Contenido de elementos en una celda. Elementos químicos en las células de los organismos vivos.

Boldyreva Lyubov Gimnasio de grado 9B "Perspectiva" g.o. Sámara

Presentación para una lección de química general sobre el tema “Elementos químicos”. Se puede utilizar en lecciones de biología.

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Elementos químicos en las células de los organismos vivos.

Según el contenido de la celda, se pueden distinguir tres grupos de elementos. El primer grupo incluye oxígeno, carbono, hidrógeno y nitrógeno. Representan casi el 98% de la composición total de la célula. El segundo grupo incluye potasio, sodio, calcio, azufre, fósforo, magnesio, hierro y cloro. Su contenido en la celda es décimas y centésimas de porcentaje. Los elementos de estos dos grupos se clasifican como macroelementos. MACROELEMENTOS

Microelementos El resto de elementos, representados en la celda por centésimas y milésimas de porcentaje, se incluyen en el tercer grupo. Estos son microelementos.

En la celda no se encontraron elementos exclusivos de la naturaleza viva. Todos los elementos químicos enumerados también forman parte de la naturaleza inanimada. Esto indica la unidad de la naturaleza viva e inanimada. Una deficiencia de cualquier elemento puede provocar enfermedades e incluso la muerte del organismo, ya que cada elemento juega un papel específico. Los macroelementos del primer grupo forman la base de los biopolímeros: proteínas, carbohidratos, ácidos nucleicos y lípidos, sin los cuales la vida es imposible. El azufre forma parte de algunas proteínas, el fósforo forma parte de los ácidos nucleicos, el hierro forma parte de la hemoglobina y el magnesio forma parte de la clorofila. El calcio juega un papel importante en el metabolismo.

Sales minerales Algunos de los elementos químicos contenidos en la célula forman parte del materia organica- sales minerales y agua. Las sales minerales se encuentran en la célula, por regla general, en forma de cationes (K +, Na +, Ca2+, Mg2+) y aniones (HPO42-, H2PO4-, Cl -, HCO3), cuya proporción determina la acidez. del medio ambiente, que es importante para la vida de las células.

Agua De las sustancias inorgánicas de la naturaleza viva, el agua juega un papel muy importante. *La vida es imposible sin agua. Constituye una masa significativa de la mayoría de las células. Las células del cerebro y de los embriones humanos contienen mucha agua: más del 80% de agua; en las células del tejido adiposo, solo el 40%. A medida que envejecemos, el contenido de agua en las células disminuye. Muere una persona que ha perdido el 20% de agua. Propiedades únicas El agua determina su papel en el cuerpo. Participa en la termorregulación, provocada por la alta capacidad calorífica del agua - consumo gran cantidad energía cuando se calienta.

¿Qué determina la alta capacidad calorífica del agua? En una molécula de agua, un átomo de oxígeno está unido covalentemente a dos átomos de hidrógeno. La molécula de agua es polar porque el átomo de oxígeno tiene una carga parcialmente negativa y los dos átomos de hidrógeno tienen cada uno una carga parcialmente positiva. Se forma un enlace de hidrógeno entre el átomo de oxígeno de una molécula de agua y el átomo de hidrógeno de otra molécula. Los enlaces de hidrógeno proporcionan la conexión de una gran cantidad de moléculas de agua. Cuando se calienta el agua, una parte importante de la energía se gasta en romper los enlaces de hidrógeno, lo que determina su alta capacidad calorífica.

Sustancias hidrófilas En relación con el agua, todas las sustancias celulares se dividen en hidrófilas e hidrófobas. Las sustancias hidrófilas son sustancias que se disuelven en agua. Estos incluyen compuestos iónicos (por ejemplo, sales) y algunos compuestos que no producen somnolencia (por ejemplo, azúcares).

Las sustancias hidrófobas son sustancias que son insolubles en agua. Estos incluyen, por ejemplo, lípidos. El agua juega un papel importante en las reacciones químicas que ocurren en la célula en soluciones acuosas. Disuelve los productos metabólicos que el cuerpo no necesita y promueve así su eliminación del cuerpo. El alto contenido de agua en la célula le da elasticidad. El agua promueve el movimiento. varias sustancias dentro de la celda o fuera de la celda

¡Gracias por su atención! Boldyreva Lyubov 9B

Tipo de lección: lección sobre cómo aprender material nuevo

Forma: investigación de lecciones.

Metas y objetivos de la lección:

  • Llevar al conocimiento y comprensión de los estudiantes el concepto de los elementos químicos que componen los organismos vivos, la importancia de algunos elementos químicos en la vida de los organismos vivos.
  • Continuar la formación de la unidad de la imagen científico-natural del mundo; mejorar la capacidad de realizar experimentos de laboratorio que demuestren la composición química de los sistemas.
  • Desarrollar la capacidad de analizar, comparar y sacar conclusiones; desarrollar pensamiento lógico(establecer relaciones de causa y efecto, confirmando en este tema material la dependencia de las propiedades de un objeto de su composición y estructura); desarrollar la actividad cognitiva de los estudiantes; Incrementar la motivación educativa para estudiar química y biología.
  • Cultivar el sentido de responsabilidad por el mantenimiento de la salud y el respeto por el medio ambiente.

Equipos y reactivos:
en los escritorios de los estudiantes: caldo de carne saturado preparado previamente, solución de lejía (NaOH), solución sulfato de cobre(CuSO 4), sal roja de sangre (K 3, solución neutra obtenida de ceniza, solución de nitrato de plata, solución alcohólica de yodo, tubérculos de patata, semillas de girasol, solución clara de huevo; gradilla con tubos de ensayo, papel de filtro, mortero y maja.

