Gyvosios biologijos neorganinių medžiagų lentelė. Neorganinės ląstelės medžiagos

2 pamoka.

Pamokos tema : Ne organinės medžiagos ląstelės.

Pamokos tikslas: pagilinti žinias apie neorganines ląstelės medžiagas.

Pamokos tikslai:

Švietimo: Apsvarstykite vandens molekulių struktūrines ypatybes, susijusias su jomis gyvybiškai svarbus vaidmuo ląstelės gyvenime atskleisti vandens ir mineralinių druskų vaidmenį gyvų organizmų gyvenime;

Švietimas: Tęsti plėtrą loginis mąstymas studentų, toliau ugdykite gebėjimus dirbti įvairių šaltinių informacija;

Švietimas: Tęsti mokslinės pasaulėžiūros formavimą, biologiškai raštingo individo ugdymą; asmens moralinių ir ideologinių pagrindų formavimas ir vystymas; tęsti formavimąsi ekologinė sąmonė, puoselėjant meilę gamtai;

Įranga: daugialypės terpės programa vadovėliui, projektoriui, kompiuteriui, užduočių kortelėms,diagrama "Elementai. Ląstelės medžiagos." Mėgintuvėliai, stiklinė, ledas, alkoholio lempa, valgomoji druska, etanolis, sacharozė, augalinis aliejus.

Pagrindinės sąvokos: dipolis, hidrofiliškumas, hidrofobiškumas, katijonai, anijonai.

Pamokos tipas : kombinuotas

Mokymo metodai: reprodukcinis, iš dalies tiriamasis, eksperimentinis.

Studentai privalo:

Žinokite pagrindiniai cheminiai elementai ir junginiai, sudarantys ląstelę;

Galėti paaiškinti neorganinių medžiagų svarbą gyvybės procesuose.

Pamokos struktūra

1.Organizacinis momentas

Sveikinimai, pasiruošimas darbui.

Pamokos pradžioje ir pabaigoje atliekamas psichologinis apšilimas. Jo tikslas – nustatyti mokinių emocinę būseną. Kiekvienam mokiniui įteikiama lėkštė su šešiais veidais – emocinės būsenos nustatymo skalė (1 pav.). Kiekvienas mokinys po veidu uždeda varnelę, kurios išraiška atspindi jo nuotaiką.

2. Mokinių žinių patikrinimas

Testas „Cheminė ląstelės sudėtis“ (priedas)

3. Tikslų nustatymas ir motyvacija

"Vanduo! Tu neturi nei skonio, nei spalvos, nei kvapo, tavęs negalima apibūdinti. Žmogus mėgaujasi tavimi nesuprasdamas, kas tu iš tikrųjų esi. Negalima sakyti, kad tu esi reikalingas gyvenimui, tu esi pats gyvenimas. Jūs visur ir visur suteikiate palaimos jausmą, kurio negali suprasti jokie mūsų pojūčiai. Tu grąžini mums jėgas. Tavo gailestingumas atgaivina mūsų širdies sausas versmes. Jūs esate didžiausias turtas pasaulyje. Tu esi turtas, kurį galima lengvai išgąsdinti, bet tu dovanoji mums tokią paprastą ir brangią laimę“, – šią entuziastingą giesmę vandeniui parašė prancūzų rašytojas ir lakūnas Antoine'as de Saint-Exupéry, kuriam teko patirti troškulio skausmus. karšta dykuma.

Šiais nuostabiais žodžiais pradedame pamoką, kurios tikslas yra išplėsti supratimą apie vandenį – medžiagą, sukūrusią mūsų planetą.

1. Atnaujinti

Kokia vandens reikšmė žmogaus gyvenime?

(Studentų atsakymai apie vandens svarbą žmogaus gyvenime0

1. Naujos medžiagos pristatymas.

Vanduo yra labiausiai paplitusi neorganinė medžiaga gyvuose organizmuose, esminis jos komponentas, daugelio organizmų buveinė ir pagrindinis ląstelės tirpiklis.

M. Dudniko eilėraščio eilutės:

Sakoma, kad žmogus susideda iš aštuoniasdešimties procentų vandens,

Iš vandens, galėčiau pridurti, iš jo gimtųjų upių,

Iš vandens, pridursiu, lietaus, kuris jį gėrė,

Iš vandens, galėčiau pridurti, iš senovinio šaltinių vandens,

Iš kurių gėrė seneliai ir proseneliai.

Vandens kiekio įvairiose kūno ląstelėse pavyzdžiai:

Jauno žmogaus ar gyvūno organizme – 80% ląstelės masės;

Seno kūno ląstelėse – 60 proc.

Smegenyse – 85%;

Dantų emalio ląstelėse – 10-15 proc.

Jei žmogus netenka 20% vandens, jis miršta.

Apsvarstykite vandens molekulės struktūrą:

H2O – molekulinė formulė,

H–O–H – struktūrinė formulė,

Vandens molekulė turi kampinę struktūrą: ji yra lygiašonis trikampis kurių viršūnės kampas yra 104,5°.

Garų pavidalo vandens molekulinė masė yra 18 g/mol. Tačiau molekulinė masė skystas vanduo pasirodo didesnis. Tai rodo, kad skystame vandenyje yra molekulių asociacija, kurią sukelia vandeniliniai ryšiai.

Koks yra vandens vaidmuo ląstelėje?

Dėl didelio savo molekulių poliškumo vanduo yra kitų polinių junginių tirpiklis. Tirpsta vandenyje daugiau medžiagų nei bet kuriame kitame skystyje. Štai kodėl daug cheminių reakcijų vyksta ląstelės vandeninėje aplinkoje. Vanduo ištirpina medžiagų apykaitos produktus ir pašalina juos iš ląstelės ir viso organizmo.

