0pt; margin:2.0cm 42.5pt 2.0cm 3.0cm; mso-header-margin:36.0pt; mso-footer-margin:36.0pt; mso-paper-source:0;} div.Section1 {page:Section1;} --gt; /style!--[if gte mso 10] style /* Style Definitions */ table.MsoNormalTable {mso-style-name:Обычная таблица; mso-tstyle-rowband-size:0; mso-tstyle-colband-size:0; mso-style-noshow:yes; mso-style-parent:; mso-padding-alt:0cm 5.4pt 0cm 5.4pt; mso-para-margin:0cm; mso-para-margin-bottom:.0001pt; mso-pagination:widow-orphan; font-size:10.0pt; font-family:Times New Roman; mso-ansi-language:#0400; mso-fareast-language:#0400; mso-bidi-language:#0400;} /style ![endif]-- p style=text-indent: 27pt; class=MsoNormalspan style=font-size: 14pt;В клетке находится около 70 элементов периодической системы элементов Менделеева, 24 из них присутствуют во всех типах клеток:o:p/o:p/span/p p style=text-indent: 27pt; class=MsoNormalspan style=font-size: 14pt;макроэлементы — Н, О, N, С;o:p/o:p/span/p p style=text-indent: 27pt; class=MsoNormalspan style=font-size: 14pt;микроэлементы — Mg, Na, Ca, Fe, К, Р, Cl, S;o:p/o:p/span/p p style=text-indent: 27pt; class=MsoNormalspan style=font-size: 14pt;ультрамикроэлементы — Zn, Cu, I, F, Мп, Со, Si и др.o:p/o:p/span/p p class=MsoNormalspan style=font-size: 14pt;Сходство в строении и химическом составе у разных клеток свидетельствует о единстве их происхождения. br //span/pmeta content=text/html; charset=utf-8 http-equiv=Content-Type /meta content=Word.Document name=ProgId /meta content=Microsoft Word 11 name=Generator /meta content=Microsoft Word 11 name=Originator /link href=file:///C:\DOCUME~1\User\LOCALS~1\Temp\msohtml1\01\clip_filelist.xml rel=File-List /link href=file:///C:\DOCUME~1\User\LOCALS~1\Temp\msohtml1\01\clip_editdata.mso rel=Edit-Time-Data /!--[if !mso] style v\:* {behavior:url(#default#VML);} o\:* {behavior:url(#default#VML);} w\:* {behavior:url(#default#VML);} .shape {behavior:url(#default#VML);} /style ![endif]--!--[if gte mso 9]xml o:OfficeDocumentSettings o:RelyOnVML/ o:AllowPNG/ /o:OfficeDocumentSettings /xml![endif]--!--[if gte mso 9]xml w:WordDocument w:ViewNormal/w:View w:Zoom0/w:Zoom w:PunctuationKerning/ w:ValidateAgainstSchemas/ w:SaveIfXMLInvalidfalse/w:SaveIfXMLInvalid w:IgnoreMixedContentfalse/w:IgnoreMixedContent w:AlwaysShowPlaceholderTextfalse/w:AlwaysShowPlaceholderText w:Compatibility w:BreakWrappedTables/ w:SnapToGridInCell/ w:WrapTextWithPunct/ w:UseAsianBreakRules/ w:DontGrowAutofit/ /w:Compatibility /w:WordDocument /xml![endif]--!--[if gte mso 9]xml w:LatentStyles DefLockedState=false LatentStyleCount=156 /w:LatentStyles /xml![endif]--style lt;!-- /* Style Definitions */ p.MsoNormal, li.MsoNormal, div.MsoNormal {mso-style-parent:quot;quot;; margin:0cm; margin-bottom:.0001pt; mso-pagination:widow-orphan; font-size:10.0pt; font-family:quot;Times New Romanquot;; mso-fareast-font-family:quot;Times New Romanquot;;} @page Section1 {size:612.0pt 792.0pt; margin:2.0cm 42.5pt 2.0cm 3.0cm; mso-header-margin:36.0pt; mso-footer-margin:36.0pt; mso-paper-source:0;} div.Section1 {page:Section1;} --gt; /style!