Ayudas técnicas para la formación: computadora, proyector multimedia.

Literatura metodológica:

  1. S.O. Gabrielyan, I.G. Ostroumov“Manual del profesor. Química. noveno grado." M. Avutarda, 2002
  2. Serie "Biblioteca del Profesor". G.V. Pichugin "Química y la vida cotidiana persona." M. Avutarda, 2004
  3. V.I. Astáfiev“Fundamentos del análisis químico. Tutorial sobre un curso opcional para estudiantes de los grados IX-X", M. Prosveshchenie, 1977
  4. “Química” - periódico educativo y metodológico para profesores de química y ciencias naturales No. 9, 2011 M. Editorial “Primero de Septiembre”.

Recursos de Internet:

PROGRESO DE LA LECCIÓN

Palabra introductoria del profesor.(Presentación. Diapositiva 2)

Muchos químicos conocen las famosas palabras pronunciadas en los años 40 del siglo pasado por los científicos alemanes Walter e Ida Noddack de que cada adoquín del pavimento contiene todos los elementos de la tabla periódica. Al principio, estas palabras no obtuvieron una aprobación unánime. Sin embargo, a medida que más y más métodos precisos determinación analítica de elementos químicos, los científicos se convencieron cada vez más de la validez de estas palabras.

Si estamos de acuerdo en que cada adoquín contiene todos los elementos, entonces esto debería ser válido para cualquier organismo vivo. Todos los organismos vivos de la Tierra, incluidos los humanos, están en estrecho contacto con ambiente. Se han descubierto más de 70 elementos en las sustancias que forman las células de los organismos vivos.

(Diapositiva 3.4) Los científicos han acordado que si la fracción de masa de un elemento en el cuerpo supera el 0,01%, entonces debería considerarse un macroelemento. La proporción de microelementos en el cuerpo es del 0,001 al 0,00001%. Si el contenido de un elemento es inferior al 0,00001%, se considera ultramicroelementos (cobre, manganeso, boro, flúor). Por supuesto, tal gradación es arbitraria.

Maestro: Frente a usted hay una tabla que muestra el contenido de elementos químicos en una célula viva. Su tarea es determinar y anotar en su cuaderno qué elementos pertenecen a macroelementos y microelementos (Apéndice 1).

Conclusión: Los macroelementos incluyen C, O, N, H (98%), Mg, K, Ca, Na, F, S, Cl (1,9%).
Microelementos: Fe, Zn, Mn, B, Cu, I, F, Co, Br, Al, etc. Los microelementos forman parte de enzimas, vitaminas, hormonas.
(Diapositiva 5). V.V. Kovalsky, un destacado científico (biogeoquímico, bioquímico, ecologista, uno de los creadores de la doctrina de los microelementos), basándose en su importancia para la vida, dividió los elementos químicos en tres grupos.

Elementos vitales (insustituibles)

Están constantemente contenidos en el cuerpo humano y forman parte de enzimas, hormonas y vitaminas: H, O, Ca, N, K, P, Na, S, Mg, I, Mn, Cu, Co, Fe, Zn, Mo, V. Su deficiencia conduce a la alteración de la vida humana normal.

Elementos permanentes

Estos elementos están contenidos constantemente en el cuerpo de animales y humanos: Ga, Sb, Sr, Br, F, B, Be, Li, Si, Sn, Cs, Al, Ba, Ge, As, Rb, Pb, Ra, Bi. , Cd, Cr, Ni, Ti, Ag, Th, Hg, U, Se. Su papel biológico no se conoce bien o se desconoce.

Elementos de impureza

Sc, Tl, In, La, Pr, Sm, W, Re, Tb, etc. Se encuentran en el cuerpo de humanos y animales. Datos sobre cantidad y papel biológico aún no han sido aclarados.

Elementos necesarios para la construcción y la vida. varias celdas y los organismos se llaman biogénico elementos.

(Lado 6).¿Cuál es la topografía de los elementos biogénicos más importantes del cuerpo humano?
Los órganos humanos concentran varios elementos químicos de diferentes maneras, es decir, los micro y macroelementos se distribuyen de manera desigual entre diferentes organos y tejidos. La mayoría de los microelementos se acumulan en el hígado, los huesos y tejido muscular. Estos tejidos son el principal depósito (reserva) de muchos microelementos.
Los microelementos pueden exhibir una afinidad específica hacia ciertos órganos y están contenidos en ellos en altas concentraciones.

Es bien sabido que
zinc concentrado en el páncreas,
yodo- en la glándula tiroides,
flúor- en el esmalte de los dientes,
aluminio, arsénico, vanadio se acumula en el cabello y las uñas,
cadmio, mercurio, molibdeno- en los riñones,
estaño- en los tejidos intestinales,
estroncio- en la retina pigmentaria del ojo,
bromo, manganeso, cromo- en la glándula pituitaria, etc.

(Diapositiva 7). La falta de nutrientes puede provocar alteraciones en el cuerpo humano. Ante usted hay una tabla que muestra los síntomas de deficiencia de elementos químicos para el cuerpo humano. (Apéndice 2).
Ahora actuaréis como diagnosticadores. Según los síntomas, utilizando la tabla, determine la deficiencia de ¿qué elemento está experimentando el cuerpo humano?

Tarea 1. El paciente experimentó: pérdida de peso, crecimiento más lento de cabello y uñas, deterioro del crecimiento y dermatitis. Además, su cabello oscuro adquirió un tinte rojizo (manganeso).