Vanduo turi didelę šiluminę talpą, t.y. gebėjimas sugerti šilumą. Minimaliai pasikeitus savo temperatūrai, jis išsiskiria arba absorbuojamas reikšminga sumašiluma. Dėl to jis apsaugo ląstelę nuo staigūs pokyčiai temperatūros. Kadangi vandeniui išgarinti sunaudojama daug šilumos, garindami vandenį, organizmai gali apsisaugoti nuo perkaitimo (pavyzdžiui, prakaituodami).

Vanduo turi didelis šilumos laidumas. Ši savybė leidžia tolygiai paskirstyti šilumą tarp kūno audinių.

Vanduo yra viena iš pagrindinių gamtos medžiagų, be kurios neįmanoma vystytis organinis pasaulis augalai, gyvūnai, žmonės. Kur yra, ten ir gyvenimas.

Eksperimentų demonstravimas. Su mokiniais sudarykite lentelę.

a) Vandenyje ištirpinkite šias medžiagas: valgomąją druską, etilo alkoholį, sacharozę, augalinį aliejų.

Kodėl kai kurios medžiagos ištirpsta vandenyje, o kitos ne?

Pateikiama hidrofilinių ir hidrofobinių medžiagų samprata.

Hidrofilinės medžiagos yra medžiagos, kurios gerai tirpsta vandenyje.

Hidrofobinės medžiagos yra medžiagos, kurios blogai tirpsta vandenyje.

B) Į stiklinę vandens įdėkite ledo gabalėlį.

Ką galite pasakyti apie vandens ir ledo tankį?

Naudodamiesi vadovėliu, grupėse turite užpildyti lentelę „Mineralinės druskos“. Darbo pabaigoje vyksta į lentelę įrašytų duomenų aptarimas.

Buferinė talpa yra ląstelės gebėjimas išlaikyti santykinį šiek tiek šarminės aplinkos pastovumą.

1. Studijuotos medžiagos konsolidavimas.

Biologinių problemų sprendimas grupėse.

1 užduotis.

Sergant kai kuriomis ligomis, į kraują suleidžiamas 0,85 procento valgomosios druskos tirpalas, vadinamas fiziologiniu tirpalu. Apskaičiuokite: a) kiek gramų vandens ir druskos reikia išgerti, norint gauti 5 kg druskos tirpalo; b) kiek gramų druskos patenka į organizmą įpylus 400 g fiziologinio tirpalo.

2 užduotis.

IN medicinos praktika 0,5 procento kalio permanganato tirpalas naudojamas žaizdoms plauti ir gargaliuoti. Kokia apimtis prisotintas tirpalas(kurios yra 6,4 g šios druskos 100 g vandens) ir švaraus vandens reikia paruošti 1 litrą 0,5 procento tirpalo (ρ = 1 g/cm). 3 ).

Pratimai.

Parašykite sinchronizavimo temą: vanduo

1. Namų darbai: 2.3 skyrius

Surask literatūros kūriniai vandens savybių ir savybių aprašymų pavyzdžiai, jo biologinė reikšmė.

Schema "Elementai. Ląstelės medžiagos"

Pagrindinės pamokos pastabos

Organizmai susideda iš ląstelių. Skirtingų organizmų ląstelės turi panašią cheminę sudėtį. 1 lentelėje pateikti pagrindiniai cheminiai elementai, randami gyvų organizmų ląstelėse.

1 lentelė. Turinys cheminiai elementai narve

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 klasifikuojami kaip makroelementų(iš graikų kalbos makrokomandą- didelis).

Likę elementai, ląstelėje pavaizduoti šimtosiomis ir tūkstantosiomis procentų dalimis, yra įtraukti į trečiąją grupę. Tai mikroelementai(iš graikų kalbos mikro- mažas).

Ląstelėje nerasta jokių tik gyvajai gamtai būdingų elementų. Visi išvardyti cheminiai elementai yra įtraukti į kompoziciją negyvoji gamta. 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, nukleorūgščių, taip pat lipidų – pagrindą, be kurių gyvybė neįmanoma. Siera yra kai kurių baltymų dalis, fosforas yra nukleorūgščių dalis, geležis yra hemoglobino dalis, o magnis yra chlorofilo dalis. Kalcis vaidina svarbų vaidmenį metabolizme.

Kai kurie ląstelėje esantys cheminiai elementai yra neorganinių medžiagų – mineralinių druskų ir vandens – dalis.

Mineralinės druskos ląstelėje paprastai yra katijonų (K +, Na +, Ca 2+, Mg 2+) ir anijonų (HPO 2-/4, H 2 PO -/4, CI -, HCO) pavidalu. 3), kurio santykis lemia aplinkos rūgštingumą, kuris svarbus ląstelių gyvybei.

(Daugelyje ląstelių aplinka yra šiek tiek šarminė ir jos pH beveik nekinta, nes joje nuolat palaikomas tam tikras katijonų ir anijonų santykis.)

Iš neorganinių medžiagų gyvojoje gamtoje vaidina didžiulį vaidmenį vandens.

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.% Iki senatvės vandens kiekis ląstelėse mažėja. Žmogus, netekęs 20% vandens, miršta.

Unikalios vandens savybės lemia jo vaidmenį organizme. Jis dalyvauja termoreguliacijoje, kurią lemia didelė vandens šiluminė talpa – šildant sunaudojama daug energijos. 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 teigiamas krūvis. 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.

