1 слайд
Тема: «Химический состав клетки. Неорганические вещества клетки» Задачи: Дать характеристику химическому составу клетки: группам элементов входящих в состав клетки; Раскрыть свойства и значение воды, роль важнейших катионов и анионов в клетке. Глава I. Химический состав клетки Пименов А.В.
2 слайд
Все живые организмы на Земле делятся на две империи - империя Клеточные и империя Неклеточные. Империя Клеточные объединяет организмы, имеющие клеточное строение. К неклеточным организмам относится вирусы, объединенные в царство Вирусы. Свойства живых организмов
3 слайд
1. Важнейший признак живого организма - способность к размножению, способность к передаче генетической информации следующему поколению. При бесполом размножении следующее поколение получают генетическую информацию от материнского организма, при половом - происходит объединение генетической информации двух организмов. 2. Живой организм является открытой системой, в него поступают питательные вещества, он использует различные виды энергии - энергию света, энергию, выделяющуюся при окислении органических и неорганических веществ, выделяет в окружающую среду продукты обмена веществ и энергию. Другими словами, между организмом и средой обитания происходит постоянный обмен веществ и энергии. 3. Клетки живых организмов образованы различными биополимерами, важнейшими из которых являются нуклеиновые кислоты и белки. Но мертвая лошадь также состоит из биополимеров, поэтому важно подчеркнуть их постоянное самообновление. 4. Пока организм жив, он воспринимает воздействия окружающей среды, под влиянием раздражителя происходит возбуждение и развивается ответная реакция на возбуждение. Возбудимость - важнейшее свойство организма. Свойства живых организмов
4 слайд
5. В результате естественного отбора организмы удивительным образом адаптировались к конкретным условиям обитания. Эта адаптация началась с эволюции на уровне молекул, затем на уровне органоидов клетки - на клеточном уровне, затем на уровне многоклеточного организма. 6. Для живых организмов характерна высокая степень организации, которая проявляется в сложном строении биологических молекул, органоидов, клеток, органов, их специализации к выполнению определенных функций. 7. Также к признакам живых организмов относятся рост, старение и смерть. Свойства живых организмов
5 слайд
Ученые на основании особенностей проявления свойств живого выделяют несколько уровней организации живой природы: Молекулярный. Клеточный. Организменный. Популяционно-видовой. Экосистемный. Биосферный. Уровни организации живой материи
6 слайд
Молекулярный уровень представлен молекулами органических веществ – белков, углеводов, липидов, нуклеиновых кислот, находящихся в клетках и получивших название биологических молекул. Уровни организации живой материи
7 слайд
На клеточном уровне изучается строение клеток, строение и функции ее отдельных органоидов. Уровни организации живой материи
8 слайд
На организменном уровне – строение тканей, органов и систем органов целостного организма. Уровни организации живой материи
9 слайд
На популяционно-видовом уровне изучаются структура вида, характеристика популяций. Уровни организации живой материи
10 слайд
На экосистемном (биогеоценотическом) уровне изучается структура и характеристика биогеоценозов. Уровни организации живой материи
11 слайд
12 слайд
Что изучается на молекулярном уровне? Изучаются молекулы органических веществ – белков, углеводов, липидов, нуклеиновых кислот, находящихся в клетках и получивших название биологических молекул. Что изучается на клеточном уровне? На клеточном уровне изучается строение клеток, строение и функции ее отдельных органоидов. Что изучается на организменном уровне? Строение тканей, органов и систем органов целостного организма. Что изучается на популяционно-видовом уровне? На популяционно-видовом уровне изучаются структура вида, характеристика популяций. Что изучается на биогеоценотическом уровне? На экосистемном (биогеоценотическом) уровне изучается структура и характеристика биогеоценозов. Что изучается на биосферном уровне? На биосферном – изучается биосфера. Распространение жизни в атмосфере, литосфере, гидросфере. Влияние человека на биосферу. Подведем итоги:
13 слайд
14 слайд
Химический состав клетки Все клетки, независимо от уровня организации, сходны по химическому составу. В живых организмах обнаружено около 80 химических элементов периодической системы Д.И.Менделеева. Для 24 элементов известны функции, которые они выполняют в клетке. Эти элементы называются биогенными. По количественному содержанию в живом веществе элементы делятся на три категории: Макроэлементы: O, C, H, N - около 98% от массы клетки, элементы 1-ой группы; K, Na, Ca, Mg, S, P, Cl, Fe - 1,9 % от массы клетки, элементы 2-ой группы. К макроэлементам относят элементы, концентрация которых превышает 0,001%. Они составляют основную массу живого вещества клетки. Микроэлементы: (Zn, Mn, Cu, Co, Mo и многие другие), доля которых составляет от 0,001% до 0,000001% (0,1 % массы клетки). Входят в состав биологически активных веществ - ферментов, витаминов и гормонов. Ультрамикроэлементы: (Au, U, Ra и др.), концентрация которых не превышает 0,000001%. Роль большинства элементов этой группы до сих пор не выяснена.