Tarea 2. El paciente se quejó al médico de que en los últimos meses había observado un aumento en glándula tiroides(yodo).

Existen dos pruebas para determinar la deficiencia de yodo en el cuerpo:

Prueba número 1. Inmersión bastoncillo de algodón V solución de alcohol yodo, aplicar rejilla de yodo en cualquier zona de la piel excepto la zona de la glándula tiroides. Al día siguiente, examina cuidadosamente este lugar. Si no encuentra nada, entonces su cuerpo necesita yodo; si quedan restos de yodo, no tiene deficiencia de yodo.

Prueba número 2, Antes de acostarse, aplicar sobre la piel de la zona del antebrazo tres líneas de solución de yodo de 10 cm de largo: fina, ligeramente más espesa y más espesa. Si por la mañana solo desapareció la primera línea, todo está bien con el yodo. Si los dos primeros han desaparecido, presta atención a tu estado de salud. Y si no queda ni una sola línea, tienes una clara falta de yodo en el organismo.

Problema 3. Los médicos llevan mucho tiempo preocupados por el problema de la falta de este elemento. En la antigüedad se creía que esta enfermedad era típica de las niñas. Incluso se utilizaba el término "enfermedad pálida". Los rostros de muchas chicas en esa época lejana realmente parecían pálidos. ¿De qué elemento estamos hablando? (hierro).

Tarea 4. El paciente tenía uñas quebradizas y estriadas, su cabello se volvió quebradizo y sin brillo; aparecieron múltiples caries dentales. Se volvió irritable y quejoso. Desarrolló ataques de ansiedad (magnesio).

(Diapositiva 8). Maestro: Preste atención a la fig. 40 en la página 95 " elementos quimicos en el cuerpo humano." Organice los elementos químicos en orden de contenido decreciente en el cuerpo humano.
Pero si el contenido de microelementos en el cuerpo humano es bajo, esto no significa que no sean necesarios, como ya hemos visto en ejemplos concretos. Los seres humanos y los animales reciben a través de los alimentos los elementos necesarios para una vida normal (esto se refiere principalmente a microelementos). Si al alimento le falta algún elemento, entonces es posible varias enfermedades. Sumar fracciones de un miligramo del elemento deseado a ración diaria una persona los elimina.

Maestro:(Diapositivas 9, 10) Ahora resolvamos varios problemas de cálculo:

Tarea 1. El fosfato de calcio es base mineral huesos y dientes. Las necesidades diarias de calcio del cuerpo oscilan entre 0,8 y 2 g. Las fuentes de calcio incluyen la leche, el kéfir, el requesón, el queso, el pescado, los frijoles, el perejil, las cebolletas, así como los huevos, el trigo sarraceno y la avena, las zanahorias y los guisantes.
¿Proporcionará requerimiento diario¿El cuerpo en calcio, agregando 1 g de carbonato de calcio a los alimentos, siempre que se absorba por completo?

La cantidad de calcio en el carbonato de calcio es igual a la cantidad de carbonato de calcio:
De la fórmula CaCO 3 se deduce que n (Ca) = n (CaCO 3),
norte(CaCO 3) = m/M = 1/100 = 0,01 mol
Desde aquí
norte(Ca) = 0,01 moles
m(Ca) = M x n = 0,01 x 40 = 0,4 g.
Por lo tanto, esto es menos que el requerimiento diario del cuerpo (0,8-2 g/día).

Problema 2. EN cuerpo humano en total contiene aproximadamente 25 mg de yodo (en varios compuestos), y la mitad de la masa total de yodo se encuentra en la glándula tiroides. Cuente cuántos átomos de yodo se encuentran: a) en la glándula tiroides; b) en el cuerpo humano en su conjunto.

Número de átomos de yodo en el cuerpo humano.
norte (yo) = na. norte (yo) = Na. m(yo)/M(yo);
norte(yo) = 6 ,10 20 . 25/127 = 1,18. 10 20
En la glándula tiroides, la cantidad de átomos de yodo es 2 veces menor:
N1(I) = 0,5. 1.18. 10 20 = 5,9. 10 19.

Maestro:(Diapositiva 11) Conociendo la composición química de la célula, podemos sacar una conclusión cierta. Dígame si una célula viva contiene algún elemento especial que esté ausente en la naturaleza inanimada. Por lo tanto, a nivel atómico, las diferencias entre vivir y naturaleza inanimada No. No es de extrañar que el poeta N.S. Gumilev escribió:
“Esta piedra una vez rugió,
Esta hiedra flotaba en las nubes"
- ¿Cómo entiendes esto?
(Diapositiva 12) En las lecciones de biología, estudiaste la composición química de una célula del cuerpo humano. Dime, ¿qué sustancias orgánicas se incluyen en su composición?
- proteínas, grasas, carbohidratos, ácidos nucleicos, hormonas, enzimas. Aquellos. Las diferencias entre la naturaleza viva y no viva se observan a nivel molecular.
La materia orgánica se compone principalmente de carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno, es decir. de macroelementos.
Ahora, con la ayuda de experimentos, demostraremos la presencia de algunas sustancias orgánicas e inorgánicas en las células de los organismos vivos.

