Zawartość elementów w komórce. Pierwiastki chemiczne w komórkach organizmów żywych

Gimnazjum klasy Boldyreva Lyubov 9B „Perspektywa” g.o. Skrzydlak

Prezentacja do ogólnej lekcji chemii na temat „Elementy Chimichkskiego”. Mzhet można używać na lekcjach biologii.

Pobierać:

Zapowiedź:

https://accounts.google.com


Podpisy slajdów:

Zapowiedź:

Aby skorzystać z podglądu prezentacji utwórz konto Google (konto) i zaloguj się: https://accounts.google.com


Podpisy slajdów:

Pierwiastki chemiczne w komórkach organizmów żywych

Ze względu na zawartość komórki można wyróżnić trzy grupy elementów. Do pierwszej grupy zalicza się tlen, węgiel, wodór i azot. Stanowią prawie 98% całkowitego składu komórki. Druga grupa obejmuje potas, sód, wapń, siarkę, fosfor, magnez, żelazo, chlor. Ich zawartość w komórce to dziesiąte i setne procenta. Elementy z tych dwóch grup nazywane są makroelementami. MAKROELEMENTY

Pierwiastki śladowe Pozostałe pierwiastki, reprezentowane w komórce przez setne i tysięczne procenta, zaliczają się do trzeciej grupy. Są to mikroelementy.

W komórce nie znaleziono żadnych elementów właściwych wyłącznie naturze żywej. Wszystkie te pierwiastki chemiczne są również częścią przyrody nieożywionej. Wskazuje to na jedność natury ożywionej i nieożywionej. Brak któregokolwiek elementu może prowadzić do choroby, a nawet śmierci organizmu, gdyż każdy element pełni określoną rolę. Makroelementy z pierwszej grupy stanowią podstawę biopolimerów - białek, węglowodanów, kwasów nukleinowych i lipidów, bez których życie nie jest możliwe. Siarka jest częścią niektórych białek, fosfor jest częścią kwasów nukleinowych, żelazo jest częścią hemoglobiny, a magnez jest częścią chlorofilu. Wapń odgrywa ważną rolę w metabolizmie.

sole mineralne Część pierwiastków chemicznych zawartych w komórce jest częścią nie materia organiczna- sole mineralne i woda. Sole mineralne występują w komórce z reguły w postaci kationów (K+, Na+, Ca2+, Mg2+) i anionów (HPO42-, H2PO4-, Cl-, HCO3), których stosunek decyduje o kwasowości podłoże, które jest ważne dla życia komórki.

Woda Spośród substancji nieorganicznych występujących w dzikiej przyrodzie, woda odgrywa ważną rolę. *Bez wody życie jest niemożliwe. Stanowi znaczną masę większości komórek. Komórki mózgu i embriony ludzkie zawierają dużo wody: ponad 80% wody; w komórkach tkanki tłuszczowej – tylko 40%. Z wiekiem zawartość wody w komórkach maleje. Osoba, która straci 20% wody, umiera. Unikalne właściwości woda określa jej rolę w organizmie. Bierze udział w termoregulacji, co wynika z dużej pojemności cieplnej wody - zużycia duża liczba energię po podgrzaniu.

Co decyduje o dużej pojemności cieplnej wody? W cząsteczce wody atom tlenu jest kowalencyjnie związany z dwoma atomami wodoru. Cząsteczka wody jest polarna, ponieważ atom tlenu ma częściowo ładunek ujemny, a każdy z dwóch atomów wodoru ma częściowo ładunek dodatni. Wiązanie wodorowe powstaje pomiędzy atomem tlenu jednej cząsteczki wody i atomem wodoru drugiej cząsteczki. Wiązania wodorowe zapewniają połączenie dużej liczby cząsteczek wody. Podczas podgrzewania wody znaczna część energii jest zużywana na rozrywanie wiązań wodorowych, co decyduje o jej dużej pojemności cieplnej.

Substancje hydrofilowe W odniesieniu do wody wszystkie substancje komórki dzielą się na hydrofilowe i hydrofobowe. Substancje rozpuszczające się w wodzie nazywane są hydrofilowymi. Należą do nich związki jonowe (takie jak sole) i niektóre związki nieuśpione (takie jak cukry).

Substancje nierozpuszczalne w wodzie nazywane są hydrofobowymi. Należą do nich na przykład lipidy. Woda odgrywa ważną rolę w reakcjach chemicznych zachodzących w komórce w roztworach wodnych. Rozpuszcza niepotrzebne dla organizmu produkty przemiany materii i tym samym przyczynia się do ich usunięcia z organizmu. Wysoka zawartość wody w komórce nadaje jej elastyczność. Woda sprzyja ruchowi różne substancje wewnątrz komórki lub na zewnątrz komórki

Dziękuję za uwagę! Boldyrewa Ljubow 9B

Typ lekcji: lekcja uczenia się nowego materiału

Formularz postępowania: lekcja nauki.

Cele i zadania lekcji:

  • Przybliżenie i zrozumienie wśród uczniów koncepcji pierwiastków chemicznych tworzących organizmy żywe, znaczenia niektórych pierwiastków chemicznych w życiu organizmów żywych.
  • Kontynuować tworzenie jedności przyrodniczo-naukowego obrazu świata; doskonalić umiejętność prowadzenia eksperymentów laboratoryjnych potwierdzających skład chemiczny układów.
  • Rozwiń umiejętność analizowania, porównywania, wyciągania wniosków; rozwijać logiczne myślenie(w celu ustalenia związków przyczynowych, potwierdzających na danym materiale zależność właściwości obiektu od składu i struktury); rozwijać aktywność poznawczą uczniów; zwiększenie motywacji edukacyjnej do studiowania chemii i biologii.
  • Wykształcenie poczucia odpowiedzialności za zachowanie własnego zdrowia, poszanowania środowiska.

