Химический состав клетки. Вода и ее роль в жизнедеятельности клетки. Минеральные вещества .
Учитель биологии МБОУ «СОШ №56»
Кузнецова Надежда Петровна
Элементы, входящие в состав клетки
Макроэлементы
99% всей массы
Микроэлементы
концентрация
Ультрамикро-
клетки
O, C, H, N
в клетке
элементы
0,001%-0,000001
S, P,
концентрация
K, Mg, Na, Ca, Fe, Cl
в клетке
ионы тяжелых
металлов,
˃0,000001%
входящих в состав
Au, Ra, Cs, Be,
ферментов, гормонов
U, Hg, Se
Cu, Zn, I, F
Биогенные элементы
- O Кислород
- C Углерод
- H Водород
- N Азот
- S Сера
- P Фосфор
Функции химических элементов в клетке
Элемент
Функция
1) О, Н
Входят в состав воды и биологических веществ
2) С, О, Н, N
входят в состав белков, жиров, липидов, нуклеиновых кислот, полисахаридов.
3) K, Na, Cl
проводят нервные импульсы.
4) Ca
компонент костей, зубов, необходим для мышечного сокращения, компонент свертывания крови, посредник в механизме действия гормонов.
5) Mg
структурный компонент хлорофилла, поддерживает работу рибосом и митохондрий
6) Fe
структурный компонент гемоглобина, миоглобина.
7) S
в составе серосодержащих аминокислот, белков.
8) P
в составе нуклеиновых кислот, костной ткани.
9) B
необходим некоторым растениям
10) Mn, Zn, Cu
активаторы ферментов, влияют на процессы тканевого дыхания
11) Co
входит в состав витамина В12
12) F
состав эмали зубов
13) I
состав тироксина
Минеральные вещества
Особенности строения минеральных солей
- а)в диссоциированном состоянии в виде катионов: К + , Na + , Ca 2+ , Mg 2+
в виде анионов: H 2 PO - 4 , Cl - , HCO - 3 ,
- б) в связанном с органическими веществами состоянии обеспечивают многие функции
Функции минеральных солей
Влияют на:
- Кислотно –щелочное равновесие (буферность) в организме
- Осмотическое давление, поступление воды в клетку.
В связанном с органическими веществами состоянии обеспечивают многие функции:
- Железо участвует в построении молекулы гемоглобина;
- Магний входит в состав хлорофилла;
- Медь входит в состав многих окислительных ферментов;
- Йод содержится в составе молекул тироксина;
- Натрий и калий обеспечивают электрический заряд на мембранах нервных волокон;
- Кобальт входит в состав витамина В 12
Буферность – способность поддерживать слабощелочную реакцию (рН) внутриклеточного содержимого на постоянном уровне.
Буферные системы организма
- Фосфатная буферная система поддерживает рН внутриклеточной жидкости в пределах 6,9 – 7,4
- Состоит из ионов НРО 2- 4 и Н 2 РО - 4
- Бикарбонатная буферная система поддерживает рН внеклеточной среды (плазма крови) на уровне 7,2
- Состоит из ионов НСО - 3
Формы воды в клетке
Связанная
Свободная
- Межклеточные пространства
- Сосуды
- Вакуоли
- Полости органов
- Клеточные структуры
- Молекулы белка
- Мембраны
- Волокна
Количество воды в клетке
- Первое место среди химических соединений
- В клетках развивающегося зародыша -90%
- В клетках мышечной ткани – 76 %
- В клетках костной ткани – 20 %
Количество воды в клетке
- В молодом организме человека и животного – 80 % от массы клетки;
- В клетках старого организма – 60 %;
- В головном мозге – 85%;
- В клетках эмали зубов –10 -15 %.
- При потере 20% воды у человека наступает смерть.
Функции воды
- Обеспечивает тургор клетки
- Участвует в терморегуляции
- Равномерно распределяет тепло по клетке (высокая теплопроводность)
- Способствует перемещению веществ по клетке
- Участвует в химических реакциях, происходящих в клетке
- Является универсальным растворитель для орг. и неорг. веществ
- Является средой для протекания химических реакций
Вещества
Гидрофильные Гидрофобные
Особенности строения молекулы воды
Диполь
Строение молекулы
+
Н+
Н+
-
Образование водородной связи
О--
+
Н
+
- -
+
Н
О
Н
- -
- -
+
О
О
Н
+
+
Н
Н
+
Н
- -
О
+
Н
Механизм растворения веществ в воде
1. Образование водородных связей
(спирты образуют с диполями воды водородные связи)
2.Ионный механизм
(разрушаются кристаллические решетки растворимых солей, например, NaCI)
3. Донорно-акцепторный механизм
(так растворяются аминокислоты , аммиак)
Заполните таблицу «Свойства воды и ее биологическая роль»
Свойства воды
Роль в жизнедеятельности клетки
Свойства воды и ее биологическая роль
Свойства воды
Роль в жизнедеятельности клетки
1. Способность растворять в себе вещества.
- все биохимические реакции протекают в водных растворах;
2. Высокая теплоемкость и теплопроводность.
-среда для транспорта различных веществ (гомеостаз);
-поддержание теплового равновесия;
3. Высокая интенсивность испарения.
Равномерное распределение тепла между всеми частями организма.
-приводит к быстрой потере тепла,
4.Несжимаемость воды
-предохраняет от перегрева
-поддержание формы клетки.
5. Высокая сила поверхности натяжения воды
Обеспечивает восходящий и нисходящий транспорт веществ в растениях и движение крови в капиллярах.
Высокая теплоемкость и теплопроводность
- идеальная жидкость для поддержания теплового равновесия организма –
для термостабильности
- круговорот воды в природе - один из элементов формирования погоды и клима та в целом.
Прозрачность в видимом участке спектра
- возможность фотосинтеза на небольшой глубине и, следовательно, возможность существования связанных с ним пищевых цепей
Практическая полная несжимаемость
- благодаря силам межмолекулярного сцепления поддерживается форма организмов (тургорное давление, гидростатический скелет, амниотическая жидкость).
Подвижность молекул
- вследствие слабости водородных связей возможно проявление осмоса
Вязкость
- благодаря наличию водородных связей вода обладает смазывающими свойствами (синовиальная жидкость в суставах, плевральная жидкость).
Благодаря полярности молекул:
- самый распространенный в природе растворитель
- среда протекания многих химических реакций в организме
- образует гидратационную оболочку вокруг макромолекул (является дисперсионной средой в коллоидной системе цитоплазмы).
Оптимальная для биосистем значение силы поверхностного натяжения
- водные растворы являются средством передвижения веществ в организме, которое определяется силами межмолекулярного сцепления.
Расширение при замерзании
- лед легче воды, он образуется на поверхности водоемов и выполняет функцию теплоизоляции – защищает от холода находящиеся в воде организмы
Дайте определение
- Гидрофильные вещества –
- Гидрофобные вещества-
- Теплоемкость-
- Теплопроводность-
- Сила поверхностного натяжения -
Проверим
- Вещества, хорошо растворимые в воде.
- Вещества, плохо или вовсе нерастворимые в воде
- Способность поглощать тепловую энергию при минимальном повышении собственной температуры.
- Способность обеспечивать равномерное распределение тепла по организму.
- Сила, обусловленная взаимным притяжением молекул жидкости, направленная по касательной к ее поверхности.
Ответить на вопросы
- Перечислите свойства воды.
- Какова роль воды в клетке?
- Строение молекулы воды.