Ejecución trabajo de laboratorio(tarjeta de instrucciones) (Diapositivas 13,14)
(Al prepararse para experimentos de laboratorio, puede utilizar el mapa tecnológico (Apéndice 3).
(Diapositiva 15) Entonces, basándonos en el conocimiento obtenido anteriormente, podemos sacar una conclusión en palabras de S.P. Shchipacheva del poema "Leyendo a Mendeleev"

No hay nada más en la naturaleza.
Ni aquí ni allá, en las profundidades del espacio:
Todo, desde pequeños granos de arena hasta planetas,
Los elementos constan de un solo

(Diapositiva 16) Reflexión: Continuar las expresiones:

  • hoy me entere...
  • Me sorprendió...
  • ahora puedo...
  • Me gustaría …

Tarea:§16 ej. 1-6

Citología

    Disposiciones básicas teoría celular. La célula es estructural y unidad funcional página en vivo 1

    Sustancias orgánicas de la célula: lípidos, ATP, biopolímeros (hidratos de carbono, proteínas, ácidos nucleicos) y su papel en la célula.

    pág.5

    Enzimas, su papel en el proceso de la vida p.7.

    Características de la estructura de las células procarióticas y eucariotas p.9. Básico componentes estructurales

    celdas pagina 11

    Aparato de superficie de la celda página 12

    Transporte de moléculas a través de membranas pág.

    Función del receptor y su mecanismo p.18.

    Estructura y funciones de los contactos del celular página 19

    Funciones locomotoras e individualizadoras de PAK pág. organelos significado general

    . Retículo endoplásmico página 21

    Complejo de Golgi página 23

    Lisosomas página 24

    Peroxisomas página 26

    Mitocondrias página 26

    Ribosomas p.27

    Plástidos p.28

    Centro celular página 28

    Organelos de especial importancia pág.

    Núcleo celular. Estructura y funciones página 29

    Metabolismo y conversión de energía en la célula p.32.

    Quimiosíntesis página 36

Citología Principios básicos de la teoría celular. Una célula es una unidad estructural y funcional de los seres vivos. - ciencia de las células. La citología estudia la estructura y composición química de las células, funciona en su interior. estructuras celulares , funciones de las células en el cuerpo de animales, plantas, reproducción y desarrollo de células. De los 5 reinos del mundo orgánico, sólo el reino de los Virus, representado por formas vivas, no tiene estructura celular. Los 4 reinos restantes tienen una estructura celular: el reino de las bacterias une a los procariotas, formas prenucleares. Las formas nucleares son eucariotas, estas incluyen los reinos Hongos, Plantas y Animales.: Principios básicos de la teoría celular. Celúla - Principios básicos de la teoría celular. Unidad funcional y estructural de los seres vivos. el sistema elemental es la base de la estructura y funcionamiento del organismo. El descubrimiento de la célula está asociado al descubrimiento del microscopio: 1665 – Hooke inventó un microscopio y en un trozo de corcho vio células, a las que llamó células. 1674 – A. Levinguk fue el primero en descubrir organismos unicelulares en el agua. Principios del siglo XIX – J. Purkinje llamó protoplasma a la sustancia que llena la célula. 1831 – Brown descubrió el núcleo. 1838-1839 – Schwann formuló las principales disposiciones de la teoría celular.

1. Principios básicos de la teoría celular: Celúla -

2. la principal unidad estructural de todos los organismos. Proceso de formación de células

Está determinado por el crecimiento, desarrollo y diferenciación de las células vegetales y animales. Se publicó el trabajo de Virchow "Patología celular", en el que vinculó los cambios patológicos en el cuerpo con cambios en la estructura de las células, sentando las bases de la patología, el comienzo de la medicina teórica y práctica. Finales del siglo XIX – Baer descubrió el óvulo y demostró que todos los organismos vivos se originan a partir de una sola célula (cigoto). Se descubrió la compleja estructura de la célula, se describieron los orgánulos y se estudió la mitosis. Principios del siglo XX – Quedó clara la importancia de las estructuras celulares y la transmisión de propiedades hereditarias. La teoría celular moderna incluye las siguientes disposiciones:

    Celúla - la unidad básica de estructura y desarrollo de todos los organismos vivos, la unidad más pequeña de los seres vivos.

    Células Todos los organismos unicelulares y multicelulares son similares en estructura, composición química, la principal manifestación de la actividad vital y el metabolismo.

    Reproducción celular ocurre por división, y cada nueva célula se forma dividiendo la célula original (madre).

    En organismos multicelulares complejos. las células están especializadas según las funciones que realizan y forman tejidos.

Principios básicos de la teoría celular. Los órganos están formados por tejidos que están interconectados y subordinados a los sistemas reguladores nervioso y humoral. Es un sistema abierto para todos los organismos vivos, caracterizado por flujos de materia, energía e información asociados al metabolismo (asimilación y disimilación). Autoactualización llevado a cabo como resultado del metabolismo. Autorregulación llevado a cabo a nivel procesos metabólicos basado en el principio de retroalimentación. Autoreproducción La célula se abastece durante su reproducción en base al flujo de materia, energía e información.

    La célula y la estructura celular proporciona:

    Gracias a la gran superficie se crean condiciones favorables para el metabolismo.

    El mejor almacenamiento y transmisión de información hereditaria.

    La capacidad de los organismos para almacenar y transferir energía y convertirla en trabajo.