Vanduo - geras tirpiklis. Dėl savo poliškumo jo molekulės sąveikauja su teigiamai ir neigiamai įkrautais jonais, taip skatindamos medžiagos tirpimą. Vandens atžvilgiu visos ląstelės medžiagos skirstomos į hidrofilines ir hidrofobines.

Hidrofilinis(iš graikų kalbos hidro- vanduo ir filleo- meilė) vadinamos vandenyje tirpstančiomis medžiagomis. Tai apima joniniai junginiai(pvz., druskos) ir kai kuriuos nejoninius junginius (pvz., cukrų).

Hidrofobinis(iš graikų kalbos hidro- vanduo ir Fobos- baimė) yra vandenyje netirpios medžiagos. Tai apima, pavyzdžiui, lipidus.

Vanduo atlieka svarbų vaidmenį ląstelėje vykstančiose cheminėse reakcijose. vandeniniai tirpalai. Jis ištirpina organizmui nereikalingus medžiagų apykaitos produktus ir taip skatina jų pasišalinimą iš organizmo. Puikus turinys vandens narve tai duoda elastingumas. Vanduo palengvina įvairių medžiagų judėjimą ląstelėje arba iš ląstelės į ląstelę.

Gyvosios ir negyvosios gamtos kūnai susideda iš tų pačių cheminių elementų. Gyvuose organizmuose yra neorganinių medžiagų – vandens ir mineralinių druskų. Daugybę gyvybiškai svarbių vandens funkcijų ląstelėje lemia jo molekulių savybės: jų poliškumas, gebėjimas sudaryti vandenilinius ryšius.

NEORGANINIAI LĄSTELĖS KOMPONENTAI

Gyvų organizmų ląstelėse randama apie 90 elementų, o apie 25 iš jų – beveik visose ląstelėse. Pagal jų kiekį ląstelėje cheminiai elementai skirstomi į tris didelės grupės: makroelementai (99%), mikroelementai (1%), ultramikroelementai (mažiau nei 0,001%).

Makroelementai yra deguonis, anglis, vandenilis, fosforas, kalis, siera, chloras, kalcis, magnis, natris, geležis.
Mikroelementai yra manganas, varis, cinkas, jodas, fluoras.
Ultramikroelementai yra sidabras, auksas, bromas ir selenas.

ORGANINIAI LĄSTELIŲ KOMPONENTAI

Fermentai.

Svarbiausia baltymų funkcija yra katalizė. Baltymų molekulės, ląstelėje vykstančių cheminių reakcijų greitį padidinus keliomis eilėmis vadinami fermentai. Nei vienas biocheminis procesas organizme nevyksta be fermentų dalyvavimo.

Šiuo metu yra atrasta daugiau nei 2000 fermentų. Jų veiksmingumas yra daug kartų didesnis nei neorganiniai katalizatoriai naudojamas gamyboje. Taigi 1 mg geležies fermente katalazėje pakeičia 10 tonų neorganinė geležis. Katalazė padidina vandenilio peroksido (H 2 O 2) skilimo greitį 10 11 kartų. Fermentas, katalizuojantis anglies rūgšties susidarymo reakciją (CO 2 + H 2 O = H 2 CO 3), reakciją pagreitina 10 7 kartus.

Svarbi fermentų savybė yra jų veikimo specifiškumas, kiekvienas fermentas katalizuoja tik vieną ar nedidelę panašių reakcijų grupę.

Medžiaga, kurią veikia fermentas, vadinama substratas. Fermento ir substrato molekulių struktūros turi tiksliai atitikti viena kitą. Tai paaiškina fermentų veikimo specifiškumą. Sujungus substratą su fermentu, pasikeičia fermento erdvinė struktūra.

Fermento ir substrato sąveikos seka gali būti pavaizduota schematiškai:

Substratas+Fermentas – Fermento-substrato kompleksas – Fermentas+Produktas.

Diagrama rodo, kad substratas susijungia su fermentu ir sudaro fermento-substrato kompleksą. Tokiu atveju substratas paverčiamas nauja medžiaga – produktu. Paskutiniame etape fermentas išsiskiria iš produkto ir vėl sąveikauja su kita substrato molekule.

Fermentai veikia tik esant tam tikrai temperatūrai, medžiagų koncentracijai ir aplinkos rūgštingumui. Besikeičiančios sąlygos lemia tretinio ir ketvirtinė struktūra baltymų molekulės, taigi ir fermentų aktyvumo slopinimas. Kaip tai atsitinka? Katalizinis aktyvumas turi tik tam tikrą fermento molekulės dalį, vadinamą aktyvus centras. Aktyviame centre yra nuo 3 iki 12 aminorūgščių liekanų ir jis susidaro dėl polipeptidinės grandinės lenkimo.

Veikiant įvairiems veiksniams, pakinta fermento molekulės struktūra. Tai sutrikdo erdvinę konfigūraciją aktyvus centras, ir fermentas praranda savo aktyvumą.

Fermentai yra baltymai, kurie veikia kaip biologiniai katalizatoriai. Dėl fermentų cheminių reakcijų greitis ląstelėse padidėja keliomis eilėmis. Svarbi nuosavybė fermentai – veikimo specifiškumas tam tikromis sąlygomis.

Nukleino rūgštys.

Nukleino rūgštys buvo atrastos XIX amžiaus antroje pusėje. Šveicarijos biochemikas F. Miescheris, kuris iš ląstelių branduolių išskyrė medžiagą, kurioje yra daug azoto ir fosforo, ir pavadino ją „nukleinu“ (iš lot. šerdis- šerdis).