Sprzęt i odczynniki:
na stołach studenckich przygotowany nasycony bulion wołowy, roztwór ługu (NaOH), niebieski witriol(CuSO 4), czerwona sól krwi (K 3 , roztwór obojętny otrzymywany z popiołu, roztwór azotanu srebra, roztwór alkoholu jodowego, bulwy ziemniaka, nasiona słonecznika, roztwór białko jajka; stojak z probówkami, bibułą filtracyjną, moździerzem i tłuczkiem.

Techniczne pomoce szkoleniowe: komputer, rzutnik multimedialny.

Literatura metodyczna:

  1. OS Gabrielyan, I.G. Ostroumov„Podręcznik nauczyciela. Chemia. Stopień 9". M. Drop, 2002
  2. Seria „Biblioteka Nauczyciela”. G.V. Pichugina „Chemia i życie codzienne osoba." M. Drop, 2004
  3. W I. Astafiew„Podstawy analizy chemicznej. Instruktaż na kursie fakultatywnym dla uczniów klas IX-X”, M. Edukacja, 1977
  4. „Chemia” - gazetka edukacyjno-metodyczna dla nauczycieli chemii i nauk przyrodniczych nr 9, 2011. Wydawnictwo M. „Pierwszy września”.

Zasoby internetowe:

PODCZAS ZAJĘĆ

Wprowadzenie przez nauczyciela.(Prezentacja. Slajd 2)

Wielu chemików zna skrzydlate słowa wypowiadane w latach 40. ubiegłego wieku przez niemieckich naukowców Waltera i Idę Noddaków, że wszystkie pierwiastki układu okresowego są obecne w każdym bruku na chodniku. Początkowo słowa te nie spotkały się z jednomyślną aprobatą. Jednak coraz więcej precyzyjne metody analityczną definicję pierwiastków chemicznych, naukowcy byli coraz bardziej przekonani o słuszności tych słów.

Jeśli zgodzimy się, że każdy bruk zawiera wszystkie elementy, to powinno to dotyczyć każdego żywego organizmu. Wszystkie żywe organizmy na Ziemi, w tym człowiek, są w bliskim kontakcie środowisko. W składzie substancji tworzących komórki organizmów żywych odkryto ponad 70 pierwiastków.

(Slajd 3.4) Naukowcy zgodzili się, że jeśli udział masowy danego pierwiastka w organizmie przekracza 0,01%, to należy go uznać za makroskładnik. Udział pierwiastków śladowych w organizmie wynosi 0,001-0,00001%. Jeśli zawartość pierwiastka jest mniejsza niż 0,00001%, jest on brany pod uwagę ultramikroelementy (miedź, mangan, bor, fluor). Oczywiście taka gradacja jest warunkowa.

Nauczyciel: Przed tobą tabela wskazująca zawartość pierwiastków chemicznych w żywej komórce. Twoim zadaniem jest określenie i zapisanie w zeszycie, które elementy należą do makroelementów, a które do mikroelementów (załącznik 1).

Wniosek: makroelementy obejmują C, O, N, H (98%), Mg, K, Ca, Na, F, S, Cl, (1,9%)
Pierwiastki śladowe: Fe, Zn, Mn, B, Cu, I, F, Co, Br, Al itp. Pierwiastki śladowe wchodzą w skład enzymów, witamin, hormonów.
(Slajd 5). V. V. Kovalsky, wybitny naukowiec – biogeochemik, biochemik, ekolog, jeden z twórców teorii mikroelementów – w oparciu o ich znaczenie dla życia podzielił pierwiastki chemiczne na trzy grupy.

Elementy istotne (niezastąpione).

Są stale zawarte w organizmie człowieka, wchodzą w skład enzymów, hormonów i witamin: H, O, Ca, N, K, P, Na, S, Mg, I, Mn, Cu, Co, Fe, Zn, Mo, V. Ich niedobór prowadzi do zakłócenia normalnego życia człowieka.

Elementy stałe

Pierwiastki te stale występują w organizmie zwierząt i człowieka: 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. Ich biologiczna rola jest mało poznana lub nieznana.

elementy zanieczyszczeń

Sc, Tl, In, La, Pr, Sm, W, Re, Tb itp. Występuje u ludzi i zwierząt. Dane dotyczące ilości i rola biologiczna jeszcze nie wyjaśnione.

Elementy niezbędne do budowy i życia różne komórki i organizmy nazywane są biogenny elementy.

(Strona 6).Jaka jest topografia najważniejszych elementów biogennych w organizmie człowieka?
Narządy ludzkie skupiają w sobie różne pierwiastki chemiczne na różne sposoby, to znaczy mikro i makroelementy są nierównomiernie rozmieszczone różne ciała i tkaniny. Większość pierwiastków śladowych gromadzi się w wątrobie, kościach i tkanka mięśniowa. Tkanki te stanowią główny magazyn (rezerwę) wielu pierwiastków śladowych.
Pierwiastki śladowe mogą wykazywać specyficzne powinowactwo w stosunku do niektórych narządów i występują w nich w wysokich stężeniach.

Jak powszechnie wiadomo
cynk skoncentrowany w trzustce
jod- w tarczycy
fluor- w szkliwie zębów,
aluminium, arsen, wanad gromadzą się we włosach i paznokciach
kadm, rtęć, molibden- w nerkach
cyna- w tkance jelitowej
stront- w siatkówce barwnikowej oka,
brom, mangan, chrom- w przysadce mózgowej itp.

(Slajd 7). Brak składników odżywczych może prowadzić do zaburzeń w organizmie człowieka. Przed tobą tabela, która wskazuje objawy niedoboru pierwiastków chemicznych w organizmie człowieka (Załącznik 2).
Teraz będziesz pełnił funkcję diagnosty. Na podstawie objawów, korzystając z tabeli, określ niedobór jakiego pierwiastka występuje w organizmie człowieka?

Zadanie 1. Pacjentka zauważyła: utratę masy ciała, opóźnienie wzrostu włosów i paznokci, zaburzenia wzrostu, zapalenie skóry. Ponadto jego ciemne włosy nabrały czerwonawego odcienia (mangan).

Zadanie 2. Pacjent skarżył się lekarzowi, że w ciągu ostatnich kilku miesięcy zaobserwował wzrost Tarczyca(jod).