    Reemplazo gradual de todo el organismo (multicelular) de partes moribundas sin reemplazar todo el organismo. EN organismo multicelular

la especialización celular proporciona una amplia adaptabilidad del organismo y sus capacidades evolutivas. Las células tienen similitud estructural , es decir. similitud a diferentes niveles: atómico, molecular, supramolecular, etc. Las células tienen similitud funcional

, unidad de procesos metabólicos químicos. Organización química de la célula: El 80% es agua. 1-2% - lípidos 1-2% - sustancias inorgánicas Composición química de sustancias inorgánicas de la célula:

Oxígeno – 65-75%

Magnesio – 0,02-0,03%

Zinc – 0,0003%

Carbono – 15-18%

Sodio – 0,02-0,03%

Cobre – 0,0002%

Hidrógeno – 8-10%

Calcio – 0,04-2,00%

Yodo – 0,0001%

Nitrógeno – 1,5-3,0%

Hierro – 0,01-0,015%

Flúor – 0,0001%

Azufre – 0,15-0,20%

Potasio – 0,15-0,40%

Fósforo – 0,20-1,00%

Cloro – 0,05-0,10%

Agua - un componente esencial de la célula. En él se disuelven muchas sustancias, incl. orgánicos (hidrófilos - carbohidratos e hidrófobos - proteínas). El agua es necesaria para que las enzimas funcionen. Funciones del agua:

    Sirve para que se produzcan reacciones.

    Participa en reacciones químicas.

    Regula el metabolismo

    Participa en la termorregulación.

    Mojar la comida entrante.

El papel biológico del agua está determinado por las peculiaridades de su estructura molecular. Ósmosis – la penetración de moléculas de disolvente a través de una membrana semipermeable desde una solución de menor concentración a una solución de mayor concentración. La presión del agua con la que presiona la membrana es presión osmótica. Las soluciones que tienen la misma presión osmótica se llaman isotónicas. Soluciones:

    Hipertónico: causa la contracción celular.

    Hipotónico: causa ruptura celular.

turgencia – la presión con la que el agua presiona desde el interior sobre la cáscara. Sales: Además del agua, las sustancias inorgánicas también incluyen sales. Se encuentran en estado disociado: Na +, K +, Ca 2+, Mg 2+ - cationes y HPO 4 2-, H 2 PO 4 -, HCO 3 - - aniones. La presión osmótica y sus propiedades tampón dependen de la concentración de sal, es decir mantener la reacción a un nivel de pH ligeramente alcalino o neutro. El pH es el logaritmo negativo de la concentración de iones de hidrógeno. pH = 7 – ambiente neutro. pH = (7;14) – ambiente alcalino. pH = (1;7) – ambiente ácido. Algunas células contienen sales minerales insolubles ( células óseas) debido a la presencia de Ca 3 PO 4, CaCO 3.

    Sustancias orgánicas de la célula: lípidos, ATP, biopolímeros (hidratos de carbono, proteínas, ácidos nucleicos) y su papel en la célula.

lípidos- ésteres de ácidos grasos de alto peso molecular y alcohol trihídrico glicerol. Los lípidos se encuentran en todas las células animales y vegetales. Forman parte de muchas estructuras celulares. Las vitaminas A, D, E, K son liposolubles. Funciones de las grasas:

    Energía – 1g. grasa – 9,2 kcal.

    Construcción: incluida en todas las membranas.

    Algunos lípidos son precursores de hormonas: regulan el metabolismo.

    Protector.

    Termorregulador.

Ácido adenosín trifosfórico (ATP) El ATP proporciona energía a la célula. Cualquier manifestación de actividad vital requiere el gasto de energía. El metabolismo energético está asociado con el metabolismo plástico. Todas las reacciones de intercambio plástico requieren energía. Para llevar a cabo reacciones del metabolismo energético es necesaria la síntesis constante de enzimas, porque La vida útil de las enzimas es corta. A través del intercambio de plástico y energía, la célula se comunica con ambiente externo. Una célula viva es un sistema abierto, porque Existe un intercambio constante de sustancias y energía entre la célula y el entorno externo. Una célula es una estructura altamente organizada en la que los materiales y la energía se utilizan de forma económica y los procesos se producen con alta eficiencia. La eficiencia de las mitocondrias es del 45-60%, la de los cloroplastos, del 25%. Uso de energía ATP:

    Asimilación.

    Transporte de sustancias.

    División de una célula y sus orgánulos.

    Sobre los procesos de la vida.

carbohidratos- sustancias orgánicas de fórmula general (CH 2 O) n. En una célula viva, 1-2%, en el hígado y los músculos, hasta un 5%. En células vegetales hasta un 90% (patatas, semillas). Carbohidratos:

    Simple– monosacáridos – determinado por el número de átomos de carbono: triosas, tetrosas, pentosas, hexosas. Las más importantes son: pentosas C5H10O5 y hexosas C6H12O6.

    La ribosa y la desoxirribosa se aíslan de las petosas (la ribosa es parte del ARN, ATP; la desoxirribosa es parte del ADN). De las hexosas se aíslan glucosa, fructosa y galactosa. Complejo -

disacáridos, polisacáridos. disacáridos – sacarosa (glucosa + fructosa), lactosa (glucosa + galactosa). podisacáridos – consisten en muchas moléculas de monosacáridos: celulosa (un polímero de 150-200 moléculas de glucosa), almidón.

    Funciones de los carbohidratos:

    Energía: oxidación en las mitocondrias musculares.

Construcción: celulosa en las paredes celulares de las plantas, quitina en el esqueleto de los artrópodos. Ardillas - son parte de todos los organismos. Por naturaleza química, las proteínas son polímeros cuyos monómeros son aminoácidos. El aminoácido es un ácido orgánico.