Saugomi nukleino rūgštyse paveldima informacija apie kiekvienos ląstelės ir visų gyvų būtybių Žemėje sandarą ir funkcionavimą. Nukleino rūgštys yra dviejų tipų – DNR (dezoksiribonukleino rūgštis) ir RNR (ribonukleino rūgštis). Nukleino rūgštys, kaip ir baltymai, turi rūšies specifiškumą, tai yra, kiekvienos rūšies organizmai turi savo DNR tipą. Norėdami išsiaiškinti rūšies specifiškumo priežastis, apsvarstykite nukleorūgščių struktūrą.

Nukleino rūgščių molekulės yra labai ilgos grandinės, susidedantis iš daugybės šimtų ir net milijonų nukleotidų. Bet kurioje nukleorūgštyje yra tik keturių tipų nukleotidai. Nukleino rūgšties molekulių funkcijos priklauso nuo jų struktūros, jose esančių nukleotidų, jų skaičiaus grandinėje ir junginio sekos molekulėje.

Kiekvienas nukleotidas susideda iš trijų komponentų: azoto bazė, angliavandenių ir fosforo rūgšties. Kiekviename DNR nukleotide yra viena iš keturių tipų azoto bazių (adeninas – A, timinas – T, guaninas – G arba citozinas – C), taip pat dezoksiribozės anglies ir fosforo rūgšties liekanos.

Taigi DNR nukleotidai skiriasi tik azoto bazės tipu.

DNR molekulė susideda iš daugybės nukleotidų, sujungtų grandinėje tam tikra seka. Kiekvienas DNR molekulės tipas turi savo nukleotidų skaičių ir seką.

DNR molekulės yra labai ilgos. Pavyzdžiui, norint raidėmis užrašyti vienos žmogaus ląstelės (46 chromosomų) DNR molekulėse esančių nukleotidų seką, reikėtų apie 820 000 puslapių knygos. Gali susidaryti pakaitomis keturių tipų nukleotidai begalinis rinkinys DNR molekulių variantai. Šios DNR molekulių struktūros ypatybės leidžia saugoti didžiulį kiekį informacijos apie visas organizmų savybes.

1953 metais amerikiečių biologas J. Watsonas ir anglų fizikas F. Crickas sukūrė DNR molekulės struktūros modelį. Mokslininkai nustatė, kad kiekvieną DNR molekulę sudaro dvi tarpusavyje sujungtos ir spirale susuktos grandinės. Tai atrodo kaip dviguba spiralė. Kiekvienoje grandinėje tam tikra seka pakaitomis keičiasi keturių tipų nukleotidai.

DNR nukleotidų sudėtis skiriasi skirtingų tipų bakterijos, grybai, augalai, gyvūnai. Bet tai nesikeičia su amžiumi, mažai priklauso nuo pokyčių aplinką. Nukleotidai yra suporuoti, tai yra, adenino nukleotidų skaičius bet kurioje DNR molekulėje yra lygus timidino nukleotidų skaičiui (A-T), o citozino nukleotidų skaičius yra lygus guanino nukleotidų (C-G) skaičiui. Taip yra dėl to, kad dviejų grandinių sujungimui viena su kita DNR molekulėje galioja tam tikra taisyklė, būtent: vienos grandinės adeninas visada yra sujungtas dviem vandeniliniais ryšiais tik su kitos grandinės timinu, o guaninas - trimis vandeniliniais ryšiais su citozinu, tai yra, vienos molekulės DNR nukleotidų grandinės yra komplementarios, viena kitą papildančios.

Nukleino rūgšties molekulės – DNR ir RNR – sudarytos iš nukleotidų. DNR nukleotidai apima azoto bazę (A, T, G, C), angliavandenių dezoksiribozę ir fosforo rūgšties molekulės liekanas. DNR molekulė yra dviguba spiralė, susidedanti iš dviejų grandinių, sujungtų vandeniliniais ryšiais pagal komplementarumo principą. DNR funkcija yra saugoti paveldimą informaciją.

Visų organizmų ląstelėse yra ATP molekulių – adenozino trifosforo rūgšties. ATP yra universali ląstelių medžiaga, kurios molekulė turi daug energijos turinčių ryšių. ATP molekulė yra vienas unikalus nukleotidas, kuris, kaip ir kiti nukleotidai, susideda iš trijų komponentų: azoto bazės – adenino, angliavandenio – ribozės, tačiau vietoj vienos joje yra trys fosforo rūgšties molekulių liekanos (12 pav.). Paveiksle su piktograma nurodytos jungtys yra turtingos energijos ir yra vadinamos makroerginis. Kiekvienoje ATP molekulėje yra dvi didelės energijos jungtys.

Nutrūkus didelės energijos ryšiui ir fermentų pagalba pašalinus vieną fosforo rūgšties molekulę, išsiskiria 40 kJ/mol energijos, o ATP virsta ADP – adenozino difosforo rūgštimi. Pašalinus kitą fosforo rūgšties molekulę, išsiskiria dar 40 kJ/mol; Susidaro AMP – adenozino monofosforo rūgštis. Šios reakcijos yra grįžtamos, tai yra, AMP gali virsti ADP, o ADP – ATP.

ATP molekulės ne tik skaidomos, bet ir sintezuojamos, todėl jų kiekis ląstelėje yra gana pastovus. ATP reikšmė ląstelės gyvenime yra didžiulė. Šios molekulės atlieka pagrindinį vaidmenį energijos apykaitoje, būtinoje ląstelės ir viso organizmo gyvybei užtikrinti.

RNR molekulė dažniausiai yra vienos grandinės, susidedančios iš keturių tipų nukleotidų – A, U, G, C. Yra žinomi trys pagrindiniai RNR tipai: mRNR, rRNR, tRNR. RNR molekulių kiekis ląstelėje nėra pastovus, jos dalyvauja baltymų biosintezėje. ATP yra universali ląstelės energetinė medžiaga, kurioje yra daug energijos turinčių ryšių. ATP vaidina pagrindinį vaidmenį ląstelių energijos apykaitoje. RNR ir ATP yra tiek ląstelės branduolyje, tiek citoplazmoje.