Istnieją dwa testy pozwalające określić niedobór jodu w organizmie:

Test numer 1. Po zanurzeniu wacik V roztwór alkoholu jod, zastosuj siatka jodowa na dowolnej części skóry z wyjątkiem tarczycy. Przyjrzyj się uważnie temu miejscu następnego dnia. Jeśli nic nie znajdziesz, Twój organizm potrzebuje jodu, jeśli pozostaną jego ślady, nie masz niedoboru jodu.

Test numer 2, Przed pójściem spać nałóż na skórę przedramienia trzy linie roztworu jodu o długości 10 cm: cienką, nieco grubszą i najgrubszą. Jeśli rano zniknęła tylko pierwsza kreska, z jodem wszystko jest w porządku. Jeśli pierwsze dwa zniknęły - zwróć uwagę na stan zdrowia. A jeśli nie została ani jedna kreska, to masz wyraźny niedobór jodu w organizmie.

Zadanie 3. Lekarze od dawna niepokoją się problemem braku tego pierwiastka. W czasach starożytnych wierzono, że choroba ta jest typowa dla młodych dziewcząt. W użyciu było nawet takie określenie „blada choroba”. Twarze wielu dziewcząt w tym odległym czasie naprawdę były blade. O jakim elemencie mówimy? (żelazo).

Zadanie 4. Pacjentka miała łamliwe i prążkowane paznokcie, włosy stały się łamliwe i matowe; liczne próchnice. Stał się drażliwy, płaczliwy. Miał ataki paniki (magnez).

(slajd 8). Nauczyciel: Zwróć uwagę na rys. 40 na stronie 95” Pierwiastki chemiczne w organizmie człowieka.” Ułóż pierwiastki chemiczne w kolejności malejącej według ich zawartości w organizmie człowieka.
Ale jeśli zawartość pierwiastków śladowych w organizmie człowieka jest niska, nie oznacza to, że nie są one potrzebne, jak widzieliśmy już na konkretnych przykładach. Człowiek i zwierzęta otrzymują wraz z pożywieniem pierwiastki potrzebne do normalnego życia (dotyczy to głównie pierwiastków śladowych). Jeśli w pożywieniu brakuje jakichś elementów, jest to możliwe różne choroby. Dodanie ułamków miligrama żądanego pierwiastka do dzienna racja człowiek je eliminuje.

Nauczyciel:(Slajdy 9,10) A teraz rozwiążemy kilka problemów obliczeniowych:

Zadanie 1. Fosforan wapnia jest baza mineralna kości i zęby. Dokładne dzienne zapotrzebowanie organizmu na wapń wynosi od 0,8 do 2 g. Źródłami wapnia są mleko, kefir, twarożek, sery, ryby, fasola, natka pietruszki, zielona cebula, a także jaja, kasza gryczana i płatki owsiane, marchew i groszek .
Czy zapewni dzienne zapotrzebowanie organizm w wapń, dodając do pożywienia 1 g węglanu wapnia, pod warunkiem jego całkowitego wchłonięcia?

Ilość wapnia w węglanie wapnia jest równa ilości węglanu wapnia:
Ze wzoru CaCO 3 wynika, że ​​n (Ca) \u003d n (CaCO 3),
n(CaCO 3) \u003d m / M \u003d 1/100 \u003d 0,01 mol
Stąd
n(Ca) = 0,01 mola
m(Ca) \u003d M x n \u003d 0,01 x 40 \u003d 0,4 g.
Jest zatem mniejsza od dziennego zapotrzebowania organizmu (0,8-2 g/dzień).

Zadanie 2. W Ludzkie ciałołącznie zawiera około 25 mg jodu (w ramach różnych związków), a połowa całkowitej masy jodu znajduje się w tarczycy. Oblicz, ile atomów jodu znajduje się: a) w tarczycy; b) w organizmie człowieka jako całości.

Liczba atomów jodu w organizmie człowieka
N (I) = Na. n (I) = Na. m(I)/M(I);
N(I) = 6,10 20 . 25/127 = 1,18. 10 20
W tarczycy liczba atomów jodu jest 2 razy mniejsza:
N1(I) = 0,5. 1.18. 10 20 \u003d 5,9. 10 19 .

Nauczyciel:(Slajd 11) Znając skład chemiczny komórki, możemy wyciągnąć pewien wniosek. Powiedz mi, czy w składzie żywej komórki są jakieś szczególne elementy, których nie ma w przyrodzie nieożywionej. Dlatego na poziomie atomowym różnice między życiem a przyroda nieożywiona NIE. Nic dziwnego, że poeta N.S. Gumilow napisał:
„Kamień ten raz zagrzmiał,
Ten bluszcz wzbił się w chmury”
- Jak to rozumiesz?
(Slajd 12) Na lekcjach biologii badałeś skład chemiczny komórki w ludzkim ciele. Jakie substancje organiczne wchodzą w jego skład?
- białka, tłuszcze, węglowodany, kwasy nukleinowe, hormony, enzymy. Te. różnice między przyrodą ożywioną i nieożywioną obserwuje się na poziomie molekularnym.
Substancje organiczne składają się głównie z węgla, wodoru, tlenu i azotu, tj. z makroelementów.
Teraz za pomocą eksperymentów udowodnimy obecność niektórych substancji nieorganicznych i organicznych w składzie komórek organizmów żywych.

