Elementų turinys ląstelėje. Cheminiai elementai gyvų organizmų ląstelėse

Boldyreva Lyubov 9B klasės gimnazija „Perspektyva“ g.o. Samara

Apibendrinamosios chemijos pamokos pristatymas tema „Chimichksky elementai“. Mzhet gali būti naudojamas biologijos pamokose.

Parsisiųsti:

Peržiūra:

https://accounts.google.com


Skaidrių antraštės:

Peržiūra:

Norėdami naudoti pristatymų peržiūrą, susikurkite „Google“ paskyrą (paskyrą) ir prisijunkite: https://accounts.google.com


Skaidrių antraštės:

Cheminiai elementai gyvų organizmų ląstelėse

Pagal turinį langelyje galima išskirti tris elementų grupes. Pirmajai grupei priklauso deguonis, anglis, vandenilis ir azotas. Jie sudaro beveik 98% visos ląstelės sudėties. Antrajai grupei priklauso kalis, natris, kalcis, siera, fosforas, magnis, geležis, chloras. Jų kiekis ląstelėje yra dešimtosios ir šimtosios procentų dalys. Šių dviejų grupių elementai vadinami makroelementais. MAKROELEMENTAI

Mikroelementai Likę elementai, ląstelėje pavaizduoti procentų šimtosiomis ir tūkstantosiomis dalimis, yra įtraukti į trečiąją grupę. Tai yra mikroelementai.

Ląstelėje nerasta elementų, būdingų tik gyvajai gamtai. Visi šie cheminiai elementai taip pat yra negyvosios gamtos dalis. Tai rodo gyvosios ir negyvosios gamtos vienybę. Bet kurio elemento trūkumas gali sukelti ligas ir net kūno mirtį, nes kiekvienas elementas atlieka tam tikrą vaidmenį. Pirmosios grupės makroelementai sudaro biopolimerų – baltymų, angliavandenių, nukleino rūgščių ir lipidų – pagrindą, be kurių neįmanoma gyvybė. Siera yra kai kurių baltymų dalis, fosforas yra nukleorūgščių dalis, geležis yra hemoglobino dalis, o magnis yra chlorofilo dalis. Kalcis vaidina svarbų vaidmenį metabolizme.

mineralinės druskos Dalis ląstelėje esančių cheminių elementų yra ne dalis organinės medžiagos- mineralinės druskos ir vanduo. Mineralinės druskos ląstelėje paprastai randamos katijonų (K+, Na+, Ca2+, Mg2+) ir anijonų (HPO42-, H2PO4-, Cl-, HCO3) pavidalu, kurių santykis lemia rūgštingumą. terpė, kuri yra svarbi ląstelių gyvybei.

Vanduo Iš laukinėje gamtoje esančių neorganinių medžiagų vanduo vaidina svarbų vaidmenį. *Be vandens gyvybė neįmanoma. Jis sudaro didelę daugumos ląstelių masę. Smegenų ląstelėse ir žmogaus embrionuose yra daug vandens: daugiau nei 80 % vandens; riebalinio audinio ląstelėse – tik 40 proc. Su amžiumi vandens kiekis ląstelėse mažėja. Žmogus, netekęs 20% vandens, miršta. Unikalios savybės vanduo lemia jo vaidmenį organizme. Jis dalyvauja termoreguliacijoje, kurią lemia didelė vandens šiluminė talpa – suvartojimas didelis skaičius energijos kaitinant.

Kas lemia didelę vandens šiluminę talpą? Vandens molekulėje deguonies atomas yra kovalentiškai sujungtas su dviem vandenilio atomais. Vandens molekulė yra polinė, nes deguonies atomas turi iš dalies neigiamą krūvį, o kiekvienas iš dviejų vandenilio atomų turi iš dalies teigiamą krūvį. Vandenilio jungtis susidaro tarp vienos vandens molekulės deguonies atomo ir kitos molekulės vandenilio atomo. Vandeniliniai ryšiai suteikia ryšį tarp daugybės vandens molekulių. Kaitinamas vanduo, nemaža dalis energijos išleidžiama vandeniliniams ryšiams nutraukti, o tai lemia didelę jo šiluminę talpą.

Hidrofilinės medžiagos Vandens atžvilgiu visos ląstelės medžiagos skirstomos į hidrofilines ir hidrofobines. Medžiagos, kurios ištirpsta vandenyje, vadinamos hidrofilinėmis. Tai apima joninius junginius (pvz., druskas) ir kai kuriuos nemiegančius junginius (pvz., cukrų).

Medžiagos, kurios netirpsta vandenyje, vadinamos hidrofobinėmis. Tai apima, pavyzdžiui, lipidus. Vanduo atlieka svarbų vaidmenį cheminėse reakcijose, kurios vyksta ląstelėje vandeniniuose tirpaluose. Jis ištirpina organizmui nereikalingus medžiagų apykaitos produktus ir taip prisideda prie jų pašalinimo iš organizmo. Didelis vandens kiekis ląstelėje suteikia jai elastingumo. Vanduo skatina judėjimą įvairių medžiagų ląstelės viduje arba iš jos ribų

Ačiū už dėmesį! Boldyreva Lyubov 9B

Pamokos tipas: pamoka mokantis naujos medžiagos

Elgesio forma: studijų pamoka.

Pamokos tikslai ir uždaviniai:

  • Suteikti studentų supratimą ir supratimą apie gyvus organizmus sudarančius cheminius elementus, kai kurių cheminių elementų reikšmę gyvų organizmų gyvenime.
  • Tęsti gamtos-mokslinio pasaulio paveikslo vienybės formavimąsi; tobulinti gebėjimus atlikti laboratorinius eksperimentus, įrodančius sistemų cheminę sudėtį.
  • Ugdyti gebėjimą analizuoti, lyginti, daryti išvadas; vystytis loginis mąstymas(nustatyti priežastinius ryšius, patvirtinant tam tikros dalykinės medžiagos objekto savybių priklausomybę nuo kompozicijos ir struktūros); ugdyti mokinių pažintinę veiklą; didinti edukacinę motyvaciją studijuoti chemiją ir biologiją.
  • Ugdyti atsakomybės už savo sveikatos išsaugojimą jausmą, pagarbą aplinkai.