Užduotys ir testai tema „4 tema. „Cheminė ląstelės sudėtis“.

• polimeras, monomeras;
• angliavandeniai, monosacharidai, disacharidai, polisacharidai;
• lipidai, riebalų rūgštys, glicerolis;
• aminorūgštis, peptidinė jungtis, baltymas;
• katalizatorius, fermentas, aktyvi vieta;
• nukleino rūgštis, nukleotidas.

Problemų sprendimo algoritmas.

1 tipas. Savarankiškas DNR kopijavimas.

Viena iš DNR grandinių turi tokią nukleotidų seką:
AGTACCGATACCGATTTACCG...
Kokią nukleotidų seką turi antroji tos pačios molekulės grandinė?

Norint parašyti antrosios DNR molekulės grandinės nukleotidų seką, kai žinoma pirmosios grandinės seka, pakanka timiną pakeisti adeninu, adeniną timinu, guaniną citozinu, citoziną guaninu. Atlikę šį pakeitimą, gauname seką:
TATTGGGCTATGAGCTAAAATG...

2 tipas. Baltymų kodavimas.

Ribonukleazės baltymo aminorūgščių grandinė turi tokią pradžią: lizinas-glutaminas-treoninas-alaninas-alaninas-alaninas-lizinas...
Kokia nukleotidų seka prasideda šį baltymą atitinkantis genas?

Norėdami tai padaryti, naudokite genetinio kodo lentelę. Kiekvienai aminorūgščiai randame jos kodo pavadinimą atitinkamo nukleotidų trigubo pavidalu ir užrašome. Išdėstę šiuos tripletus vieną po kito ta pačia tvarka kaip ir atitinkamas aminorūgštis, gauname pasiuntinio RNR dalies struktūros formulę. Paprastai tokių trynukų yra keli, pasirinkimas daromas pagal jūsų sprendimą (bet paimamas tik vienas iš trynukų). Atitinkamai, gali būti keli sprendimai.
ААААААААЦУГЦГГЦУГЦГАAG

Kokia aminorūgščių seka prasideda baltymas, jei jį koduoja tokia nukleotidų seka:
ACGGCCATGGCCGGT...

Naudodami komplementarumo principą, randame susidariusios RNR pasiuntinio sekcijos struktūrą šis segmentas DNR molekulės:
UGGGGGUACGGGGCA...

Tada kreipiamės į genetinio kodo lentelę ir kiekvienam nukleotidų trigubui, pradedant nuo pirmojo, randame ir užrašome atitinkamą aminorūgštį:
Cisteinas-glicinas-tirozinas-argininas-prolinas-...

Ivanova T.V., Kalinova G.S., Myagkova A.N. “ Bendroji biologija“. Maskva, „Švietimas“, 2000 m

• 4 tema. „Cheminė ląstelės sudėtis“. §2-§7 p. 7-21
• 5 tema. "Fotosintezė". §16-17 p. 44-48
• 6 tema. „Ląstelinis kvėpavimas“. §12-13 34-38 p
• 7 tema. „Genetinė informacija“. §14-15 39-44 p

Ląstelė yra sudėtinga savireguliacinė sistema, kurioje vienu metu ir tam tikra seka vyksta šimtai cheminių reakcijų, skirtų palaikyti jos gyvybinę veiklą, augimą ir vystymąsi. Ląstelių cheminės sudėties tyrimas rodo, kad gyvuose organizmuose nėra ypatingų, tik jiems būdingų cheminių elementų: čia pasireiškia gyvosios ir negyvosios gamtos cheminės sudėties vienovė.

Iš 115 gamtoje egzistuojančių cheminių elementų mažiausiai pusė jų aktyviai dalyvauja gyvybės procesuose. Be to, 24 iš jų yra privalomi ir randami beveik visų tipų ląstelėse ir didžiausia vertė turi 10 elementų – azoto (N), vandenilio (H), anglies (C), deguonies (O), fosforo (P), sieros (S), natrio (Na), kalio (K), kalcio (Ca), magnio (Mg) - iš jų yra pastatyti pagrindiniai ląstelės komponentai.

Pagal procentinį kiekį ląstelėje cheminiai elementai skirstomi į tris grupes:

· makroelementai, turinys narve - 10 -3; deguonis, anglis, vandenilis, azotas, fosforas, siera, kalcis, kalis, chloras, natris ir magnis, sudarantys daugiau kaip 99 % ląstelės masės;

· mikroelementai, kurių turinys svyruoja nuo 10 -3 -10 -6; geležis, manganas, varis, cinkas, kobaltas, nikelis, jodas, bromas, fluoras, boras; jų skausmas sudaro 1,0% ląstelių masės;

· ultramikroelementai, mažesnis nei 10 -6; auksas, sidabras, uranas, berilis, cezis, selenas ir kt.; iš viso – mažiau nei 0,1 % ląstelės masės.

Nepaisant mažo kiekio gyvuose organizmuose, mikro ir ultramikroelementai atlieka svarbų vaidmenį: jie yra įvairių fermentų, vitaminų dalis ir taip lemia normalų ląstelių struktūrų ir viso organizmo vystymąsi bei funkcionavimą.

Kiekvienas gyvuose organizmuose randamas cheminis elementas veikia svarbi funkcija(1 lentelė).

1 lentelė.