Wydajność Praca laboratoryjna(mapa instruktażowa) (Slajdy 13,14)
(Przygotowując się do eksperymentów laboratoryjnych można skorzystać z mapy technologicznej (załącznik nr 3).
(Slajd 15) Zatem na podstawie zdobytej wcześniej wiedzy możemy podsumować słowami S.P. Szczepaczow z wiersza „Czytanie Mendelejewa”

W przyrodzie nie ma nic innego
Ani tu, ani tam, w głębi kosmosu:
Wszystko – od małych ziarenek piasku po planety –
Składa się z pojedynczych elementów

(slajd 16) Odbicie: Kontynuuj wyrażenia:

  • dzisiaj się dowiedziałem...
  • Byłem zaskoczony...
  • teraz mogę...
  • chciałbym …

Praca domowa:§16 ust. 1-6

Cytologia

    Kluczowe punkty teoria komórki. Komórka jest strukturalna i Jednostka funkcyjna strona na żywo 1

    Substancje organiczne komórki: lipidy, ATP, biopolimery (węglowodany, białka, kwasy nukleinowe) i ich rola w komórce. strona 5

    Enzymy, ich rola w procesie życiowym strona 7

    Cechy budowy komórek prokariotów i eukariontów strona 9

    Główny Elementy konstrukcyjne klatki strona 11

    Aparat powierzchniowy komórki strona 12

    Transport cząsteczek przez błony strona 14

    Funkcja receptora i jej mechanizm strona 18

    Struktura i funkcje kontaktów komórkowych strona 19

    Funkcje lokomotoryczne i indywidualizujące AAC s. 20

    Organelle Ogólne znaczenie. Siateczka śródplazmatyczna strona 21

    Kompleks Golgiego strona 23

    Lizosomy strona 24

    Peroksysomy strona 26

    Mitochondria strona 26

    Rybosomy strona 27

    Plastydy strona 28

    Centrum komórek strona 28

    Organelle o szczególnym znaczeniu strona 29

    Jądro komórkowe. Struktura i funkcja strona 29

    Metabolizm i konwersja energii w komórce strona 32

    Chemosynteza strona 36

    Podstawowe założenia teorii komórki. Komórka jest strukturalną i funkcjonalną jednostką organizmu żywego.

Cytologia - nauka komórkowa. Cytologia bada strukturę i skład chemiczny komórki, funkcje wewnątrz struktury komórkowe, funkcje komórek w organizmie zwierząt, roślin, rozmnażanie i rozwój komórek. Z 5 królestw świata organicznego tylko królestwo wirusów, reprezentowane przez formy żywe, nie ma struktury komórkowej. Pozostałe 4 królestwa mają strukturę komórkową: królestwo bakterii jest zjednoczone przez prokarioty - formy przedjądrowe. Formy jądrowe - eukarionty, obejmują królestwa grzybów, roślin, zwierząt. Podstawowe założenia teorii komórki: Komórka - funkcjonalna i strukturalna jednostka życia. Komórka - system elementarny - podstawa budowy i życia ciała. Odkrycie komórki wiąże się z odkryciem mikroskopu: 1665 - Hooke wynalazł mikroskop i na kawałku korka zobaczył komórki, które nazwał komórkami. 1674 - A. Levinguk jako pierwszy odkrył organizmy jednokomórkowe w wodzie. Początek XIX wieku - J. Purkinje nazwał protoplazmę substancją wypełniającą komórkę. 1831 - Brown odkrył jądro. 1838-1839 - Schwann sformułował główne założenia teorii komórki. Główne postanowienia teorii komórki:

1. Komórka - główna jednostka strukturalna wszystkich organizmów.

2. Proces powstawania komórek zależy od wzrostu, rozwoju i różnicowania komórek roślinnych i zwierzęcych.

1858 - Opublikowano pracę Virchowa „Patologia komórkowa”, w której powiązał zmiany patologiczne w organizmie ze zmianami w strukturze komórek, kładąc podwaliny pod patologię – początek medycyny teoretycznej i praktycznej. Koniec XIX wieku - Baer odkrył komórkę jajową, pokazując, że wszystkie żywe organizmy pochodzą z pojedynczej komórki (zygoty). Odkryto złożoną strukturę komórki, opisano organelle i zbadano mitozę. Początek 20 wieku - znaczenie struktur komórkowych i przekazywania właściwości dziedzicznych stało się jasne. Współczesna teoria komórki zawiera następujące postanowienia:

    Komórka - podstawowa jednostka budowy i rozwoju wszystkich żywych organizmów, najmniejsza jednostka życia.

    Komórki wszystkie organizmy jednokomórkowe i wielokomórkowe mają podobną budowę, skład chemiczny, główny przejaw aktywności życiowej i metabolizmu.

    reprodukcja komórek zachodzi przez podział, a każda nowa komórka powstaje w wyniku podziału pierwotnej (matki) komórki.

    W złożonych organizmach wielokomórkowych komórki są wyspecjalizowane zgodnie z ich funkcjami i tworzą tkanki. Tkanki składają się z narządów, które są ze sobą połączone i podlegają układowi regulacji nerwowemu i humoralnemu.

Komórka - to system otwarty dla wszystkich organizmów żywych, charakteryzujący się przepływami materii, energii i informacji związanych z metabolizmem (asymilacja i dysymilacja). samoodnowa zachodzi w wyniku metabolizmu. Samoregulacja prowadzone na poziomie procesy metaboliczne na podstawie informacji zwrotnej. samoreprodukcja komórka jest zapewniona podczas jej reprodukcji w oparciu o przepływ materii, energii i informacji. Struktura komórkowa i komórkowa zapewnia:

    Ze względu na dużą powierzchnię - sprzyjające warunki metabolizmu.

    Najlepsze przechowywanie i przekazywanie informacji dziedzicznych.

    Zdolność organizmów do magazynowania i przekazywania energii oraz przekształcania jej w pracę.

    Stopniowa wymiana całego organizmu (wielokomórkowego) obumierających części bez wymiany całego organizmu.

    W organizm wielokomórkowy Specjalizacja komórek zapewnia szerokie możliwości adaptacyjne organizmu i jego możliwości ewolucyjne.

Komórki mają podobieństwo strukturalne, tj. podobieństwo na różnych poziomach: atomowym, molekularnym, supramolekularnym itp. Komórki mają podobieństwo funkcjonalne, jedność procesów chemicznych metabolizmu.