    Composición de aminoácidos:

    Grupo amino – NH 2

Grupo carboxilo – COOH El grupo amino en la cadena proteica está conectado por un enlace peptídico (CO-NH), formado por un grupo carboxilo y un grupo de otro aminoácido. Los organismos vivos utilizan sólo 20 aminoácidos, aunque existen muchos más: glicina, alanina, valina, leucina, isoleucina, serina, treonina, ácido aspártico, ácido glutámico, asparagina, glutamina, lisina, arginina, cisteína, metionina, fenilalanina, tirosina, triptófano, histidina, prolina. Hay 4 estructuras proteicas: Estructura primaria - Estructura secundaria - el hilo proteico se retuerce en espiral y la conexión de las secciones de la cadena se produce mediante enlaces de hidrógeno (H-H). Estructura terciaria – Plegado de la estructura secundaria en forma de bola. Esta estructura es específica de cada molécula de proteína. El plegamiento se produce debido a puentes disulfuro (-S-S-) y puentes sulfhidrilo (-S-H-). Estructura cuaternaria – no todas las proteínas lo tienen: una combinación de varias estructuras (subunidades). Por ejemplo: hemoglobina. Según su composición, las proteínas son:

    Simple– consisten sólo en aminoácidos

    La ribosa y la desoxirribosa se aíslan de las petosas (la ribosa es parte del ARN, ATP; la desoxirribosa es parte del ADN). De las hexosas se aíslan glucosa, fructosa y galactosa. contienen ácidos nucleicos (nucleoproteínas), grasas (lipoproteínas), carbohidratos (glicoproteínas), metales (metaloproteínas).

Funciones de las proteínas:

    Construcción (membranas, núcleo).

    Transporte (transferencia de O2 por la hemoglobina).

    Enzimático (aceleración de reacciones bioquímicas).

    Motora (contráctil).

    Protector (gammaglobulinas).

    Energía (1g. – 4,2 kcal).

    Señal.

La violación de la estructura natural de una proteína se llama desnaturalización. La desnaturalización puede ser reversible o irreversible. Renaturalización – restauración de la estructura de las proteínas después del cese de la exposición. 4. Enzimas, su papel en el proceso de la vida. Según su naturaleza química, las enzimas son ardillas. Las enzimas son catalizadores biológicos. Ayudan a acelerar las reacciones y forman parte de los tejidos.

Las enzimas catalizan específicamente reacciones químicas, es decir. 1 enzima cataliza 1 tipo de reacción. Y se convierte sólo en el sustrato adecuado. Las enzimas catalizan principalmente la transformación de sustancias cuyas dimensiones son muy pequeñas en comparación con el tamaño de la enzima. Las enzimas son:

Simple - Consisten únicamente en proteínas, cuyas moléculas tienen un centro activo: un determinado grupo de aminoácidos específico de una enzima en la molécula. Se trata principalmente de enzimas hidrolíticas: amilasa, pepsina, tripsina, etc. Complejo - Constan de partes proteicas y no proteicas. La proteína se llama apoenzima (portador de enzima). Parte no proteica - coenzima o grupo prostático: ejemplo - sustancias orgánicas: vitaminas, NAD, NADP; Sustancias inorgánicas: átomos metálicos: hierro, zinc, magnesio. La apofección es responsable de la especificidad de la molécula de enzima con la molécula de sustrato. La coenzima es responsable del tipo de reacción catalizada. Mecanismo de acción de las enzimas: Disminución de la energía de activación, es decir. reducción en el nivel de energía requerido para impartir reactividad a la molécula del sustrato porque Si la molécula de enzima es grande, entonces surge un fuerte campo eléctrico, en el que la molécula del sustrato se vuelve asimétrica. , Como resultado, los enlaces químicos que contiene se debilitan. La enzima forma un complejo enzima-sustrato con el sustrato. La unión del sustrato se produce con la ayuda del centro activo. Al finalizar la reacción, el complejo se descompone en una enzima y un producto de reacción. Las enzimas forman sistemas enzimáticos (complejos multienzimáticos) en la célula. En este caso, el producto de la reacción anterior es sustrato para la siguiente. La actividad de las enzimas en las células se controla a nivel genético según el principio de retroalimentación. Propiedades enzimáticas:

    Específico

    A diferencia de los catalizadores químicos, aceleran las reacciones en condiciones normales.

    La actividad enzimática varía según T0, pH y concentración del sustrato.

    Activado en pequeñas cantidades, es decir. no se destruyen durante las reacciones

    Las enzimas son proteínas y tienen las propiedades de las proteínas.

Clasificación de enzimas: En 1961, el Congreso Internacional de Bioquímica aprobó una clasificación de enzimas basada en el tipo de reacción catalizada por la enzima. Según este principio, todas las enzimas se dividen en 6 clases:

    Oxidorreductasas – enzimas que catalizan reacciones redox.

    Transferasas – catalizar la transferencia de átomos o radicales: ejemplo - catalasa - 2H 2 O 2 = 2H 2 O + O 2

    hidrolasas- enzimas que rompen los enlaces intramoleculares uniendo moléculas de agua: por ejemplo, fosfatasa.

    Liasas– Enzimas que escinden uno u otro grupo del sustrato de forma no hidrolítica, por ejemplo, la escisión de un grupo carboxilo por la descarboxilasa.

    isomerasas– enzimas que catalizan la conversión de un isómero en otro: glucosa-6-fosfato en glucosa-1-fosfato.

    Síntesis– enzimas que catalizan reacciones de síntesis, la síntesis de péptidos a partir de aminoácidos, es decir. Catalizar reacciones de combinación de moléculas para formar nuevos enlaces.