15 слайд
16 слайд
17 слайд
Какие элементы относятся к элементам 1-й группы? С, Н, О, N.. Какие элементы относятся к элементам 2-й группы? : K, Na, Ca, Mg, S, P, Cl, Fe. Сколько процентов от массы приходится на элементы 1 и 2 группы: Элементы 1-й группы – 98%, элементы 2-й группы – 2%. Какие элементы называются макроэлементами? Элементы, количество которых составляет больше 0,001% от массы тела, называются макроэлементами. Какие элементы называются микро- и ультрамикроэлементами? Элементы, на долю которых приходится от 0,001 до 0,000001%, – микроэлементами, а элементы, содержание которых не превышает 0,000001%, – ультрамикроэлементами. Подведем итоги:
18 слайд
19 слайд
Вода. Самое распространенное в живых организмах неорганическое соединение. Ее содержание колеблется в широких пределах: в клетках эмали зубов вода составляет по массе около 10%, а в клетках развивающегося зародыша - более 90%. Химические соединения клетки. Вода
20 слайд
Молекула воды состоит из атома О, связанного с двумя атомами Н полярными ковалентными связями. Характерное расположение электронов в молекуле воды придает ей электрическую асимметрию. Более электроотрицательный атом кислорода притягивает электроны атомов водорода сильнее, в результате общие пары электронов смещены в молекуле воды в его сторону. Поэтому, хотя молекула воды в целом не заряжена, каждый из двух атомов водорода обладает частично положительным зарядом (обозначаемым δ+), а атом кислорода несет частично отрицательный заряд (2δ-). Молекула воды поляризована и является диполем (имеет два полюса). Химические соединения клетки. Вода
21 слайд
Частично отрицательный заряд атома кислорода одной молекулы воды притягивается частично положительными атомами водорода других молекул. Таким образом, каждая молекула воды стремится связаться водородными связями с четырьмя соседними молекулами воды. Вода является хорошим растворителем. Благодаря полярности молекул и способности образовывать водородные связи вода легко растворяет ионные соединения (соли, кислоты, основания). Хорошо растворяются в воде и некоторые неионные, но полярные соединения, т. е. в молекуле которых присутствуют заряженные (полярные) группы, например сахара, простые спирты, аминокислоты. Вещества, хорошо растворимые в воде, называются гидрофильными (от греч. hygros – влажный и philia – дружба, склонность). Химические соединения клетки. Вода
22 слайд
23 слайд
Вещества, плохо или вовсе нерастворимые в воде, называются гидрофобными (от греч. phobos – страх). К ним относятся жиры, нуклеиновые кислоты, некоторые белки. Такие вещества могут образовывать с водой поверхности раздела, на которых протекают многие химические реакции. Следовательно, тот факт, что вода не растворяет неполярные вещества, для живых организмов также очень важен. К числу важных в физиологическом отношении свойств воды относится ее способность растворять газы (О2, СО2 и др.). Химические соединения клетки. Вода
24 слайд
Вода обладает высокой теплоемкостью, т. е. способностью поглощать тепловую энергию при минимальном повышении собственной температуры. Большая теплоемкость воды защищает ткани организма от быстрого и сильного повышения температуры. Многие организмы охлаждаются, испаряя воду (транспирация у растений, потоотделение у животных). Химические соединения клетки. Вода