--[if gte mso 10] style /* Style Definitions */ table.MsoNormalTable {mso-style-name:Обычная таблица; mso-tstyle-rowband-size:0; mso-tstyle-colband-size:0; mso-style-noshow:yes; mso-style-parent:; mso-padding-alt:0cm 5.4pt 0cm 5.4pt; mso-para-margin:0cm; mso-para-margin-bottom:.0001pt; mso-pagination:widow-orphan; font-size:10.0pt; font-family:Times New Roman; mso-ansi-language:#0400; mso-fareast-language:#0400; mso-bidi-language:#0400;} /style ![endif]--span style=font-size: 10pt; font-family: arial;v:shapetype stroked=f filled=f path=m@4@5l@4@11@9@11@9@5xe o:preferrelative=t o:spt=75 coordsize=21600,21600 id=_x0000_t75 v:stroke joinstyle=miter v:formulas v:f eqn=if lineDrawn pixelLineWidth 0 v:f eqn=sum @0 1 0 v:f eqn=sum 0 0 @1 v:f eqn=prod @2 1 2 v:f eqn=prod @3 21600 pixelWidth v:f eqn=prod @3 21600 pixelHeight v:f eqn=sum @0 0 1 v:f eqn=prod @6 1 2 v:f eqn=prod @7 21600 pixelWidth v:f eqn=sum @8 21600 0 v:f eqn=prod @7 21600 pixelHeight v:f eqn=sum @10 21600 0nbsp;/v:f v:path o:connecttype=rect gradientshapeok=t o:extrusionok=f o:lock aspectratio=t v:ext=edit /o:lockv:shape style=width: 384pt; height: 4in; type=#_x0000_t75 id=_x0000_i1025 v:imagedata o:href=http://www.home-edu.ru/user/uatml/00000538/cito1/image/xim.jpg src=file:///C:\DOCUME~1\User\LOCALS~1\Temp\msohtml1\01\clip_image001.jpg /v:imagedata/v:shape/v:path/v:f/v:f/v:f/v:f/v:f/v:f/v:f/v:f/v:f/v:f/v:f/v:formulas/v:stroke/v:shapetype/span
Химический состав клетки. В клетке находится около 70 элементов периодической системы элементов Менделеева, 24 из них присутствуют во всех типах клеток: макроэлементы — Н, О, N, С; микроэлементы — Mg, Na, Ca, Fe, К, Р, Cl, S; ультрамикроэлементы — Zn, Cu, I, F, Мп, Со, Si и др. Сходство в строении и химическом составе у разных клеток свидетельствует о единстве их происхождения. 1. Макроэлементы. Они составляют основную массу вещества клетки. На их долю приходится около 99% всей массы клетки. Особенно высока концентрация четырех элементов: кислорода, углерода, азота и водорода (98% всех макроэлементов). К макроэлементам относят также элементы, содержание которых в клетке исчисляется десятыми и сотыми долями процента. Это, например, такие элементы, как калий, магний, натрий, кальций, железо, сера, фосфор, хлор. 2. Микроэлементы. К ним относятся преимущественно ионы тяжелых металлов, входящие в состав ферментов, гормонов и других жизненно важных веществ. В организме эти элементы содержатся в очень небольших количествах: от 0,001 до 0,000001%; в числе таких элементов бор, кобальт, медь, молибден, цинк, ванадий, йод, бром и др. 3. Ультрамикроэлементы. Концентрация их не превышает 0,000001%. К ним относятся уран, радий, золото, ртуть, бериллий, цезий, селен и другие редкие элементы. Роль ряда ультра микроэлементов в организме еще не уточнена или даже неизвестна (мышьяк). При недостатке этих элементов могут нарушаться обменные процессы. Молекулярный состав клетки сложен и разнороден. Неорганические соединения — вода и минеральные вещества — встречаются также в неживой природе; другие — органические соединения (углеводы, жиры, белки, нуклеиновые кислоты и др.) — характерны только для живых организмов. Основные положения. 1. Качественный состав элементов, образующих неживую и живую материю, во многом сходны. 2. Шесть основных элементов - H, O, N, C, S, Р - называют биоэлементами, отмечая их вклад в образование органических молекул. 3. Вода образует основу внутренней среды живых организмов. 4. Катионы и анионы растворимых солей формируют буферные системы клетки, предотвращая колебания pH внутренней среды. В клетке находится около 70 элементов периодической системы элементов Менделеева, 24 из них присутствуют во всех типах клеток: макроэлементы — Н, О, N, С; микроэлементы — Mg, Na, Ca, Fe, К, Р, Cl, S; ультрамикроэлементы — Zn, Cu, I, F, Мп, Со, Si и др. Сходство в строении и химическом составе у разных клеток свидетельствует о единстве их происхождения.
Свойства воды и ее роль в клетке:

Свойства воды и ее роль в клетке:

На первом месте среди веществ клетки стоит вода. Она составляет около 80% массы клетки. Вода важна для живых организмов вдвойне, ибо она необходима не только как компонент клеток, но для многих и как среда обитания.

1. Вода определяет физические свойства клетки - ее объем, упругость.

2. Многие химические процессы протекают только в водном растворе.

3. Вода - хороший растворитель: многие вещества поступают в клетку из внешней среды в водном растворе, и в водном же растворе отработанные продукты выводятся из клетки.

4. Вода обладает высокой теплоемкостью и теплопроводностью.

5. Вода обладает уникальным свойством: при охлаждении ее от +4 до 0 градусов, она расширяется. Поэтому лед оказывается легче жидкой воды и остается на ее поверхности. Это очень важно для организмов, обитающих в водной среде.

6. Вода может быть хорошим смазочным материалом.

Биологическая роль воды определяется малыми размерами ее молекул, их полярностью и способностью соединяться друг с другом водородными связями.

Биологические функции воды:

транспортная. Вода обеспечивает передвижение веществ в клетке и организме, поглощение веществ и выведение продуктов метаболизма. В природе вода переносит продукты жизнедеятельности в почвы и к водоемам.

метаболическая. Вода является средой для всех биохимических реакций, донором электронов при фотосинтезе; она необходима для гидролиза макромолекул до их мономеров.

вода участвует в образовании смазывающих жидкостей и слизей, секретов и соков в организме.

За очень немногими исключениями (кость и эмаль зуба), вода является преобладающим компонентом клетки. Вода необходима для метаболизма (обмена) клетки, так как физиологические процессы происходят исключительно в водной среде. Молекулы воды участвуют во многих ферментативных реакциях клетки. Например, расщепление белков, углеводов и других веществ происходит в результате катализируемого ферментами взаимодействия их с водой. Такие реакции называются реакциями гидролиза.

Вода служит источником ионов водорода при фотосинтезе. Вода в клетке находится в двух формах: свободной и связанной. Свободная вода составляет 95% всей воды в клетке и используется главным образом как растворитель и как дисперсионная среда коллоидной системы протоплазмы. Связанная вода, на долю которой приходится всего 4% всей воды клетки, непрочно соединена с белками водородными связями.

Из-за асимметричного распределения зарядов молекула воды действует как диполь и потому может быть связана как положительно, так и отрицательно заряженными группами белка. Дипольным свойством молекулы воды объясняется способность ее ориентироваться в электрическом поле, присоединяться к различным молекулам и участкам молекул, несущим заряд. В результате этого образуются гидраты

Благодаря своей высокой теплоемкости вода поглощает тепло и тем самым предотвращает резкие колебания температуры в клетке. Содержание воды в организме зависит от его возраста и метаболической активности. Оно наиболее высоко в эмбрионе (90% ) и с возрастом постепенно уменьшается. Содержание воды в различных тканях варьируется в зависимости от их метаболической активности. Например, в сером веществе мозга воды до 80%, а в костях до 20%. Вода — основное средство перемещения веществ в организме (ток крови, лимфы, восходящие и нисходящие токи растворов по сосудам у растений) и в клетке. Вода служит «смазочным» материалом, необходимым везде, где есть трущиеся поверхности (например, в суставах). Вода имеет максимальную плотность при 4°С. Поэтому лед, обладающий меньшей плотностью, легче воды и плавает на ее поверхности, что защищает водоем от промерзания. Это свойство воды спасает жизнь многим водным организмам.
Минеральные соли
Минеральные соли

Большая часть неорганических веществ в клетке находится в виде солей — либо диссоциированных на ионы, либо в твердом состоянии. Из катионов важны К+ , Na+ , Са2-, Mg2+, а из анионов H2PO4-, Cl-, НС03-.

Концентрация различных ионов неодинакова в различных частях клетки и особенно в клетке и окружающей среде. Так, концентрация ионов натрия всегда во много раз выше во внеклеточной среде, чем в клетке, а ионы калия и магния концентрируются в значительно большем количестве внутри клетки. От концентрации солей внутри клетки зависят буферные свойства цитоплазмы, т.е. способность клетки сохранять определенную концентрацию водородных ионов.