GYVUOSE ORGANIZMŲ ELEMENTŲ FUNKCIJOS

- žmogaus ir gyvūnų organizme jis kaupiamas kepenyse feritino, geležies turinčio baltymo, pavidalu.

Vanduo ir neorganiniai junginiai, jų vaidmuo ląstelėje.

Neorganinės (mineralinės) medžiagos- tai gana paprasti cheminiai junginiai, randami tiek gyvojoje, tiek negyvojoje gamtoje (mineraluose, natūralūs vandenys). Iš neorganiniai junginiai Svarbus vanduo, mineralinės druskos, rūgštys ir bazės.

Vidutinis vandens kiekis daugumos organizmų ląstelėse yra apie 70% (medūzos ląstelėse – 96%). Vandens kiekis skirtinguose organuose ir audiniuose skiriasi ir priklauso nuo jų medžiagų apykaitos procesų lygio. Taigi žmogaus dantų emalio ląstelėse vandens yra 10%, kauliniame audinyje - 20%, riebaliniame audinyje - 40%, inkstuose - 80%, smegenyse - iki 85%, o embriono ląstelėse - iki 97%. .

Toks didelis vandens kiekis rodo svarbų jo vaidmenį gyvų organizmų ląstelėse dėl savo struktūros. Vandens molekulės yra mažo dydžio ir netiesinės

Ryžiai. 1. Vandens formulė.

erdvinė struktūra. Molekulėje esančius atomus laiko kartu poliniai kovalentiniai ryšiai, kurios sujungia vieną deguonies atomą su dviem vandenilio atomais. Kovalentinių ryšių poliškumas, t.y. netolygus krūvių pasiskirstymas šiuo atveju paaiškinamas stipriu deguonies atomo elektronegatyvumu, kuris pritraukia elektronus iš bendrų elektronų porų, dėl ko deguonies atome atsiranda dalinis neigiamas krūvis, o vandenilio – dalinis teigiamas krūvis. atomai. Tarp gretimų vandens molekulių deguonies ir vandenilio atomų susidaro vandeniliniai ryšiai, dėl kurių normaliomis sąlygomis vanduo yra pradinėje skystoje būsenoje. Tačiau vandeniliniai ryšiai yra maždaug 20 kartų silpnesni nei kovalentiniai ryšiai, todėl jie lengvai nutrūksta, kai vanduo išgaruoja.

Vandens savybės:

- universalus tirpiklis– vandenyje tirpsta poliniai neorganiniai ir organiniai junginiai; medžiagos, kurios gerai tirpsta vandenyje (daug mineralinių druskų, rūgščių, šarmų, alkoholių, cukrų, vitaminų, kai kurie baltymai – albuminai, histonai) vadinamos polisacharidais, riebalais, nukleorūgštimis, kai kurie baltymai – globulinais, fibriliniais), hidrofilinis ; medžiagos, kurios blogai arba visai netirpsta vandenyje (vadinamos kai kurios druskos, vitaminai hidrofobinis .

- didelė specifinė šiluminė talpa– gebėjimas sugerti šilumą minimaliais savo temperatūros pokyčiais; Kai vanduo išgaruoja, jį reikia absorbuoti, kad nutrūktų vandenilio ryšiai, laikantys molekules kartu. didelis skaičius energijos, todėl garindami vandenį organizmai gali apsisaugoti nuo perkaitimo.

- didelis šilumos laidumas– tolygus šilumos pasiskirstymas tarp kūno audinių.

- didelis paviršiaus įtempis– svarbus adsorbcijos procesams, tirpalų judėjimui per audinius (gyvūnų kraujotakai, augalams – aukštyn srovei), nedidelių organizmų laikymui paviršiuje ar slydimui vandens paviršiumi.

- vanduo praktiškai nesuspaustas, sukuriantis turgorinį slėgį, kuris yra pagrįstas osmoso reiškiniais, ir nustatantis ląstelių bei audinių tūrį ir elastingumą.

Osmosas – tirpiklio (vandens) molekulių prasiskverbimas pro biologinė membranaį medžiagos tirpalą. Osmosinis slėgis yra slėgis, kuriuo tirpiklis prasiskverbia pro membraną. Osmosinio slėgio dydis didėja didėjant tirpalo koncentracijai. Osmosinis skysčių slėgis žmogaus kūnas lygus 0,85 % natrio chlorido tirpalo slėgiui, t.y. izotoninio tirpalo. Labiau koncentruoti tirpalai vadinami hipertoniniais, o mažiau koncentruoti – hipotoniniais.

Vanduo ląstelėje randamas laisvomis ir surištomis formomis. Surištas vanduo - 4-5% - yra fibrilinių struktūrų dalis ir jungiasi su kai kuriais baltymais, sudarydamas aplink juos tirpinimo apvalkalą. Laisvas vanduo – 95-96 % – atlieka nemažai biologiškai svarbių funkcijų.

Vandens funkcijos:

1) transportavimas – užtikrina medžiagų judėjimą ląstelėje ir organizme, įsisavinimą

2) metabolinė – yra terpė visoms biocheminėms reakcijoms ląstelėje;

3) struktūrinė – ląstelės citoplazmoje yra nuo 60% iki 95% vandens; Augaluose vanduo suteikia turgoro; apvaliai ir anelidai yra hidrostatinis skeletas.

Neorganinės medžiagos.

Didžioji dauguma neorganinių medžiagų yra druskų pavidalu – arba disocijuotos į jonus, arba kietos būsenos.