Įranga ir reagentai:
ant mokinių stalų iš anksto paruoštas prisotintas jautienos sultinys, šarmo (NaOH) tirpalas, mėlynas vitriolis(CuSO 4), raudonojo kraujo druska (K 3 , neutralus tirpalas, gautas iš pelenų, sidabro nitrato tirpalas, jodo alkoholio tirpalas, bulvių gumbai, saulėgrąžų sėklos, tirpalas baltas kiaušinis; stovas su mėgintuvėliais, filtravimo popieriumi, skiediniu ir grūstuvu.

Techninės mokymo priemonės: kompiuteris, multimedijos projektorius.

Metodinė literatūra:

  1. O.S. Gabrielianas, I.G. Ostroumovas„Mokytojo žinynas. Chemija. 9 klasė". M. Bustardas, 2002 m
  2. Serija „Mokytojo biblioteka“. G.V. Pichugin „Chemija ir kasdienybė asmuo“. M. Bustardas, 2004 m
  3. Į IR. Astafjevas„Cheminės analizės pagrindai. Pamoka apie pasirenkamąjį kursą IX-X klasių mokiniams “, M. Išsilavinimas, 1977 m
  4. "Chemija" - mokomasis ir metodinis laikraštis chemijos ir gamtos mokslų mokytojams 2011 Nr. 9. M. Leidykla "Rugsėjo pirmoji".

Interneto šaltiniai:

UŽSIĖMIMŲ LAIKOTARPIU

Mokytojo įvadas.(Pristatymas. 2 skaidrė)

Daugelis chemikų žino sparnuotus žodžius, kuriuos praėjusio amžiaus ketvirtajame dešimtmetyje pasakė vokiečių mokslininkai Walteris ir Ida Noddak, kad visi periodinės lentelės elementai yra kiekviename grindinio akmenyje. Iš pradžių šie žodžiai nebuvo sutikti vieningai. Tačiau kaip vis daugiau tikslūs metodai analitiškai apibrėžiant cheminius elementus, mokslininkai vis labiau įsitikino šių žodžių pagrįstumu.

Jei sutinkame, kad kiekviename akmenyje yra visi elementai, tai turėtų būti tiesa bet kuriam gyvam organizmui. Visi gyvi organizmai Žemėje, įskaitant žmones, yra glaudžiai susiję su aplinką. Medžiagų, sudarančių gyvų organizmų ląsteles, sudėtyje rasta daugiau nei 70 elementų.

(3.4 skaidrė) Mokslininkai sutarė, kad jei elemento masės dalis kūne viršija 0,01%, tada jis turėtų būti laikomas makroelementu. Mikroelementų dalis organizme yra 0,001-0,00001%. Jei elemento kiekis yra mažesnis nei 0,00001%, jis laikomas ultramikroelementai (varis, manganas, boras, fluoras). Žinoma, tokia gradacija yra sąlyginė.

Mokytojas: Prieš jus yra lentelė, kurioje nurodomas cheminių elementų kiekis gyvoje ląstelėje. Jūsų užduotis – nustatyti ir sąsiuvinyje surašyti, kurie elementai priklauso makroelementams ir mikroelementams (1 priedas).

Išvada: makroelementai: C, O, N, H (98%), Mg, K, Ca, Na, F, S, Cl (1,9%)
Mikroelementai: Fe, Zn, Mn, B, Cu, I, F, Co, Br, Al ir kt. Mikroelementai yra fermentų, vitaminų, hormonų dalis.
(5 skaidrė). V. V. Kovalskis, iškilus mokslininkas – biogeochemikas, biochemikas, ekologas, vienas iš mikroelementų teorijos kūrėjų – pagal svarbą gyvybei cheminius elementus suskirstė į tris grupes.

Gyvybiniai (nepakeičiami) elementai

Jie nuolat yra žmogaus organizme, yra fermentų, hormonų ir vitaminų dalis: H, O, Ca, N, K, P, Na, S, Mg, I, Mn, Cu, Co, Fe, Zn, Mo, V. Jų trūkumas sukelia normalaus žmogaus gyvenimo sutrikimą.

Nuolatiniai elementai

Šie elementai nuolat randami gyvūnų ir žmonių organizme: 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. Jų biologinis vaidmuo mažai suprantamas arba nežinomas.

priemaišų elementai

Sc, Tl, In, La, Pr, Sm, W, Re, Tb ir kt. Aptinkama žmonėms ir gyvūnams. Duomenys apie kiekį ir biologinis vaidmuo dar neišaiškinta.

Statybai ir gyvenimui reikalingi elementai įvairios ląstelės o organizmai vadinami biogeninis elementai.

(6 pusė).Kokia yra svarbiausių biogeninių elementų topografija žmogaus organizme?
Žmogaus organai įvairiais būdais koncentruoja savyje įvairius cheminius elementus, tai yra, mikro ir makro elementai pasiskirsto netolygiai. skirtingi kūnai ir audiniai. Dauguma mikroelementų kaupiasi kepenyse, kauluose ir raumenų audinys. Šie audiniai yra pagrindinis daugelio mikroelementų depas (rezervas).
Mikroelementai gali turėti specifinį ryšį su kai kuriais organais ir juose yra didelėmis koncentracijomis.

Gerai žinoma, kad
cinko koncentruojasi kasoje
jodo- skydliaukėje
fluoras- dantų emalyje,
aliuminio, arseno, vanadis kaupiasi plaukuose ir naguose
kadmis, gyvsidabrio, molibdenas- inkstuose
skarda- žarnyno audiniuose
stroncio- pigmentuotoje akies tinklainėje,
bromas, mangano, chromo- hipofizėje ir kt.

(7 skaidrė). Maistinių medžiagų trūkumas gali sutrikdyti žmogaus organizmo veiklą. Prieš jus yra lentelė, kurioje nurodomi cheminių elementų trūkumo žmogaus organizmui simptomai (2 priedas).
Dabar jūs veiksite kaip diagnostikas. Pagal simptomus, naudodamiesi lentele, nustatykite, kurio elemento trūkumą patiria žmogaus organizmas?

1 užduotis. Pacientas pastebėjo: svorio kritimą, plaukų ir nagų augimo sulėtėjimą, augimo sutrikimą, dermatitą. Be to, jo tamsūs plaukai įgavo rausvą atspalvį (mangano).