В водном растворе они диссоциируют с образованием катиона металла и аниона кислотного остатка.

Клетка избирательно поглощает необходимые ей ионы из окружающей среды. Это, в частности, приводит к тому, что концентрация ионов на внешней поверхности клетки отличается от их концентрации на внутренней поверхности.

Вещества

Местонахождение и преобразование

Свойства

Соединения азота

В клетках растений ионы аммония и нитратов восстанавливаются и включаются в синтез аминокислот. У животных аминокислоты идут на построение собственных белков. При отмирании организмов включаются вкруговорот веществ в форме свободного азота.

Входят в состав белков, аминокислот, нуклеиновых кислот (ДНК, РНК) и АТФ

Соединения фосфора

Соли фтора- 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, АТФ, ферментов тканей (костной)

Соединения калия

Калий содержится во всех клетках в виде ионов калия, концентрация которых намного выше, чем в окружающей среде. После отмирания возвращается в окружающую среду в виде ионов калия.

"Калиевый насос" клетки способствует проникновению через мембрану. Активизирует жизнедеятельность клетки, проведение возбуждения и импульсов.

Соединения кальция

Кальций содержится в клетках в виде ионов и кристаллов солей.

Образует межклеточное вещество и кристаллы в клетках растений. Входит в состав костей, раковин, известковых скелетов

Углеводы и липиды.
Липиды. Углеводы.

Кроме неорганических веществ и их ионов все клеточные структуры также состоят из органических соединений— белков, липидов, углеводов и нуклеиновых кислот.

Углеводы и липиды.

Углеводы (сахара) —биоорганические соединения углерода и воды, входящие в состав всех живых организмов: Общая формула— Сn (Н2О)n.

Растворимые в воде углеводы.

Моносахариды:

глюкоза— основной источник энергии для клеточного дыхания;

фруктоза — составная часть нектара цветов и фруктовых соков;

рибоза и дезоксирибоза — структурные элементы нуклеотидов, являющихся мономерами РНК и ДНК;

Дисахариды :

сахароза (глюкоза + фруктоза) — основной продукт фотосинтеза, транспортируемый в растениях;

лактоза (глюкоза-Н галактоза)— входит в состав молока млекопитающих;

мальтоза (глюкоза + глюкоза) — источник энергии в прорастающих семенах.

Функции растворимых углеводов: транспортная, защитная, сигнальная, энергетическая.

Не растворимые в воде углеводы:

- крахмал - смесь двух полимеров: амилозы и амилопектина. Разветвленная спирализованная молекула, служащая запасным веществом в тканях растений;

- целлюлоза (клетчатка) — полимер, состоящий из нескольких прямых параллельных цепей, соединенных водородными связями. Такая структура препятствует проникновению воды и обеспечивает устойчивость целлюлозных оболочек растительных клеток;

- хитин — основной структурный элемент покровов членистоногих и клеточных стенок грибов;

- гликоген — запасное вещество животной клетки. Мономером является а-глюкоза.

Функции нерастворимых углеводов: структурная, запасающая, энергетическая, защитная.

Липиды — органические соединения, большинство которых являются сложными эфирами глицерина и жирных кислот.

Нерастворимы в воде, но растворимы в неполярных растворителях. Присутствуют во всех клетках. Липиды состоят из атомов водорода, кислорода и углерода.

Виды липидов : жиры, воска, фосфолипиды, стероиды.

Функции липидов :

- запасающая— жиры откладываются в запас в тканях позвоночных животных;

- энергетическая— половина энергии, потребляемой клетками позвоночных животных в состоянии покоя, образуется в результате окисления жиров. Жиры используются и как источник воды

- защитная — подкожный жировой слой защищает организм от механических повреждений;

- структурная — фосфолипиды входят в состав клеточных мембран;

- теплоизоляционная — подкожный жир помогает сохранить тепло;

- электроизоляционная — миелин, выделяемый клетками Шванна, изолирует некоторые нейро­ны, что во много раз ускоряет передачу нервных импульсов;

- питательная— желчные кислоты и витамин D образуются из стероидов;

- смазывающая— воска покрывают кожу, шерсть, перья и предохраняют их от воды. Восковым налетом покрыты листья многих расте­ний, воск используется в строительстве пчели­ных сот;

- гормональная — гормон надпочечников — кортизон — и половые гормоны имеют липидную природу. Их молекулы не содержат жирных кислот.