28 слайд
Важнейшие анионы: Н2РО4-, НРО42-, НСО3-, Сl- Буферность – способность поддерживать рН на определенном уровне. Величина рН, равная 7,0 соответствует нейтральному, ниже 7,0 – кислому, выше 7,0 – щелочному раствору. В клетке рН = 7,4. Химические соединения клетки. Соли
29 слайд
Какие вещества относятся к гидрофильным веществам? Вода легко растворяет ионные соединения (соли, кислоты, основания). Хорошо растворяются в воде и некоторые неионные, но полярные соединения, т. е. в молекуле которых присутствуют заряженные (полярные) группы, например сахара, простые спирты, аминокислоты. Почему липиды нерастворимы в воде? Молекулы липидов не имеют заряда, не гидратируются. Почему воду относят к веществам с большой теплоемкостью? Какое это имеет значение для организмов? Вода способна поглощать тепловую энергию при минимальном повышении собственной температуры. Большая теплоемкость воды защищает ткани организма от быстрого и сильного повышения температуры. Как происходит регуляция теплоотдачи с помощью воды? Многие организмы охлаждаются, испаряя воду (транспирация у растений, потоотделение у животных). Какое значение имеет высокая теплопроводность воды? Обеспечивает равномерное распределение тепла по всему организму. Почему твердый лед легче, чем жидкая вода? Плотность воды в твердом состоянии меньше чем в жидком, благодаря этому лед образуется на поверхности воды. Подведем итоги:
Презентация на тему: Презентация химический состав клетки.
1 слайд:
Химический состав клетки и её строение
2 слайд
Содержание 1. Химический состав клетки: * Неорганические соединения (вода и минеральные соли) * Углеводы * Липиды (жиры) * Белки * Нуклеиновые кислоты: ДНК и РНК * АТФ и другие органические соединения (гормоны и витамины) 2. Структура и функции клетки: * Клеточная теория * Цитоплазма и Биологическая мембрана * Эндоплазматическая сеть и Рибосомы * Комплекс Гольджи и Лизосомы * Митохондрии, Органоиды движения и включения * Пластиды * Ядро. Прокариоты и эукариоты
3 слайд
Общие сведения Химический состав клеток растений и животных весьма сходен, что говорит о единстве их происхождения. В клетках обнаружено более 80 химических элементов, однако только в отношении 27 из них известна физиологическая роль. Макроэлементы: O, C, N, H. 98% Микроэлементы: K, P, S, Ca, Mg, Cl, Na. 1,9% Ультрамикроэлементы: Cu, I, Zn, Co, Br. 0 ,01%
4 слайд
Неорганические соединения Самое распространенное неорганическое соединение в клетках живых организмов – вода. Она поступает в организм из внешней среды; у животных, кроме того, может образовываться при расщеплении жиров, белков, углеводов. Вода находится в цитоплазме и её органеллах, вакуолях, ядре, межклетниках. Функции: 1. Растворитель 2. Транспорт веществ 3. Создание среды для химических реакций 4. Участие в образовании клеточных структур (цитоплазма)
5 слайд
Неорганические соединения Минеральные соли в определенных концентрациях необходимы для нормальной жизнедеятельности клеток. Например, нерастворимые соли кальция и фосфора обеспечивают прочность костной ткани. Содержание катионов и анионов в клетке и окружающей её среде (плазме крови, межклеточном веществе) различно благодаря полупроницаемости мембраны.