2 užduotis. Pacientas skundėsi gydytojui, kad per pastaruosius kelis mėnesius pastebėjo, kad jis padidėjo Skydliaukė(jodas).

Yra du testai, skirti nustatyti jodo trūkumą organizme:

Testo numeris 1. Paniręs vatos tamponu V alkoholio tirpalas jodo, tepkite jodo tinklelis bet kurioje odos dalyje, išskyrus skydliaukę. Kitą dieną atidžiai apžiūrėkite šią vietą. Jei nieko nerandate, vadinasi, jūsų organizmui reikia jodo, jei jodo pėdsakai lieka, jums jodo trūkumas nėra.

Testo numeris 2, Prieš miegą ant dilbio odos užtepkite tris 10 cm ilgio jodo tirpalo eilutes: ploną, šiek tiek storesnę ir storiausią. Jei ryte dingo tik pirma eilutė, su jodu viskas gerai. Jei pirmieji du dingo – atkreipkite dėmesį į sveikatos būklę. O jei neliko nė vienos linijos, organizme akivaizdžiai trūksta jodo.

3 užduotis. Gydytojai jau seniai nerimauja dėl šio elemento trūkumo problemos. Senovėje buvo manoma, kad ši liga būdinga jaunoms merginoms. Netgi buvo vartojamas toks terminas „blyški liga“. Daugelio merginų veidai tuo tolimu metu tikrai atrodė išblyškę. Apie kokį elementą mes kalbame? (geležis).

4 užduotis. Paciento nagai buvo trapūs ir dryžuoti, plaukai tapo trapūs ir nuobodu; daugybinis dantų kariesas. Jis tapo irzlus, ašarojantis. Jį ištiko panikos priepuoliai (magnio).

(8 skaidrė). Mokytojas: Atkreipkite dėmesį į pav. 40 95 puslapyje Cheminiai elementaižmogaus kūne“. Išdėstykite cheminius elementus mažėjančia tvarka pagal jų kiekį žmogaus organizme.
Bet jei mikroelementų kiekis žmogaus organizme yra mažas, tai nereiškia, kad jų nereikia, kaip jau matėme konkrečiuose pavyzdžiuose. Žmogus ir gyvūnai normaliam gyvenimui reikalingų elementų gauna su maistu (tai daugiausia taikoma mikroelementams). Jei maiste trūksta kai kurių elementų, tai įmanoma įvairių ligų. Pridedant norimo elemento miligramo dalis paros davinysžmogus juos pašalina.

Mokytojas:(9,10 skaidrės) O dabar išspręsime keletą skaičiavimo uždavinių:

1 užduotis. Kalcio fosfatas yra mineralinis pagrindas kaulų ir dantų. Tikslus organizmo paros poreikis kalcio yra nuo 0,8 iki 2 g Kalcio šaltiniai yra pienas, kefyras, varškė, sūris, žuvis, pupelės, petražolės, žalieji svogūnai, taip pat kiaušiniai, grikiai ir avižiniai dribsniai, morkos ir žirniai .
Ar suteiks dienos poreikis organizme yra kalcio, įdedant į maistą 1 g kalcio karbonato, jei jis visiškai pasisavinamas?

Kalcio kiekis kalcio karbonate yra lygus kalcio karbonato kiekiui:
Iš formulės CaCO 3 išplaukia, kad n (Ca) \u003d n (CaCO 3),
n (CaCO 3) \u003d m / M \u003d 1/100 \u003d 0,01 mol
Iš čia
n(Ca) = 0,01 mol
m(Ca) \u003d M x n = 0,01 x 40 \u003d 0,4 g.
Taigi jis yra mažesnis už paros organizmo poreikį (0,8-2 g/d.).

2 užduotis. IN Žmogaus kūnas iš viso jame yra apie 25 mg jodo (kaip įvairių junginių dalis), o pusė visos jodo masės yra skydliaukėje. Apskaičiuokite, kiek jodo atomų yra: a) skydliaukėje; b) visame žmogaus kūne.

Jodo atomų skaičius žmogaus organizme
N (I) = Na. n (I) = Na. m(I)/M(I);
N(I) = 6 ,10 20 . 25/127 = 1,18. 10 20
Skydliaukėje jodo atomų skaičius yra 2 kartus mažesnis:
N1 (I) = 0,5. 1.18. 10 20 \u003d 5.9. 10 19 .

Mokytojas:(11 skaidrė) Žinodami cheminę ląstelės sudėtį, galime padaryti tam tikrą išvadą. Pasakykite man, ar gyvos ląstelės sudėtyje yra kokių nors ypatingų elementų, kurių negyvojoje gamtoje nėra. Todėl atominiame lygmenyje skirtumai tarp gyvųjų ir negyvoji gamta Nr. Nenuostabu, kad poetas N.S. Gumilovas rašė:
"Šis akmuo vieną kartą riaumojo,
Ši gebenė pakilo debesyse"
- Kaip tu tai supranti?
(12 skaidrė) Biologijos pamokose tyrėte cheminę žmogaus kūno ląstelės sudėtį. Kokios organinės medžiagos yra jos sudėtyje?
- baltymai, riebalai, angliavandeniai, nukleino rūgštys, hormonai, fermentai. Tie. skirtumai tarp gyvosios ir negyvosios gamtos pastebimi molekuliniu lygmeniu.
Organinės medžiagos daugiausia susideda iš anglies, vandenilio, deguonies ir azoto, t.y. iš makroelementų.
Dabar eksperimentų pagalba įrodysime kai kurių neorganinių ir organinių medžiagų buvimą gyvų organizmų ląstelių sudėtyje.