Chemiczna organizacja komórki: 80% - woda. 1-2% - lipidy 1-2% - substancje nieorganiczne. 1-2% - kwasy nukleinowe. 1-1,5% - substancje o niskiej masie cząsteczkowej. 1-2% - węglowodany. 10-12% - białka. Skład chemiczny substancji nieorganicznych komórki:

Tlen - 65-75%

Magnez - 0,02-0,03%

Cynk - 0,0003%

Węgiel - 15-18%

Sód - 0,02-0,03%

Miedź - 0,0002%

Wodór - 8-10%

Wapń - 0,04-2,00%

Jod - 0,0001%

Azot - 1,5-3,0%

Żelazo - 0,01-0,015%

Fluor - 0,0001%

Siarka - 0,15-0,20%

Potas - 0,15-0,40%

Fosfor - 0,20-1,00%

Chlor - 0,05-0,10%

Woda - niezbędny składnik komórki. Rozpuszcza się w nim wiele substancji m.in. organiczne (hydrofilowe – węglowodany i hydrofobowe – białka). Woda jest niezbędna do działania enzymów. Funkcje wody:

    Służy do zachodzenia reakcji.

    Uczestniczy w reakcjach chemicznych

    Reguluje metabolizm

    Uczestniczy w termoregulacji

    Zwilżanie przychodzącego jedzenia.

Biologiczna rola wody zależy od specyfiki jej struktury molekularnej. Osmoza - przenikanie cząsteczek rozpuszczalnika przez półprzepuszczalną membranę z roztworu o niższym stężeniu do roztworu o wyższym stężeniu. Ciśnienie wody z jakim napiera na membranę to ciśnienie osmotyczne. Roztwory o tym samym ciśnieniu osmotycznym nazywane są izotonicznymi. Rozwiązania:

    Hipertoniczny - powoduje kurczenie się komórek

    Hipotoniczny – powoduje pęknięcie komórek

Turgora - ciśnienie, z jakim woda napiera na skorupę od wewnątrz. Sole: Do substancji nieorganicznych oprócz wody zaliczają się sole. Są w stanie zdysocjowanym: Na +, K +, Ca 2+, Mg 2+ - kationy i HPO 4 2- , H 2 PO 4 - , HCO 3 - - aniony. Ciśnienie osmotyczne i jego właściwości buforujące zależą od stężenia soli, tj. utrzymywać reakcję na lekko zasadowym lub obojętnym poziomie pH. PH jest logarytmem ujemnym stężenia jonów wodorowych. РН = 7 - medium jest neutralne. PH \u003d (7; 14) - środowisko alkaliczne. PH \u003d (1; 7) - środowisko kwaśne. Niektóre komórki zawierają nierozpuszczalne sole mineralne ( komórki kostne) ze względu na obecność Ca 3 PO 4 , CaCO 3.

    Substancje organiczne komórki: lipidy, ATP, biopolimery (węglowodany, białka, kwasy nukleinowe) i ich rola w komórce.

Lipidy- estry kwasów tłuszczowych o dużej masie cząsteczkowej i alkoholu trójwodorotlenowego gliceryny. Lipidy znajdują się we wszystkich komórkach zwierząt i roślin. Są częścią wielu struktur komórkowych. Witaminy A, D, E, K są rozpuszczalne w tłuszczach. Funkcje tłuszczów:

    Energia - 1g. tłuszcz - 9,2 kcal.

    Budowa - jest częścią wszystkich membran.

    Niektóre lipidy są prekursorami hormonów – regulują metabolizm.

    Ochronny.

    Termoregulacyjne.

Kwas adenozynotrójfosforowy (ATP) ATP dostarcza komórce energię. Każdy przejaw aktywności życiowej wymaga wydatku energii. Metabolizm energii jest powiązany z tworzywami sztucznymi. Wszystkie reakcje wymiany plastycznej wymagają wydatku energii. Do realizacji reakcji metabolizmu energii konieczna jest ciągła synteza enzymów, ponieważ. żywotność enzymów jest krótka. Poprzez metabolizm plastyczny i energetyczny komórka jest połączona z otoczenie zewnętrzne. Żywa komórka jest systemem otwartym, ponieważ Pomiędzy komórką a otoczeniem zachodzi ciągła wymiana materii i energii. Ogniwo to wysoce zorganizowana struktura, w której materiały i energia są zużywane w sposób ekonomiczny, a procesy realizowane są z dużą wydajnością. Wydajność mitochondriów - 45-60%, chloroplastów - 25%. Zużycie energii ATP:

    Asymilacja.

    Transport substancji.

    podział komórki i jej organelli.

    na procesy życiowe.

Węglowodany- substancje organiczne o wzorze ogólnym (CH 2 O) n. W żywej komórce - 1-2%, w wątrobie i mięśniach - do 5%. W komórce roślinnej do 90% (ziemniaki, nasiona). Węglowodany:

    Prosty- monosacharydy - są określone przez liczbę atomów węgla: triozy, tetrozy, pentozy, heksozy. Najważniejsze z nich to pentozy C 5 H 10 O 5 i heksozy C 6 H 12 O 6. Z petoz izolowane są rybozy i deoksyrybozy (rybozy są częścią RNA, ATP; deoksyrybozy są DNA). Z heksoz wyodrębnia się glukozę, fruktozę i galaktozę.

    Złożony - disacharydy, polisacharydy.

disacharydy- sacharoza (glukoza + fruktoza), laktoza (glukoza + galaktoza). Subsacharydy- składają się z wielu cząsteczek monosacharydów: celulozy (polimer o 150-200 cząsteczkach glukozy), skrobi. Funkcje węglowodanów:

    Energia - utlenianie w mitochondriach mięśni.

    Budowa - celuloza w ścianie komórkowej roślin, chityna w szkielecie stawonogów.