Neorganiniai jonai turi nemenką reikšmę ląstelės gyvybiniams procesams užtikrinti – tai yra katijonai(K+, Na+, Ca 2+, Mg2+, NH3+) ir anijonai(Cl -, HPO 4 2-, H 2 PO 4 -, HCO -, NO 3 -) mineralinės druskos. Katijonų ir anijonų kiekis ląstelėje skiriasi nuo jų koncentracijos ląstelę supančioje aplinkoje dėl aktyvaus medžiagų perdavimo membrana reguliavimo. Taigi užtikrinamas gyvos ląstelės cheminės sudėties pastovumas. Ląstelei mirštant, medžiagų koncentracija terpėje ir citoplazmoje susilygina.

Kūne esantys jonai svarbūs palaikyti pastovią terpės reakciją (pH) ląstelėje ir ją supančius tirpalus, t.y. yra buferinių sistemų komponentai. Buferis – ląstelės gebėjimas palaikyti pastovią šiek tiek šarminę savo turinio reakciją. Silpnų rūgščių ir silpnų šarmų anijonai suriša H + jonus ir hidroksilo jonus (OH -), dėl to reakcija ląstelės viduje išlieka beveik nepakitusi. Ląstelės buferinės savybės priklauso nuo druskos koncentracijos. Svarbiausios buferinės sistemos žinduoliams yra fosfatas ir bikarbonatas.

Fosfato buferio sistema– susideda iš H 2 PO 4 - ir HPO 4 2- ir palaiko tarpląstelinio skysčio pH 6,9-7,4 intervale. Pagrindinė tarpląstelinės aplinkos (kraujo plazmos) buferinė sistema yra bikarbonatų sistema, susidedanti iš H 2 CO 3 ir HCO 3 ir palaikanti 7,4 pH.

Neorganinės rūgštys o jų druskos yra svarbios organizmų gyvenime:

Druskos rūgštis dalis skrandžio sulčių;

Sieros rūgšties likučiai, jungiantys vandenyje netirpias svetimas medžiagas, daro jas tirpias, palengvina pašalinimą iš organizmo;

Neorganinės azoto ir fosforo rūgščių natrio ir kalio druskos, sieros rūgšties kalcio druska yra augalų mineralinės mitybos komponentai (kaip trąšos);

Kalcio ir fosforo druskos yra gyvūnų kaulinio audinio dalis.

Organinės medžiagos – daug anglies junginių, kuriuos sintetina daugiausia gyvi organizmai.

Cheminių elementų santykis gyvuose kūnuose yra kitoks nei negyvuose objektuose. IN žemės pluta dažniausios yra Si, Al, O 2, Na – 90 proc. Gyvuose organizmuose: H, O, C, N – 98%. Tokį skirtumą lėmė vandenilio, deguonies, anglies ir azoto cheminių savybių ypatumai, dėl kurių jie pasirodė tinkamiausi biologines funkcijas atliekančioms molekulėms formuotis.

Vandenilis, deguonis, anglis ir azotas gali formuotis stipriai kovalentiniai ryšiai suporuojant dviem atomams priklausančius elektronus. Deguonis, anglis ir azotas sudaro ir vieną, ir dvigubi ryšiai, dėl kurių gaunami įvairiausi cheminiai junginiai. Ypač svarbus yra anglies atomų gebėjimas sąveikauti tarpusavyje, formuojant kovalentinius anglies-anglies ryšius. Kiekvienas anglies atomas gali sudaryti kovalentinius ryšius su keturiais anglies atomais. Kovalentiškai surišti atomai anglis gali sudaryti daugybę karkasų organinės molekulės. Kadangi anglies atomai lengvai sudaro kovalentinius ryšius su deguonimi, azotu ir siera, organinės molekulės įgauna išskirtinį sudėtingumą ir struktūrinę įvairovę.

Organiniai junginiai sudaro vidutiniškai 20-30% gyvo organizmo ląstelių masės. Yra: monomerai – mažos mažos molekulinės masės organinės molekulės, kurios yra polimerų statybiniai blokai; polimerai – didesnės, didelės molekulinės masės makromolekulės.

Polimerai yra linijinės arba šakotos grandinės, turinčios didelis skaičius monomeriniai vienetai. Homopolimerai– atstovaujama vienos rūšies monomero (celiuliozės), heteropolimerai– keli skirtingi monomerai (baltymas, DNR, RNR). Jei monomerų grupė periodiškai kartojasi molekulėje, tai vadinama polimeru reguliarus, molekulėse netaisyklingos nėra matomo polimerų pakartojamumo.

Prie organinių medžiagų priskiriami biopolimerai – baltymai, nukleino rūgštys ir angliavandeniai; taip pat riebalai.

IN įvairių tipų ląstelėse yra nevienodas kiekis tam tikrų organinių junginių (vyrauja augalų ląstelės kompleksiniai angliavandeniai- polisacharidai; gyvūnai turi daugiau baltymų ir riebalų). Tačiau kiekviena organinių medžiagų grupė bet kokio tipo ląstelėse atlieka panašias funkcijas.

Susijusi informacija.

Ląstelė yra ne tik struktūrinis vienetas visų gyvų dalykų, savotiškas gyvybės elementas, bet ir mažas biocheminis fabrikas, kuriame kas sekundės dalį vyksta įvairios transformacijos ir reakcijos. Taip susiformuoja būtini komponentai organizmo gyvybei ir augimui. konstrukciniai komponentai: ląstelių mineralai, vanduo ir organiniai junginiai. Todėl labai svarbu žinoti, kas bus, jei vieno iš jų nepakaks. Kokį vaidmenį šių mažų, plika akimi nematomų gyvų sistemų struktūrinių dalelių gyvenime vaidina įvairūs junginiai? Pabandykime suprasti šią problemą.