Spektaklis laboratoriniai darbai(pamokomasis žemėlapis) (13,14 skaidrės)
(Ruošiantis laboratoriniams eksperimentams galite naudoti technologinį žemėlapį (3 priedas).
(15 skaidrė) Taigi, remdamiesi anksčiau įgytomis žiniomis, galime daryti išvadą S.P. Ščipačiovas iš eilėraščio „Skaitydamas Mendelejevą“

Nieko kito gamtoje nėra
Nei čia, nei ten, kosmoso gelmėse:
Viskas – nuo ​​smulkių smėlio grūdelių iki planetų –
Susideda iš pavienių elementų

(16 skaidrė) Atspindys: Tęsti posakius:

  • šiandien sužinojau...
  • Buvau nustebęs...
  • dabar aš galiu...
  • Aš norėčiau …

Namų darbai:§16 ex. 1-6

Citologija

    Pagrindiniai klausimai ląstelių teorija. Ląstelė yra struktūrinė ir funkcinis vienetas gyvas puslapis 1

    Organinės ląstelės medžiagos: lipidai, ATP, biopolimerai (angliavandeniai, baltymai, nukleorūgštys) ir jų vaidmuo ląstelėje. 5 puslapis

    Fermentai, jų vaidmuo gyvenimo procese 7 psl

    Prokariotų ir eukariotų ląstelių struktūros ypatumai 9 psl

    Pagrindinis konstrukciniai komponentai narveliai 11 psl

    Ląstelės paviršiaus aparatas 12 psl

    Molekulių pernešimas per membranas 14 psl

    Receptoriaus funkcija ir jos mechanizmas 18 psl

    Ląstelių kontaktų struktūra ir funkcijos 19 psl

    AAC judėjimo ir individualizavimo funkcijos 20 psl

    Organelės bendrą reikšmę. Endoplazminis tinklas 21 puslapis

    Golgi kompleksas 23 psl

    Lizosomos 24 psl

    Peroksisomos 26 psl

    Mitochondrijos 26 puslapis

    Ribosomos 27 puslapis

    Plastids 28 psl

    Ląstelių centras 28 puslapis

    Ypatingos svarbos organelės 29 psl

    Ląstelės branduolys. Struktūra ir funkcija 29 psl

    Metabolizmas ir energijos konversija ląstelėje 32 psl

    Chemosintezė 36 psl

    Pagrindinės ląstelių teorijos nuostatos. Ląstelė yra struktūrinis ir funkcinis gyvojo vienetas.

Citologija - ląstelių mokslas. Citologija tiria ląstelės struktūrą ir cheminę sudėtį, funkcijas ląstelių struktūros, ląstelių funkcijos gyvūnų, augalų organizme, ląstelių dauginimasis ir vystymasis. Iš 5 organinio pasaulio karalysčių tik Virusų karalystė, atstovaujama gyvų formų, neturi ląstelių struktūros. Likusios 4 karalystės turi ląstelinę struktūrą: Bakterijų karalystę vienija prokariotai – ikibranduolinės formos. Branduolinės formos – eukariotai, joms priklauso Grybų, Augalų, Gyvūnų karalystės. Pagrindinės ląstelių teorijos nuostatos: Ląstelė – funkcinis ir struktūrinis gyvenimo vienetas. Ląstelė – elementarioji sistema – kūno sandaros ir gyvybės pagrindas. Ląstelės atradimas yra susijęs su mikroskopo atradimu: 1665 m - Hooke'as išrado mikroskopą ir ant kamštienos pjūvio pamatė ląsteles, kurias pavadino ląstelėmis. 1674 m - A. Levingukas pirmą kartą atrado vienaląsčius organizmus vandenyje. XIX amžiaus pradžia - J. Purkinje protoplazmą pavadino medžiaga, kuri užpildo ląstelę. 1831 m - Brownas atrado branduolį. 1838-1839 m - Schwann suformulavo pagrindines ląstelių teorijos nuostatas. Pagrindinės ląstelių teorijos nuostatos:

1. Ląstelė – pagrindinis visų organizmų struktūrinis vienetas.

2. Ląstelių formavimosi procesas lemia augalų ir gyvūnų ląstelių augimas, vystymasis ir diferenciacija.

1858 m - buvo išleistas Virchow veikalas „Ląstelių patologija“, kuriame jis susiejo patologinius organizmo pokyčius su ląstelių struktūros pokyčiais, padėdamas pagrindą patologijai – teorinės ir praktinės medicinos pradžiai. 19 amžiaus pabaiga - Baeris atrado kiaušialąstę, parodydamas, kad visi gyvi organizmai kilę iš vienos ląstelės (zigotos). Buvo atrasta sudėtinga ląstelės struktūra, aprašytos organelės, ištirta mitozė. XX amžiaus pradžia - išaiškėjo ląstelių struktūrų reikšmė ir paveldimų savybių perdavimas. Šiuolaikinė ląstelių teorija apima šias nuostatas:

    Ląstelė – pagrindinis visų gyvų organizmų sandaros ir vystymosi vienetas, mažiausias gyvybės vienetas.

    Ląstelės visi vienaląsčiai ir daugialąsčiai organizmai yra panašios struktūros, cheminė sudėtis, pagrindinis gyvybinės veiklos ir medžiagų apykaitos pasireiškimas.

    ląstelių dauginimasis vyksta dalijantis, o kiekviena nauja ląstelė susidaro dalijantis pradinei (motininei) ląstelei.

    Sudėtinguose daugialąsčiuose organizmuose ląstelės yra specializuotos pagal savo funkcijas ir formuoja audinius. Audiniai susideda iš organų, kurie yra tarpusavyje susiję ir pavaldūs nervų ir humoralinei reguliavimo sistemoms.

Ląstelė – yra atvira sistema visiems gyviems organizmams, kuriai būdingi medžiagų, energijos ir informacijos srautai, susiję su medžiagų apykaita (asimiliacija ir disimiliacija). savęs atsinaujinimas atsiranda dėl metabolizmo. Savireguliacija atliekami lygiu medžiagų apykaitos procesai atsiliepimų pagrindu. savęs dauginimasis ląstelė aprūpinama jos dauginimosi metu medžiagos, energijos ir informacijos srauto pagrindu. Ląstelė ir ląstelių struktūra suteikia:

    Dėl didelio paviršiaus – palankios sąlygos medžiagų apykaitai.

    Geriausias paveldimos informacijos saugojimas ir perdavimas.

    Organizmų gebėjimas kaupti ir perduoti energiją bei paversti ją darbu.

    Laipsniškas viso organizmo (daugialąsčių) mirštančių dalių pakeitimas, nepakeičiant viso organizmo.

    IN daugialąstelis organizmas ląstelių specializacija suteikia platų organizmo adaptyvumą ir jo evoliucines galimybes.

Ląstelės turi struktūrinis panašumas, t.y. panašumas įvairiais lygiais: atominis, molekulinis, supramolekulinis ir kt. Ląstelės turi funkcinis panašumas, cheminių medžiagų apykaitos procesų vienovė.