6 слайд
Углеводы Это органические соединения, в состав которых входят водород (Н), углерод (С) и кислород (О). Углеводы образуются из воды (Н2О) и углекислого газа (СО2) в процессе фотосинтеза. Фруктоза и глюкоза постоянно присутствуют в клетках плодов растений, придавая им сладкий вкус. Функции: 1. Энергетическая (при распаде 1 г глюкозы освобождается 17,6 кДж энергии) 2. Структурная (хитин в скелете насекомых и в стенке клеток грибов) 3. Запасающая (крахмал в растительных клетках, гликоген – в животных)
7 слайд
Липиды Группа жироподобных органических соединений, нерастворимых в воде, но хорошо растворимых в неполярных органических растворителях (бензоле, бензине и т.д.). Липопротеиды, гликолипиды, фосфолипиды. Жиры – один из классов липидов, сложные эфиры глицерина и жирных кислот. В клетках содержится от 1 до 5% жиров. Функции: 1. Энергетическая (при окислении 1 г жира выделяется 38,9 кДж энергии) 2. Структурная (фосфолипиды – основный элементы мембран клетки) 3. Защитная (термоизоляция)
8 слайд
Белки Это биополимеры, мономерами которых являются аминокислоты. В строении молекулы белка различают первичную структуру – последовательность аминокислотных остатков; вторичную – это спиральная структура, которая удерживается множеством водородных связей. Третичная структура белковой молекулы – это пространственная конфигурация, напоминающая компактную глобулу. Она поддерживается ионными, водородными и дисульфидными связями, а также гидрофобным взаимодействием. Четвертичная структура образуется при взаимодействии нескольких глобул (например, молекула гемоглобина состоит из четырех таких субъединиц). Утрата белковой молекулой своей природной структуры называется денатурацией.
9 слайд
Нуклеиновые кислоты Нуклеиновые кислоты обеспечивают хранение и передачу наследственной (генетической) информации в живых организмах. ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) – это молекула, состоящая из двух спирально закрученных полинуклеотидных цепей. Мономером ДНК является дезоксирибонуклеотид, состоящий из азотистого основания (аденина (А), цитозина (Ц), тимина (Т) или гуанина (Г)), пентозы (дезоксирибозы) и фосфата. РНК (рибонуклеиновая кислота) – это молекула, состоящая из одной цепи нуклеотидов. Рибонуклеотид состоит из одного из четырех азотистых оснований, но вместо тимина (Т) в РНК урацил (У), а вместо дезоксирибозы – рибоза.
10 слайд
АТФ АТФ (аденозинтрифосфорная кислота) – это нуклеотид, относящийся к группе нуклеиновых кислот. Молекула АТФ состоит из азотистого основания аденина, пятиуглеродного моносахарида рибозы и трех остатков фосфорной кислоты, которые соединены друг с другом высокоэнергетическими связями. Отщепление одной молекулы фосфорной кислоты происходит с помощью ферментов и сопровождается выделением 40 кДж энергии. Энергию АТФ клетка использует в процессах биосинтеза, при движении, при производстве тепла, при проведении нервных импульсов, в процессе фотосинтеза и т.д. АТФ является универсальным аккумулятором энергии в живых организмах
11 слайд
Клеточная теория В 1665 году английский естествоиспытатель Роберт Гук, наблюдая под микроскопом срез пробки дерева, обнаружил пустые ячейки, которые он назвал «клетками». Современная клеточная теория включает следующие положения: *все живые организмы состоят из клеток; клетка – наименьшая единица живого; * клетки всех одноклеточных и многоклеточных организмов сходны по своему строению, химическому составу, основным проявлениям жизнедеятельности и обмену веществ; * размножение клеток происходит путем их деления, и каждая новая клетка образуется в результате деления исходной (материнской) клетки;все многоклеточные организмы развиваются из одной клетки * в сложных многоклеточных организмах клетки специализированы по выполняемой ими функции и образуют ткани; из тканей состоят органы, которые тесно взаимосвязаны и подчинены нервным и гуморальным системам регуляции.
Химический состав клетки.Макро- и микроэлементы.
Презентация учителя биологии ГБОУ Школа №879 г. Москвы
Титовой С.С.