Wiewiórki występują we wszystkich organizmach. Z natury chemicznej białka są polimerami, których monomerami są aminokwasy. Aminokwas jest kwasem organicznym. Skład aminokwasów:

    Grupa aminowa - NH 2

    Grupa karboksylowa – COOH

Grupa aminowa w łańcuchu białkowym jest połączona wiązaniem peptydowym (CO-NH), utworzonym przez grupę karboksylową i grupę innego aminokwasu. Organizmy żywe wykorzystują tylko 20 aminokwasów, chociaż jest ich znacznie więcej: glicyna, alanina, walina, leucyna, izoleucyna, seryna, treonina, kwas asparaginowy, kwas glutaminowy, asparagina, glutamina, lizyna, arginina, cysteina, metionina, fenyloalanina, tyrozyna, tryptofan, histydyna, prolina. Istnieją 4 struktury białkowe: Struktura pierwotna -łańcuch aminokwasowy połączony wiązaniami peptydowymi. Struktura wtórna - nić białkowa jest skręcona w spiralę, a połączenie odcinków łańcucha następuje za pomocą wiązań wodorowych (H-H). Struktura trzeciorzędowa - złożenie konstrukcji wtórnej w kulę. Struktura ta jest specyficzna dla każdej cząsteczki białka. Składanie następuje z powodu mostków dwusiarczkowych (-S-S-) i mostków sulfhydrylowych (-S-H-). Struktura czwartorzędowa - nie wszystkie białka mają - połączenie kilku struktur (podjednostek). Na przykład: hemoglobina. Ze względu na skład białka są:

    Prosty- składają się wyłącznie z aminokwasów

    Złożony - zawierają kwasy nukleinowe (nukleoproteiny), tłuszcze (lipoproteiny), węglowodany (glikoproteiny), metale (białka metali).

Funkcje białka:

    Konstrukcja (membrany, rdzeń).

    Transport (przenoszenie O 2 przez hemoglobinę).

    Enzymatyczny (przyspieszenie reakcji biochemicznych).

    Silnik (kurczliwy).

    Ochronne (gammaglobuliny).

    Energia (1g - 4,2 kcal).

    Sygnał.

Nazywa się to naruszeniem naturalnej struktury białka denaturacja. Denaturacja jest odwracalna lub nieodwracalna. Renaturacja - przywrócenie struktury białka po ustaniu ekspozycji. 4. Enzymy, ich rola w procesie życia. Chemiczna natura enzymów jest taka wiewiórki. Enzymy są katalizatorami biologicznymi. Przyczyniają się do przyspieszenia reakcji, są częścią tkanek.

Enzymy specyficznie katalizują reakcje chemiczne, tj. 1 enzym katalizuje 1 rodzaj reakcji. I zamienia się dopiero w odpowiednie podłoże. Enzymy katalizują głównie przemianę substancji, których wymiary są bardzo małe w porównaniu z rozmiarem enzymu. Enzymy to:

Prosty - składają się wyłącznie z białek, których cząsteczki mają centrum aktywne - pewną grupę aminokwasów specyficzną dla enzymu w cząsteczce. Są to głównie enzymy hydrolityczne: amylaza, pepsyna, trypsyna itp. Złożony - składa się z części białkowych i niebiałkowych. Białko nazywane jest apoenzymem (nośnikiem enzymu). Część niebiałkową stanowi koenzym lub grupa prostaty: przykładem są substancje organiczne: witaminy, NAD, NADP; substancje nieorganiczne: atomy metali - żelazo, cynk, magnez. Apofement odpowiada za specyficzność cząsteczki enzymu z cząsteczką substratu. Koenzym odpowiada za rodzaj katalizowanej reakcji. Mechanizm działania enzymów: Zmniejszona energia aktywacji, tj. spadek poziomu energii potrzebnej do reaktywności cząsteczki substratu. cząsteczka enzymu jest duża, wówczas powstaje silne pole elektryczne, w którym cząsteczka substratu staje się asymetryczna , w wyniku czego osłabiają się w nim wiązania chemiczne. Enzym tworzy z substratem kompleks enzym-substrat. Przyłączenie podłoża następuje za pomocą miejsca aktywnego. Po zakończeniu reakcji kompleks rozkłada się na enzym i produkt reakcji. Enzymy tworzą w komórce układy enzymatyczne (kompleksy wieloenzymatyczne). Produkt poprzedniej reakcji jest substratem następnej. Aktywność enzymów w komórkach jest kontrolowana na poziomie genetycznym poprzez zasadę sprzężenia zwrotnego. Właściwości enzymu:

    konkretny

    W przeciwieństwie do katalizatorów chemicznych przyspieszają reakcje w normalnych warunkach.

    Aktywność enzymu zmienia się w zależności od T0, pH i stężenia substratu.

    Aktywuj w małych ilościach, tj. nie ulega zniszczeniu podczas reakcji

    Enzymy są białkami i mają właściwości białek.

Klasyfikacja enzymów: W 1961 roku Międzynarodowy Kongres Biochemiczny zatwierdził klasyfikację enzymów, która opiera się na rodzaju reakcji katalizowanej przez dany enzym. Zgodnie z tą zasadą wszystkie enzymy dzielą się na 6 klas:

    Oksydoreduktazy - enzymy katalizujące reakcje redoks.

    Transferazy - katalizujący przeniesienie atomów lub rodników: przykład - katalaza - 2H 2 O 2 \u003d 2H 2 O + O 2

    Hydrolazy- enzymy rozrywające wiązania wewnątrzcząsteczkowe poprzez przyłączenie cząsteczek wody: na przykład fosfataza.

    Liase- Enzymy, które odszczepiają tę lub inną grupę od substratu w sposób niehydrolityczny, na przykład odszczepienie grupy karboksylowej przez dekarboksylazę.

    Izomerazy- enzymy katalizujące konwersję jednego izomeru w inny: glukozo-6-fosforan do glukozo-1-fosforanu.

    Syntezy- enzymy katalizujące reakcje syntezy, syntezę peptydów z aminokwasów, tj. katalizują reakcje łączenia cząsteczek z tworzeniem nowych wiązań.

    Cechy strukturalne komórek prokariotycznych i eukariotycznych.