Cheminė ląstelės struktūra: 80% - vanduo. 1-2% - lipidai 1-2% - neorganinių medžiagų. 1-2% – nukleino rūgštys. 1-1,5% – mažos molekulinės masės medžiagos. 1-2% – angliavandeniai. 10-12% – baltymai. Ląstelės neorganinių medžiagų cheminė sudėtis:

deguonis – 65-75 proc.

Magnis - 0,02-0,03%

Cinkas - 0,0003%

Anglies - 15-18%

Natris - 0,02-0,03%

Varis – 0,0002 %

Vandenilis - 8-10%

Kalcis - 0,04-2,00%

Jodas - 0,0001%

Azotas - 1,5-3,0%

Geležis - 0,01-0,015%

Fluoras – 0,0001 %

Siera - 0,15-0,20%

Kalis - 0,15-0,40%

Fosforas - 0,20-1,00%

Chloras - 0,05-0,10%

Vanduo - esminis ląstelės komponentas. Jame ištirpsta daug medžiagų, t. organiniai (hidrofiliniai – angliavandeniai ir hidrofobiniai – baltymai). Vanduo yra būtinas, kad fermentai veiktų. Vandens funkcijos:

    Tarnauja tam, kad vyktų reakcijos.

    Dalyvauja cheminėse reakcijose

    Reguliuoja medžiagų apykaitą

    Dalyvauja termoreguliacijoje

    Sudrėkinti gaunamą maistą.

Biologinį vandens vaidmenį lemia jo molekulinės sandaros ypatumai. Osmosas - tirpiklio molekulių prasiskverbimas per pusiau pralaidžią membraną iš mažesnės koncentracijos tirpalo į didesnės koncentracijos tirpalą. Vandens slėgis, kuriuo jis spaudžia membraną, yra osmosinis slėgis. Tirpalai, kurių osmosinis slėgis vienodas, vadinami izotoniniais. Sprendimai:

    Hipertoninis - sukelia ląstelių susitraukimą

    Hipotoninis - sukelia ląstelių plyšimą

Turgoras - slėgis, kuriuo vanduo spaudžiasi prie apvalkalo iš vidaus. Druskos: Neorganinės medžiagos, be vandens, apima druskas. Jie yra disocijuotos būsenos: Na +, K +, Ca 2+, Mg 2+ - katijonai ir HPO42-, H2PO4-, HCO3-- anijonai. Osmosinis slėgis ir jo buferinės savybės priklauso nuo druskos koncentracijos, t.y. palaikyti reakciją esant šiek tiek šarminiam arba neutraliam pH lygiui. PH yra neigiamas vandenilio jonų koncentracijos logaritmas. РН = 7 - terpė neutrali. PH \u003d (7; 14) - šarminė aplinka. PH \u003d (1; 7) - rūgštinė aplinka. Kai kuriose ląstelėse yra netirpių mineralinių druskų ( kaulų ląstelės) dėl Ca ​​3 PO 4, CaCO 3 buvimo.

    Organinės ląstelės medžiagos: lipidai, ATP, biopolimerai (angliavandeniai, baltymai, nukleorūgštys) ir jų vaidmuo ląstelėje.

Lipidai- didelės molekulinės masės riebalų rūgščių esteriai ir trihidroalkoholis glicerolis. Lipidų yra visose gyvūnų ir augalų ląstelėse. Jie yra daugelio ląstelių struktūrų dalis. Vitaminai A, D, E, K yra riebaluose tirpūs. Riebalų funkcijos:

    Energija - 1g. riebalai - 9,2 kcal.

    Konstrukcija - yra visų membranų dalis.

    Kai kurie lipidai yra hormonų pirmtakai – jie reguliuoja medžiagų apykaitą.

    Apsauginis.

    Termoreguliacinis.

Adenozino trifosforo rūgštis (ATP) ATP aprūpina ląstelę energija. Bet koks gyvybinės veiklos pasireiškimas reikalauja energijos sąnaudų. Energijos apykaita siejama su plastiku. Visoms plastiko mainų reakcijoms reikia energijos sąnaudų. Energijos apykaitos reakcijoms įgyvendinti būtina nuolatinė fermentų sintezė, nes. fermentų gyvavimo trukmė trumpa. Per plastiką ir energijos apykaitą ląstelė yra susijusi su išorinė aplinka. Gyva ląstelė yra atvira sistema, nes Tarp ląstelės ir aplinkos nuolat vyksta medžiagų ir energijos mainai. Ląstelė yra labai organizuota struktūra, kurioje ekonomiškai sunaudojamos medžiagos ir energija, o procesai vykdomi labai efektyviai. Mitochondrijų efektyvumas - 45-60%, chloroplastų - 25%. ATP energijos naudojimas:

    Asimiliacija.

    Medžiagų gabenimas.

    ląstelės ir jos organelių dalijimasis.

    apie gyvenimo procesus.

Angliavandeniai- organinės medžiagos, kurių bendra formulė (CH 2 O) n. Gyvoje ląstelėje - 1-2%, kepenyse ir raumenyse - iki 5%. Augalo ląstelėje iki 90% (bulvės, sėklos). Angliavandeniai:

    Paprasta- monosacharidai - nustatomi pagal anglies atomų skaičių: triozės, tetrozės, pentozės, heksozės. Svarbiausios yra C 5 H 10 O 5 pentozės ir C 6 H 12 O 6 heksozės. Iš petozių išskiriamos ribozės ir dezoksiribozės (ribozės yra RNR, ATP dalis, dezoksiribozės – DNR). Iš heksozių išskiriama gliukozė, fruktozė, galaktozė.

    Kompleksas - disacharidai, polisacharidai.

disacharidai- sacharozė (gliukozė + fruktozė), laktozė (gliukozė + galaktozė). Subsacharidai- susideda iš daugelio monosacharidų molekulių: celiuliozės (150-200 gliukozės molekulių polimeras), krakmolo. Angliavandenių funkcijos:

    Energija – oksidacija raumenų mitochondrijose.

    Konstrukcija – celiuliozė augalų ląstelių sienelėje, chitinas nariuotakojų skelete.