Единство элементного химического состава
Химический элемент Земная кора Морская вода Живые организмы
O 49,2 85,8 65-75
C 0,4 0,0035 15-18
H 1,0 10,67 8-10
N 0,04 0,37 1,5-3,0
P 0,1 0,003 0,20-1,0
S 0,15 0,09 0,15-0,2
K 2,35 0,04 0,15-0,4
Ca 3,25 0,05 0,04-2,0
CI 0,2 0,06 0,05-0,1
Mg 2,35 0,14 0,02-0,03
Na 2,4 1,14 0,01-0,015
Fe 4,2 0,00015 0,0003
Zn 0,01 0,00015 0,0003
Cu 0,01 0,00001 0.0002
I 0,01 0,000015 0.0001
F 0,1 2,07 0.0001
Химические элементы
Макроэлементы
(концентрация в организме более 0,01%, суммарное содержание 99%)
Микроэлементы
(концентрация в организме менее 0,01%, суммарное содержание менее 0,1%)
O, C,H,N,P, S, K,Ca,Na,CI,Mg,Fe
Zn,Cu,Mn,Co,I,F
Органогенные элементы
O, C,H,N
P
S
Na,CI
Значение макро- и микроэлементов в организме человека
K
Участвует в процессах возбуждения клеток, работе ферментов, удержании воды в клетке.
Ca
Mg
Входит в состав клеточных стенок растений, костей, зубов, раковин моллюсков; необходим для сокращения мышц, внутриклеточного движения
Компонент хлорофилла; участвует в биосинтезе белка
Значение макро- и микроэлементов в организме человека
Fe
Входит в состав белков и нуклеиновых кислот, участвует в формировании костей и зубов
Zn
Cu
Входит в состав белков и нуклеиновых кислот
Участвует в процессах возбуждения клеток
Значение макро- и микроэлементов в организме человека
Co
Входит в состав белков и нуклеиновых кислот, участвует в формировании костей и зубов
I
F
Входит в состав белков и нуклеиновых кислот
Участвует в процессах возбуждения клеток
Вода – основа жизни на Земле
Физико-химические свойства воды
Не имеет вкуса, цвета и запаха.
Обладает дипольным свойством.
Обладает плотностью и вязкостью.
Может находится в 3-х агрегатных состояниях.
t плавл.-0 С,
t кип.-10 0 С
Обладает поверхностным натяжением.
Обладает капиллярностью.
Универсальный растворитель.
Строение молекулы воды
Образование водородной связи
Гидрофобные
вещества
Гидрофильные вещества
+
+
-
Биологическая роль воды
Придает клетке объем и упругость.
Биологическая роль воды
Осуществляет осмотические явления.
Биологическая роль воды
Является дисперсионной средой в коллоидной системе цитоплазмы.
Биологическая роль воды
Способствует теплорегуляции клеток.
Биологическая роль воды
Является средой химических реакций.
Биологическая роль воды
Является источником кислорода при фотосинтезе.
Биологическая роль воды
Осуществляет перемещение веществ.
Вещества
Гидрофильные
(растворимые в воде)
Гидрофобные
(нерастворимые в воде)
Содержание воды в различных органах
человеческого организма
Мозг 86%
Печень 70%
Кости 20%
Функции минеральных солей
Определяют буферные свойства – способность поддерживать pH среды.
Обеспечивают осмотическое давление.
Входят состав кофакторов ферментов.
Минеральные соли могут находится в растворенном или нерастворенном состояниях. Растворимые соли диссоциируют на ионы.
Нерастворимые соли кальция входят в состав зубов, костей, раковин и панцирей одноклеточных и многоклеточных животных.
Ионы
Катионы (важнейшие)
Mg
Входит в состав хлорофилла
2+
Fe Fe
Входит в состав белков, в том числе гемоглобина
2+
3+
K Na
Облегчают перенос веществ через мембрану и участвует в проведении нервного импульса
Ca
Способствует мышечному сокращению и свертыванию крови
2+
+
Фосфат –анион
Входит в состав АТФ и нуклеиновых кислот
Карбонат – и гидрокарбонат- анион
Смягчает колебания pH среды
Анионы (важнейшие)