Zgodnie ze specyfiką organizacji rozróżnia się komórki typu prokariotycznego i eukariotycznego. Królestwo Prokariotów obejmuje królestwo Bakterii, do królestwa eukariontów - wszystkie pozostałe królestwa: Grzyby, Rośliny, Zwierzęta. Ewolucyjnie prokarioty są wcześniejsze niż eukarioty, powstały w epoce archaiku (około 3 * 10 9 lat temu). Pierwsze eukarionty pojawiły się około 2*109 lat temu, prawdopodobnie z prokariotów. Prokarioty - przedjądrowe - nie mają morfologicznie izolowanego jądra, ponieważ materiał jądrowy nie jest oddzielony od cytoplazmy błoną jądrową. Eukarionty - jądrowy - materiał genetyczny jest otoczony otoczką jądrową. Typową komórką prokariotyczną jest komórka bakteryjna: na zewnątrz otoczona jest ścianą komórkową o specjalnym składzie chemicznym, pod ścianą komórkową znajduje się otaczająca cytoplazma błona plazmatyczna, w której znajduje się nukleotyd – analog jądra. Charakterystyka porównawcza eukariontów i prokariotów:

podpisać

prokarioty

eukarionty

1. Rozmiar komórki

0,5 do 5 µm

Skorupa komórkowa

Tak, doskonale struktura chemiczna od eukariontów. Ściana zawiera peptydoglikan.

Tak, inaczej u roślin i zwierząt, bez peptydoglikanu

błona plazmatyczna

mezosomy

Cytoplazma

Tak, żadnego ruchu

Tak, jest ruch

Organelle błonowe-EPS, aparat Golgiego, chloroplasty, mitochondria, lizosomy, peroksysomy, wakuole.

Błona jądrowa, obecność jądra

Organizacja materiału genetycznego

1 cząsteczka DNA, okrągła, zlokalizowana w nukleidzie, nie otoczona błoną jądrową; nie ma prawdziwego jądra ani chromosomów

Liniowy DNA, połączony białkami - histonami i RNA, tworzy chromosomy zlokalizowane w jądrze.

Pozachromosomalne czynniki dziedziczności (cytoplazmatyczne)

Rybosomy w cytoplazmie

Inkluzje

cytoszkielet

Brakuje prostych mikrotubul, co przypomina jedną z mikrotubul uzbrojonych w błonę plazmatyczną

Złożone, z mikrotubulami 2*9+2, otoczone błona plazmatyczna

Możliwość aktywacji ruchów

Zdolność do endocytozy

reprodukcja

Podział binarny

Mitoza, mejoza

Tempo reprodukcji

1 dywizja w 20 minut

1 dywizja w kilka minut

sporulacja

Aby uratować gatunek - 1 zarodnik

Mnóstwo zarodników do rozmnażania

Bakterie - błona plazmatyczna. sinice w błony cytoplazmatyczne

w mitochondriach

Fotosynteza

W membranach, które nie mają specjalnego opakowania; żadnych chloroplastów

W złożonych chloroplastach z granulkami

Zdolność fiksacji

Niektórzy tak

niezdolny

6. Podstawowe elementy strukturalne komórki Cytoplazma - reprezentuje zawartość komórki, z wyłączeniem aparatu jądrowego (jądra). Skład cytoplazmy obejmuje hialoplazmę, układ błony wewnętrznej (organelli błonowych) i nieorganoidy, w niektórych komórkach cytoplazma zawiera wtręty cytoplazmatyczne. Hialoplazma - jest substancją galaretowatą. Wszystkie organelle komórki są w niej zlokalizowane i funkcjonują. Hialoplazma zawiera wiele jonów oraz białka o niskiej masie cząsteczkowej (metabolity) i białka o wysokiej masie cząsteczkowej. Składnik ten stanowi mikrośrodowisko, które zapewnia i reguluje procesy zachodzące w cytoplazmie. Składniki: 90% woda, 10% białka i roztwory wodne substancje organiczne i nieorganiczne komórki. System błon - zawiera organelle błonowe z ich treścią. Organelle te obejmują retikulum endoplazmatyczne, kompleks Golgiego, mikrociała i mitochondria. 7. Aparat powierzchniowy komórki. Aparat powierzchniowy komórki- jest podsystemem uniwersalnym, obecnym we wszystkich komórkach. Aparat powierzchniowy komórki wyznacza granicę między cytoplazmą a środowiskiem zewnątrzkomórkowym, reguluje interakcję komórki ze środowiskiem zewnętrznym. W ramach aparatu powierzchniowego komórki znajdują się 3 elementy: 1. Błona plazmatyczna lub plazmolemma 2. Kompleks nabłonkowy lub glikokaliks 3. Kompleks podbłonowy lub podbłonowy aparat mięśniowo-szkieletowy. plazmalemma- stanowi strukturalną i funkcjonalną podstawę aparatu powierzchniowego komórki i jest sferycznie zamkniętą biomembraną. Struktura plazmolemy odpowiada modelowi płynnej mozaiki membran. Kompleks epibłonowy, czyli glikokaliks jest zewnętrzną częścią aparatu powierzchniowego komórki, umieszczoną nad błoną plazmatyczną. Skład kompleksu epibłonowego obejmuje: 1. Węglowodanowe części glikolipidów i glikoprotein 2. Białka błony obwodowej zlokalizowane na zewnętrznej części warstwy bilipidowej 3. Białka integralne i półintegralne ze strefą zewnętrzną wystającą ponad warstwę bilipidową. 4. Specyficzne węglowodany, które nie są chemicznie związane ze składnikami błony, zlokalizowane nad warstwą bilipidową. 5. Kompleks podbłonowy lub podbłonowy aparat mięśniowo-szkieletowy - umieszczony pod błoną plazmatyczną, z wewnątrz aparat powierzchniowy komórki. Skład podbłonowego aparatu mięśniowo-szkieletowego dzieli się na hialoplazmę obwodową i układ mięśniowo-szkieletowy. hialoplazma obwodowa - jest wyspecjalizowaną częścią cytoplazmy zlokalizowaną pod plazmolemmą. Jest to wysoce zróżnicowana ciekła, heterogeniczna substancja zawierająca w roztworze różnorodne cząsteczki o niskiej i wysokiej masie cząsteczkowej. Hialoplazma obwodowa jest w rzeczywistości mikrośrodowiskiem, w którym zachodzą ogólne i specyficzne procesy metaboliczne. Zapewnia realizację wielu funkcji aparatu powierzchniowego komórki. Drugi składnik podbłonowego aparatu mięśniowo-szkieletowego, układ mięśniowo-szkieletowy, znajduje się w hialoplazmie obwodowej. Układ mięśniowo-szkieletowy zawiera:

    Mikrofibryle lub mikrofilamenty

    Włókna szkieletowe lub włókna pośrednie

    mikrotubule

mikrofibryle- struktury nitkowate, składające się z: 1. Kurczącej aktyny białkowej 2. Miozyny Cząsteczki globularnej aktyny tworzą protofibryle, tworzą podwójną helisę, do której przyczepione są białka. Polimeryzacja wymaga: ATP, wysokiego stężenia jonów Mg i filaminy białkowej. Depolaryzacja miofibryli aktynowych zachodzi przy udziale białka profiliny. Procesy polimeryzacji i depolaryzacji zachodzą równolegle na przeciwległych końcach miofibryli. Układ mięśniowo-szkieletowy zawiera mikrofibryle miozyny. Osobliwością ich struktury jest obecność „głow” zdolnych do rozszczepiania ATP. Podczas tego procesu głowa przyłącza się do mikrofilamentów aktynowych w stosunku do mikrofilamentów miozyny. Włókna szkieletowe - powstają w wyniku polimeryzacji poszczególnych cząsteczek białka. Włókna szkieletowe różnych typów komórek składają się z różnych białek. W komórkach nabłonkowych włókienka szkieletowe są utworzone przez białko prekeratynę i nazywane są tonofibrylami. Wszystkie włókienka szkieletowe są odporne na czynniki fizyczne i fizyczne. Pełnią funkcję podporową i są elementem cytoszkieletu. Liczba i długość włókienek szkieletowych jest regulowana przez mechanizmy komórkowe, których zmiany mogą powodować zaburzenia w funkcjonowaniu komórek. mikrotubule - zajmują pozycję najbardziej odległą od plazmalemy. Ściany mikrotubul zbudowane są z białek zwanych tubulinami. Jednostką strukturalną mikrotubul są dimery składające się z cząsteczek -tubuliny i -tubuliny. Do mikrotubul zaliczają się także inne rodzaje białek zwane białkami MAP. Białka te zapewniają sprawne funkcjonowanie mikrotubul. Tworzenie mikrotubul opiera się na procesie polimeryzacji dimerów tubuliny. Najpierw powstają włókna tubuliny - protofilamenty które oddziałują ze sobą tworząc ścianę mikrotubul. Z reguły ściana mikrotubul składa się z 13 protofilamentów. W komórce polimeryzacja mikrotubul zachodzi w wyniku samoorganizacji w określonych warunkach. Takim stanem jest obecność GTP (analogicznie do ATP), jonów magnezu i brak wapnia. Tworzenie nowych mikrotubul odbywa się w centrach organizacji mikrotubul. Najpotężniejszym ośrodkiem organizacyjnym mikrotubul jest centriole. Białko odgrywa rolę w inicjacji polimeryzacji mikrotubul -  -czynnik.

    Transport cząsteczek przez błony

Wymiana substancji między komórką a środowiskiem jest determinowana przez funkcja transportowa PAKIET. W swojej działalności komórka wykorzystuje kilka rodzajów transportu cząsteczek i substancji przez PAA:

    Bezpłatny transport, czyli prosta dyfuzja.

    Transport pasywny, czyli dyfuzja ułatwiona

    transport aktywny

    Transport w opakowaniu membranowym lub cytozie.

Bezpłatny transport - zachodzi tylko w obecności gradientu elektrycznego po obu stronach membrany. Gradient ten istnieje tylko wtedy, gdy występuje różnica w stężeniu i/lub ładunkach transportowanych cząsteczek. Wielkość nachylenia określa kierunek i prędkość transportu swobodnego. Ten rodzaj transportu nazywa się transport wzdłuż gradientu stężeń. W tym przypadku prędkość transportu swobodnego jest prostoliniowa do wielkości nachylenia. Transport wzdłuż gradientu stężeń prowadzi do zmniejszenia różnicy stężeń i stopniowego zmniejszania się szybkości transportu swobodnego. Biologiczna rola bezpłatnego transportu jest ograniczona. Decyduje o tym brak selektywności. Wszelkie cząsteczki hydrofobowe mogą przejść przez warstwę bilipidową. Większość cząsteczek biologicznie aktywnych jest hydrofilowych, dlatego ich swobodny transport przez warstwę bilipidową jest utrudniony. Transport pasywny - dyfuzja ułatwiona – również prowadzona wyłącznie wzdłuż gradientu stężeń i bez zużycia ATP. Transport pasywny jest znacznie szybszy niż transport swobodny. Wraz ze wzrostem różnicy stężeń przychodzi moment, w którym prędkość staje się stała. Transport odbywa się za pomocą specjalnych cząsteczek - przewoźnicy. Za ich pomocą duże cząsteczki hydrofilowe (cukry, aminokwasy) są transportowane przez membranę zgodnie z gradientem stężeń. PAK ma nośniki pasywne dla różnych jonów (K +, Na +, Ca 2+, Cl -, HCO 3 -). Cechą nośników pasywnych jest ich duża specyficzność (selektywność) w stosunku do transportowanych cząsteczek. Drugą cechą jest duża prędkość transportu, która może wynosić 10 4 cząsteczek na sekundę lub więcej. Komórka może regulować ilościowy i jakościowy zbiór nośników w swoim PAC. Pozwala to komórce różnicować się i reagować na zmieniające się warunki. Mechanizm działania nośników opiera się na ich zdolności do tworzenia kanałów specyficznych dla określonych cząsteczek. Na przykład: pasywny transporter glukozy. Zmiana parametrów transportu biernego w komórce jest możliwa za pomocą leków i antybiotyków. Antybiotyki działają jako bierne nośniki. W komórkach eukariotycznych niektóre toksyny i trucizny mogą powodować naruszenie transportu pasywnego.