Voverės yra visuose organizmuose. Pagal cheminę prigimtį baltymai yra polimerai, kurių monomerai yra aminorūgštys. Amino rūgštis yra organinė rūgštis. Aminorūgščių sudėtis:

    Amino grupė – NH2

    Karboksilo grupė – COOH

Baltymų grandinės aminogrupė yra sujungta peptidine jungtimi (CO-NH), kurią sudaro karboksilo grupė ir kitos aminorūgšties grupė. Gyvi organizmai naudoja tik 20 aminorūgščių, nors jų yra daug daugiau: glicinas, alaninas, valinas, leucinas, izoleucinas, serinas, treoninas, asparto rūgštis, glutamo rūgštis, asparaginas, glutaminas, lizinas, argininas, cisteinas, metioninas, fenilalaninas, tirozinas. triptofanas, histidinas, prolinas. Yra 4 baltymų struktūros: Pirminė struktūra - aminorūgščių grandinė, sujungta peptidiniais ryšiais. Antrinė struktūra - baltyminis siūlas susisukęs į spiralę ir grandinės atkarpų sujungimas vyksta dėl vandenilinių ryšių (H-H). Tretinė struktūra - antrinės konstrukcijos sulankstymas į rutulį. Ši struktūra būdinga kiekvienai baltymo molekulei. Sulankstymas atsiranda dėl disulfidinių tiltelių (-S-S-) ir sulfhidrilo tiltelių (-S-H-). Kvartero struktūra - ne visi baltymai turi – kelių struktūrų (subvienetų) sąjungą. Pavyzdžiui: hemoglobinas. Pagal savo sudėtį baltymai yra:

    Paprasta- susideda tik iš aminorūgščių

    Kompleksas - yra nukleorūgščių (nukleoproteinų), riebalų (lipoproteinų), angliavandenių (glikoproteinų), metalų (metalų baltymų).

Baltymų funkcijos:

    Konstrukcija (membranos, šerdis).

    Transportas (O 2 pernešimas hemoglobinu).

    Fermentinis (biocheminių reakcijų pagreitis).

    Variklis (susitraukiantis).

    Apsauginiai (gamaglobulinai).

    Energija (1g – 4,2 kcal).

    Signalas.

Natūralios baltymo struktūros pažeidimas vadinamas denatūravimas. Denatūracija yra grįžtama arba negrįžtama. Renatūravimas - baltymų struktūros atkūrimas nutraukus ekspoziciją. 4. Fermentai, jų vaidmuo gyvybės procese. Cheminė fermentų prigimtis yra voverės. Fermentai yra biologiniai katalizatoriai. Jie prisideda prie reakcijų pagreitinimo, yra audinių dalis.

Fermentai specialiai katalizuoja chemines reakcijas, t.y. 1 fermentas katalizuoja 1 tipo reakcijas. Ir virsta tik atitinkamu substratu. Fermentai daugiausia katalizuoja medžiagų, kurių matmenys yra labai maži, palyginti su fermento, transformaciją. Fermentai yra:

Paprasta - susideda tik iš baltymų, kurių molekulės turi aktyvųjį centrą – tam tikrą aminorūgščių grupę, būdingą molekulėje esančiam fermentui. Tai daugiausia hidroliziniai fermentai: amilazė, pepsinas, tripsinas ir kt. Kompleksas - sudarytas iš baltymų ir nebaltyminių dalių. Baltymas vadinamas apofermentu (fermento nešikliu). Nebaltyminė dalis yra kofermentas arba prostatos grupė: pavyzdžiui, organinės medžiagos: vitaminai, NAD, NADP; neorganinės medžiagos: metalo atomai – geležis, cinkas, magnis. Apofementas yra atsakingas už fermento molekulės su substrato molekule specifiškumą. Kofermentas yra atsakingas už katalizuojamos reakcijos tipą. Fermentų veikimo mechanizmas: Sumažėjusi aktyvacijos energija, t.y. energijos lygio, kurio reikia, kad substrato molekulė taptų reaktyvi, sumažėjimas. fermento molekulė yra didelė, tada atsiranda stiprus elektrinis laukas, kuriame substrato molekulė tampa asimetriška , dėl to susilpnėja jame esantys cheminiai ryšiai. Fermentas sudaro fermento-substrato kompleksą su substratu. Pagrindo pritvirtinimas vyksta aktyvios vietos pagalba. Pasibaigus reakcijai, kompleksas skyla į fermentą ir reakcijos produktą. Fermentai ląstelėje sudaro fermentų sistemas (multienziminius kompleksus). Ankstesnės reakcijos produktas yra substratas kitai reakcijai. Fermentų aktyvumas ląstelėse yra kontroliuojamas genetiniu lygmeniu grįžtamojo ryšio principu. Fermentų savybės:

    specifinis

    Skirtingai nuo cheminių katalizatorių, jie pagreitina reakcijas normaliomis sąlygomis.

    Fermentų aktyvumas kinta priklausomai nuo T 0, pH, substrato koncentracijos.

    Aktyvuoti nedideliais kiekiais, t.y. nesunaikinamas reakcijų metu

    Fermentai yra baltymai ir turi baltymų savybių.

Fermentų klasifikacija: 1961 m. Tarptautinis biochemijos kongresas patvirtino fermentų klasifikaciją, pagrįstą tam tikro fermento katalizuojamos reakcijos tipu. Pagal šį principą visi fermentai skirstomi į 6 klases:

    Oksidoreduktazės - fermentai, kurie katalizuoja redokso reakcijas.

    Pervedimai - katalizuojantis atomų arba radikalų perdavimą: pavyzdys - katalazė - 2H 2 O 2 \u003d 2H 2 O + O 2

    Hidrolazės- fermentai, kurie suardo intramolekulinius ryšius, prijungdami vandens molekules: pavyzdžiui, fosfatazė.

    Liase- Fermentai, kurie nehidroliziniu būdu atskiria vieną ar kitą grupę nuo substrato, pavyzdžiui, karboksilo grupę skaido dekarboksilaze.

    Izomerazės- fermentai, katalizuojantys vieno izomero virsmą kitu: gliukozės-6-fosfatas į gliukozės-1-fosfatą.

    Sintezės- fermentai, katalizuojantys sintezės reakcijas, peptidų sintezę iš aminorūgščių, t.y. katalizuoja jungiančių molekulių reakcijas su naujų ryšių formavimu.

    Prokariotinių ir eukariotinių ląstelių struktūros ypatumai.