    Características de la estructura de las células procarióticas y eucariotas.

Según las características de su organización, las células se clasifican en tipos procariotas y eucariotas. El reino de los procariotas incluye el reino de las bacterias y el reino de los eucariotas incluye todos los demás reinos: hongos, plantas y animales. Los procariotas son evolutivamente anteriores a los eucariotas; surgieron en la era Arcaica (hace unos 3*10 9 años). Los primeros eucariotas aparecieron hace unos 2*10 9 años, posiblemente a partir de procariotas. Procariotas – prenuclear: no tienen un núcleo morfológicamente separado, porque el material nuclear no está delimitado del citoplasma por la membrana nuclear. Eucariotas – nuclear: el material genético está rodeado por una membrana nuclear. Una célula procariótica típica es una célula bacteriana: en el exterior está rodeada por una pared celular de una composición química especial, debajo de la pared celular hay una membrana plasmática que rodea el citoplasma, en la que se encuentra un nucleótido, un análogo del núcleo. . Características comparativas de eucariotas y procariotas:

Firmar

Procariotas

Eucariotas

1. Tamaño de celda

0,5 a 5 micras

membrana celular

si, excelente estructura química de eucariotas. La pared contiene peptidoglicano.

Sí, diferente en plantas y animales, sin peptidoglicano.

Membrana plasmática

mesosomas

Citoplasma

Si, sin movimiento

si hay movimiento

Organelos de membrana-ER, aparato de Golgi, cloroplastos, mitocondrias, lisosomas, peroxisomas, vacuolas.

Membrana nuclear, presencia de núcleo.

Organización del material genético.

1 molécula de ADN, circular, ubicada en un nucleido, no rodeada por una membrana nuclear;

No hay verdadero núcleo ni cromosomas.

El ADN lineal unido por proteínas (histonas y ARN) forma cromosomas ubicados en el núcleo.

Factores extracromosómicos de la herencia (citoplasmáticos)

Ribosomas en el citoplasma.

Inclusiones

citoesqueleto

Los microtúbulos simples están ausentes y se parecen a uno de los microtúbulos rodeados por la membrana plasmática. Complejo, con microtúbulos 2*9+2, rodeado

membrana plasmática

Capacidad para activar movimientos.

Capacidad de endocitosis

Reproducción

Fisión binaria

Mitosis, meiosis

Tasa de reproducción

1 división en 20 minutos

1 división cada pocos minutos

esporulación

Para preservar la especie – 1 espora

Muchas esporas para reproducirse. Bacterias - membrana plasmática. Cianobacterias - en

membranas citoplasmáticas

En las mitocondrias

Fotosíntesis

En membranas que no tengan embalaje específico; sin cloroplastos

En cloroplastos complejos con gránulos.

Capacidad de fijación

algunos tienen

Incapaz 6. Principales componentes estructurales de la célula. Citoplasma – representa el contenido de la célula, excluyendo el aparato nuclear (núcleo). El citoplasma incluye hialoplasma, un sistema de endomembranas (orgánulos de membrana) y no orgánulos; en algunas células el citoplasma contiene inclusiones citoplasmáticas. - es una sustancia gelatinosa. Todos los orgánulos celulares están localizados y funcionan en él. El hialoplasma contiene muchos iones y proteínas de bajo peso molecular (metabolitos) y proteínas de alto peso molecular. Este componente es un microambiente que proporciona y regula los procesos que ocurren en el citoplasma. Composición: 90% - agua, 10% - proteínas y soluciones acuosas Sustancias orgánicas e inorgánicas de la célula. sistema de endomembrana – consiste en organelos de membrana con sus contenidos. Estos orgánulos incluyen el retículo endoplásmico, el complejo de Golgi, los microcuerpos y las mitocondrias. 7. Aparato de superficie de la célula. Aparato de superficie de la célula.– es un subsistema universal, presente en todas las células. El aparato de superficie de la célula determina el límite entre el citoplasma y el entorno extracelular y regula la interacción de la célula con el entorno externo. El aparato de superficie de la célula consta de 3 componentes: 1. Membrana plasmática o plasmalema 2. Complejo supramembrana o glicocálix 3. Complejo submembrana o aparato musculoesquelético submembrana. Plasmolema– es la base estructural y funcional del aparato de superficie de la célula y es una biomembrana esféricamente cerrada. La estructura del plasmalema corresponde al modelo de membranas de mosaico líquido. Complejo supramembrana o glicocálix es la parte exterior del aparato superficial de la célula, ubicada encima del plasmalema. El complejo supramembrana incluye: 1. Partes de carbohidratos de glicolípidos y glicoproteínas. 2. Proteínas de membrana periférica ubicadas en la parte exterior de la capa bilípida. 3. Proteínas integrales y semiintegrales que tienen una zona exterior que sobresale por encima de la capa bilípida. 4. Carbohidratos específicos, no asociados químicamente con componentes de membrana, localizados por encima de la capa bilipídica. 5. Complejo submembrana o aparato musculoesquelético submembrana, ubicado debajo del plasmalema, con adentro Aparato de superficie de la célula. El aparato musculoesquelético submembrana está formado por el hialoplasma periférico y el sistema musculoesquelético. hialoplasma periférico – es una parte especializada del citoplasma ubicada debajo del plasmalema. Es una sustancia líquida, heterogénea y altamente diferenciada que contiene una variedad de moléculas de bajo y alto peso molecular en solución. El hialoplasma periférico es en realidad un microambiente en el que ocurren procesos metabólicos generales y específicos. Asegura la implementación de muchas funciones del aparato de superficie celular. El segundo componente del aparato musculoesquelético submembrana, el sistema musculoesquelético, se encuentra en el hialoplasma periférico. sistema musculoesquelético consta de:

    Microfibrillas o microfilamentos

    Fibrillas esqueléticas o filamentos intermedios.

    microtúbulos

Microfibrilar- estructuras en forma de hilos que consisten en: 1. Proteína contráctil actina 2. Miosina Las moléculas de actina globular forman protofibrillas, forman una doble hélice a la que se unen las proteínas. La polimerización requiere: ATP, una alta concentración de iones Mg y proteína filamina. La despolarización de las miofibrillas de actina se produce con la participación de la proteína profilina. Los procesos de polimerización y despolarización ocurren en paralelo en los extremos opuestos de las miofibrillas. El sistema musculoesquelético contiene microfibrillas de miosina. La peculiaridad de su estructura es la presencia de "cabezas" capaces de descomponer el ATP. Durante este proceso, la cabeza se adhiere a los microfilamentos de actina en relación con los microfilamentos de miosina. Fibrillas esqueléticas - se forman por la polimerización de moléculas de proteínas individuales. Las fibrillas esqueléticas de diferentes tipos de células están formadas por diferentes proteínas. En las células epiteliales, las fibrillas esqueléticas están formadas por la proteína prequeratina y se denominan tonofibrillas. Todas las fibrillas esqueléticas son resistentes a agentes físicos y físicos. Realizan una función de soporte y son un elemento del citoesqueleto. El número y la longitud de las fibrillas esqueléticas están regulados por mecanismos celulares, cuyos cambios pueden causar anomalías en la función celular. microtúbulos - ocupar la posición más alejada del plasmalema. Las paredes de los microtúbulos están formadas por proteínas tubulina. Las unidades estructurales de los microtúbulos son dímeros que constan de moléculas de β-tubulina y -tubulina. Los microtúbulos también incluyen otros tipos de proteínas llamadas proteínas MAP. Estas proteínas aseguran el funcionamiento eficiente de los microtúbulos. La formación de microtúbulos se basa en la polimerización de dímeros de tubulina. Primero, se forman los filamentos de tubulina. protofilamentos, que interactúan entre sí para formar la pared de los microtúbulos. Normalmente, la pared de los microtúbulos consta de 13 protofilamentos. En la célula, la polimerización de los microtúbulos se produce por autoensamblaje bajo determinadas condiciones. Esta condición es la presencia de GTP (análogo de ATP), iones de magnesio y ausencia de calcio. La formación de nuevos microtúbulos ocurre en los centros organizadores de microtúbulos. El centro organizador de microtúbulos más poderoso es centríolos. La proteína juega un papel en el inicio de la polimerización de microtúbulos -  -factor.

    Transporte de moléculas a través de membranas.

Se determina el metabolismo entre la célula y el medio ambiente. función de transporte EMBALAR. En su actividad, la célula utiliza varios tipos de transporte de moléculas y sustancias a través de PAK:

    Transporte gratuito, o simple difusión.

    Transporte pasivo o difusión facilitada.

    Transporte activo

    Transporte en embalaje de membrana o citosis.

Transporte gratuito – Ocurre sólo en presencia de un gradiente eléctrico en ambos lados de la membrana. Este gradiente existe sólo cuando hay una diferencia en la concentración y/o cargas de las moléculas transportadas. La magnitud del gradiente determina la dirección y velocidad del transporte libre. Esta dirección de transporte se llama transporte a lo largo de un gradiente de concentración. En este caso, la velocidad del transporte libre es lineal a la magnitud del gradiente. El transporte a lo largo de un gradiente de concentración conduce a una disminución de la diferencia de concentración y a una disminución gradual de la velocidad del transporte libre. El papel biológico del transporte gratuito es limitado. Esto está determinado por su falta de selectividad. Cualquier molécula hidrófoba puede atravesar la capa bilípida. La mayoría de las moléculas biológicamente activas son hidrófilas, por lo que su libre transporte a través de la capa bilípida es difícil. Transporte pasivo – difusión facilitada: también ocurre solo a lo largo de un gradiente de concentración y sin gasto de ATP. La velocidad del transporte pasivo es mucho mayor que la del transporte gratuito. A medida que aumenta la diferencia de concentración, llega un momento en que la velocidad se vuelve constante. El transporte se realiza mediante moléculas especiales. transportistas. Con su ayuda, grandes moléculas hidrófilas (azúcares, aminoácidos) se transportan a través de la membrana a lo largo de un gradiente de concentración. El PAK tiene portadores pasivos para varios iones (K +, Na +, Ca 2+, Cl -, HCO 3 -). Una característica de los transportadores pasivos es su alta especificidad (selectividad) con respecto a las moléculas transportadas. La segunda característica es la alta velocidad de transporte, que puede ser de 10 4 moléculas por segundo o más. La célula puede regular el conjunto cuantitativo y cualitativo de transportadores en su PAC. Esto permite que la célula se diferencie y responda a condiciones cambiantes. El mecanismo de acción de los transportadores se basa en su capacidad para formar canales específicos para determinadas moléculas. Por ejemplo: transportador pasivo de glucosa. Los parámetros del transporte pasivo en una célula se pueden cambiar con la ayuda de fármacos y antibióticos. Los antibióticos actúan como portadores pasivos. En las células eucariotas, determinadas toxinas y venenos pueden provocar alteraciones en el transporte pasivo.