Pagal organizavimo ypatumus išskiriamos prokariotinių ir eukariotinių tipų ląstelės. Prokariotų karalystė apima Bakterijų karalystę, eukariotų karalystę – visas kitas karalystes: Grybų, Augalų, Gyvūnų. Evoliuciškai prokariotai yra ankstesni nei eukariotai, jie atsirado Archeano eroje (maždaug prieš 3 * 10 9 metus). Pirmieji eukariotai atsirado maždaug prieš 2*109 metus, galbūt iš prokariotų. Prokariotai - ikibranduoliniai – neturi morfologiškai izoliuoto branduolio, nes branduolinės medžiagos nuo citoplazmos neatriboja branduolio membrana. Eukariotai - branduolinė – genetinė medžiaga yra apsupta branduolio membrana. Tipiška prokariotinė ląstelė yra bakterinė ląstelė: išorėje ją supa specialios cheminės sudėties ląstelės sienelė, po ląstelės sienele yra citoplazmą supanti plazminė membrana, kurioje yra nukleotidas – branduolio analogas. Lyginamosios eukariotų ir prokariotų savybės:

ženklas

prokariotai

eukariotų

1. Ląstelės dydis

0,5–5 µm

Ląstelės apvalkalas

Taip, puikiai cheminė struktūra iš eukariotų. Sienoje yra peptidoglikano.

Taip, skiriasi augaluose ir gyvūnuose, nėra peptidoglikano

plazmos membrana

mezosomos

Citoplazma

Taip, jokio judėjimo

Taip, judėjimas yra

Membraninės organelės-EPS, Golgi aparatas, chloroplastai, mitochondrijos, lizosomos, peroksisomos, vakuolės.

Branduolinė membrana, branduolio buvimas

Genetinės medžiagos organizavimas

1 DNR molekulė, apskrita, esanti nukleide, neapsupta branduolinės membranos; nėra tikrojo branduolio ir nėra chromosomų

Linijinė DNR, sujungta baltymais – histonais ir RNR, sudaro chromosomas, esančias branduolyje.

Ekstrachromosominiai paveldimumo veiksniai (citoplazminiai)

Ribosomos citoplazmoje

Inkliuzai

citoskeletas

Nėra paprastų mikrovamzdelių, panašių į vieną iš plazmine membrana ginkluotų mikrotubulių

Kompleksinis, su mikrovamzdeliais 2*9+2, apsuptas plazmos membrana

Gebėjimas aktyvuoti judesius

Gebėjimas endocitozei

dauginimasis

Dvejetainis padalijimas

Mitozė, mejozė

Dauginimosi greitis

1 padalijimas per 20 minučių

1 padalijimas per kelias minutes

sporuliacija

Rūšiui išsaugoti – 1 spora

Daug sporų veistis

Bakterijos – plazminė membrana. cianobakterijos citoplazminės membranos

mitochondrijose

Fotosintezė

Membranose, kurios neturi specialios pakuotės; nėra chloroplastų

Sudėtinguose chloroplastuose su granulėmis

Fiksavimo gebėjimas

Kai kurie turi

nepajėgus

6. Pagrindiniai ląstelės struktūriniai komponentai Citoplazma - vaizduoja ląstelės turinį, išskyrus branduolinį aparatą (brandulį). Citoplazmos sudėtis apima hialoplazmą, endomembranų (membraninių organelių) ir neorganoidų sistemą, kai kuriose ląstelėse citoplazmoje yra citoplazminių intarpų. Hialoplazma - yra į želė panaši medžiaga. Visos ląstelės organelės yra lokalizuotos ir joje funkcionuoja. Hialoplazmoje yra daug jonų ir mažos molekulinės masės baltymų (metabolitų) ir didelės molekulinės masės baltymų. Šis komponentas yra mikroaplinka, kuri užtikrina ir reguliuoja citoplazmoje vykstančius procesus. Sudėtis: 90 % vandens, 10 % baltymų ir vandeniniai tirpalai organinės ir neorganinės ląstelės medžiagos. endomembraninė sistema - sudaro membranos organelės su jų turiniu. Šios organelės apima endoplazminį tinklą, Golgi kompleksą, mikrokūnus ir mitochondrijas. 7. Ląstelės paviršiaus aparatas. Ląstelės paviršiaus aparatas- yra universalus posistemis, esantis visose ląstelėse. Ląstelės paviršinis aparatas apibrėžia ribą tarp citoplazmos ir ekstraląstelinės aplinkos, reguliuoja ląstelės sąveiką su išorine aplinka. Kaip ląstelės paviršiaus aparato dalis, yra 3 komponentai: 1. Plazminė membrana arba plazmolema 2. Viršmembraninis kompleksas arba glikokaliksas 3. Submembraninis kompleksas arba pomembraninis raumenų ir kaulų aparatas. plazmolema- yra struktūrinis ir funkcinis ląstelės paviršiaus aparato pagrindas ir yra sferiškai uždara biomembrana. Plazmolemos struktūra atitinka skysčio mozaikos membranų modelį. Epimembraninis kompleksas arba glikokaliksas yra išorinė ląstelės paviršiaus aparato dalis, esanti virš plazminės membranos. Epimembraninio komplekso sudėtis apima: 1. Glikolipidų ir glikoproteinų angliavandeninės dalys 2. Periferinės membranos baltymai, esantys išorinėje bilipidinio sluoksnio dalyje 3. Integraliniai ir pusiau integraliniai baltymai, kurių išorinė zona išsikiša virš bilipidinio sluoksnio. 4. Specifiniai angliavandeniai, chemiškai nesusieti su membranos komponentais, lokalizuoti virš bilipidinio sluoksnio. 5. Submembraninis kompleksas arba pomembraninis raumenų ir kaulų aparatas – esantis po plazmine membrana, su viduje ląstelės paviršiaus aparatas. Submembraninis raumenų ir kaulų aparatas yra padalintas į periferinę hialoplazmą ir raumenų ir kaulų sistemą. periferinė hialoplazma - yra specializuota citoplazmos dalis, esanti po plazmolema. Tai labai diferencijuota skysta nevienalytė medžiaga, kurios tirpale yra įvairių mažos ir didelės molekulinės masės molekulių. Periferinė hialoplazma iš tikrųjų yra mikroaplinka, kurioje vyksta bendrieji ir specifiniai medžiagų apykaitos procesai. Tai užtikrina daugelio ląstelės paviršiaus aparato funkcijų įgyvendinimą. Antrasis pomembraninio raumenų ir kaulų aparato komponentas – raumenų ir kaulų sistema – yra periferinėje hialoplazmoje. Skeleto ir raumenų sistema sudaro:

    Mikrofibrilės arba mikrofilamentai

    Skeleto fibrilės arba tarpiniai siūlai

    mikrovamzdeliai

mikrofibrilės- gijinės struktūros, susidedančios iš: 1. Susitraukiančio baltymo aktino 2. Miozinas Rutulinio aktino molekulės sudaro protofibriles, sudaro dvigubą spiralę, prie kurios prisijungia baltymai. Polimerizacijai reikia: ATP, didelės koncentracijos Mg jonų ir baltymo filamino. Aktino miofibrilių depoliarizacija vyksta dalyvaujant profilino baltymui. Polimerizacijos ir depoliarizacijos procesai vyksta lygiagrečiai priešinguose miofibrilių galuose. Skeleto ir raumenų sistemoje yra miozino mikrofibrilių. Jų struktūros ypatumai yra „galvų“, galinčių suskaidyti ATP, buvimas. Šio proceso metu galva prisitvirtina prie aktino mikrofilamentų miozino mikrofilamentų atžvilgiu. Skeleto fibrilės - susidaro polimerizuojant atskiras baltymų molekules. Įvairių ląstelių tipų skeleto fibrilės susideda iš skirtingų baltymų. Epitelio ląstelėse skeleto fibrilės susidaro dėl baltymo prekeratino ir vadinamos tonofibrilėmis. Visos skeleto fibrilės yra atsparios fiziniams ir fiziniams veiksniams. Jie atlieka atraminę funkciją ir yra citoskeleto elementas. Skeleto fibrilių skaičių ir ilgį reguliuoja ląstelių mechanizmai, kurių pokyčiai gali sukelti ląstelių funkcijos sutrikimus. mikrovamzdeliai - užima labiausiai nutolusią vietą nuo plazmalemos. Mikrotubulių sieneles sudaro tubulino baltymai. Struktūrinis mikrovamzdelių vienetas yra dimerai, susidedantys iš molekulių -tubulino ir -tubulino. Mikrotubulai taip pat apima kitų tipų baltymus, vadinamus MAP baltymais. Šie baltymai užtikrina efektyvų mikrotubulių funkcionavimą. Mikrotubulių susidarymas pagrįstas tubulino dimerų polimerizacijos procesu. Pirmiausia susidaro tubulino gijos - protofilamentai kurios sąveikauja viena su kita, sudarydamos mikrotubulo sienelę. Paprastai mikrotubulo sienelę sudaro 13 protofilamentų. Ląstelėje mikrovamzdelių polimerizacija vyksta savaime susijungiant tam tikromis sąlygomis. Tokia būklė yra GTP (analogiška ATP), magnio jonų ir kalcio nebuvimas. Naujų mikrovamzdelių formavimasis vykdomas mikrotubulų organizavimo centruose. Galingiausias mikrovamzdelių organizavimo centras yra centrioliai. Baltymas vaidina svarbų vaidmenį inicijuojant mikrovamzdelių polimerizaciją –  - faktorius.

    Molekulių pernešimas per membranas

Medžiagų mainus tarp ląstelės ir aplinkos lemia transportavimo funkcija PAKETAS. Savo veikloje ląstelė naudoja kelių rūšių molekulių ir medžiagų transportavimą per PAA:

    Nemokamas transportas arba paprasta difuzija.

    Pasyvus pernešimas arba palengvinta difuzija

    aktyvus transportas

    Vežimas membraninėje pakuotėje arba citozinėje pakuotėje.

Nemokamas transportas - atsiranda tik esant elektriniam gradientui abiejose membranos pusėse. Šis gradientas egzistuoja tik tada, kai skiriasi transportuojamų molekulių koncentracija ir (arba) krūviai. Gradiento dydis lemia laisvo transporto kryptį ir greitį. Ši transporto rūšis vadinama transportavimas pagal koncentracijos gradientą.Šiuo atveju laisvojo transporto greitis yra tiesus gradiento dydžiui. Transportavimas išilgai koncentracijos gradiento sumažina koncentracijos skirtumą ir laipsnišką laisvojo transportavimo greičio mažėjimą. Biologinis laisvo transporto vaidmuo yra ribotas. Tai lemia jo selektyvumo stoka. Pro bilipidinį sluoksnį gali prasiskverbti bet kokios hidrofobinės molekulės. Dauguma biologiškai aktyvių molekulių yra hidrofilinės, todėl jų laisvas pernešimas per bilipidinį sluoksnį yra sunkus. Pasyvus transportas - palengvinta difuzija – taip pat atliekama tik pagal koncentracijos gradientą ir nenaudojant ATP. Pasyvus transportas yra daug greitesnis nei nemokamas. Didėjant koncentracijos skirtumui, ateina momentas, kai greitis tampa pastovus. Transportas vyksta specialiomis molekulėmis - vežėjai. Jų pagalba per membraną koncentracijos gradientu pernešamos didelės hidrofilinės molekulės (cukrus, aminorūgštys). PAK turi pasyvieji nešėjaiįvairiems jonams (K +, Na +, Ca 2+, Cl -, HCO 3 -). Pasyviųjų nešėjų ypatybė yra didelis jų specifiškumas (selektyvumas) pernešamų molekulių atžvilgiu. Antroji savybė – didelis transportavimo greitis, kuris gali būti 10 4 molekulės per sekundę ar daugiau. Ląstelė gali reguliuoti kiekybinį ir kokybinį nešiklių rinkinį savo PAC. Tai leidžia ląstelei diferencijuotis ir reaguoti į besikeičiančias sąlygas. Nešiklių veikimo mechanizmas pagrįstas jų gebėjimu formuoti tam tikroms molekulėms būdingus kanalus. Pavyzdžiui: pasyvus gliukozės transporteris. Pasyviojo transportavimo ląstelėje parametrus galima keisti vaistų ir antibiotikų pagalba. Antibiotikai veikia kaip pasyvūs nešiotojai. Eukariotinėse ląstelėse kai kurie toksinai ir nuodai gali sukelti pasyvaus transporto pažeidimą.