Ląstelių medžiagų klasifikacija

Visi junginiai, kurie sudaro ląstelės masę, sudaro jos struktūrines dalis ir yra atsakingi už jos vystymąsi, mitybą, kvėpavimą, plastiką ir normalų vystymąsi, gali būti suskirstyti į tris dideles grupes. Tai yra tokios kategorijos kaip:

• ekologiškas;
• ląstelės (mineralinės druskos);
• vandens.

Dažnai pastaroji priskiriama antrajai grupei neorganiniai komponentai. Be šių kategorijų, galime nustatyti tas, kurias sudaro jų derinys. Tai metalai, kurie yra organinių junginių molekulės dalis (pavyzdžiui, hemoglobino molekulė, kurioje yra geležies jonas, yra baltymo prigimtis).

Ląstelių mineralai

Jei kalbame konkrečiai apie mineralinius ar neorganinius junginius, sudarančius kiekvieną gyvą organizmą, jie taip pat skiriasi savo pobūdžiu ir kiekybiniu turiniu. Todėl jie turi savo klasifikaciją.

Visus neorganinius junginius galima suskirstyti į tris grupes.

1. Makroelementai. Tie, kurių kiekis ląstelės viduje yra didesnis nei 0,02 proc bendros masės neorganinių medžiagų. Pavyzdžiai: anglis, deguonis, vandenilis, azotas, magnis, kalcis, kalis, chloras, siera, fosforas, natris.
2. Mikroelementų - mažiau nei 0,02%. Tai yra: cinkas, varis, chromas, selenas, kobaltas, manganas, fluoras, nikelis, vanadis, jodas, germanis.
3. Ultramikroelementai – mažiau nei 0,0000001%. Pavyzdžiai: auksas, cezis, platina, sidabras, gyvsidabris ir kai kurie kiti.

Taip pat galite ypač pabrėžti keletą elementų, kurie yra organogeniški, tai yra, jie sudaro organinių junginių, iš kurių yra sukurtas gyvo organizmo kūnas, pagrindą. Tai yra tokie elementai kaip:

• vandenilis;
• azotas;
• anglis;
• deguonies.

Jie sudaro baltymų (gyvybės pagrindo), angliavandenių, lipidų ir kitų medžiagų molekules. Tačiau mineralai yra atsakingi ir už normalią organizmo veiklą. Cheminė ląstelės sudėtis sudaro dešimtis periodinės lentelės elementų, kurie yra sėkmingo gyvenimo raktas. Tik apie 12 iš visų atomų visai nevaidina, arba jis yra nereikšmingas ir netirtas.

Kai kurios druskos yra ypač svarbios ir turėtų būti kasdien su maistu. pakankamas kiekis kad nesivystytų įvairios ligos. Augalams tai yra, pavyzdžiui, natris žmonėms ir gyvūnams, tai kalcio druskos, stalo druskos kaip natrio ir chloro šaltinis ir kt.

Vanduo

Mineralinės ląstelės medžiagos yra sujungtos su vandeniu į bendrą grupę, todėl apie jos svarbą nepasakyti negalima. Kokį vaidmenį ji atlieka gyvų būtybių organizme? Didžiulis. Straipsnio pradžioje palyginome ląstelę su biochemine gamykla. Taigi visos kas sekundę vykstančios medžiagų transformacijos vyksta vandens aplinkoje. Tai universalus tirpiklis ir terpė cheminėms sąveikoms, sintezės ir skilimo procesams.

Be to, vanduo yra vidinės aplinkos dalis:

• citoplazma;
• ląstelių sultys augaluose;
• gyvūnų ir žmonių kraujas;
• šlapimas;
• seilių ir kitų biologinių skysčių.

Dehidratacija reiškia visų be išimties organizmų mirtį. Vanduo yra gyva aplinka labai įvairiai florai ir faunai. Todėl sunku pervertinti šios neorganinės medžiagos svarbą, ji tikrai be galo didelė.

Makroelementai ir jų svarba

Ląstelės mineralai turi didelę reikšmę normaliam jos funkcionavimui. Visų pirma, tai taikoma makroelementams. Kiekvieno iš jų vaidmuo buvo išsamiai ištirtas ir jau seniai nustatytas. Aukščiau jau išvardinome, kurie atomai sudaro makroelementų grupę, todėl nesikartosime. Trumpai apibūdinkime pagrindinių vaidmenis.

1. Kalcis. Jo druskos būtinos organizmo aprūpinimui Ca 2+ jonais. Patys jonai dalyvauja kraujo stabdymo ir krešėjimo procesuose, užtikrina ląstelių egzocitozę, taip pat raumenų susitraukimai, įskaitant širdies. Netirpios druskos yra stiprių gyvūnų ir žmonių kaulų ir dantų pagrindas.
2. Kalis ir natris. Jie palaiko ląstelės būklę ir formuoja natrio-kalio siurblį širdžiai.
3. Chloras – dalyvauja užtikrinant ląstelės elektrinį neutralumą.
4. Fosforas, siera, azotas yra daugelio organinių junginių sudedamosios dalys, taip pat dalyvauja raumenų veikloje ir kaulų sandaroje.

Žinoma, jei apsvarstysime kiekvieną elementą išsamiau, galima daug pasakyti tiek apie jo perteklių organizme, tiek apie jo trūkumą. Juk abu yra kenksmingi ir sukelia įvairias ligas.

Mikroelementai

Didelį vaidmenį ląstelėje atlieka ir mikroelementų grupei priklausančių mineralų vaidmuo. Nepaisant to, kad jų kiekis ląstelėje yra labai mažas, be jų ji negalės normaliai funkcionuoti ilgą laiką. Svarbiausi iš visų aukščiau išvardytų atomų šioje kategorijoje yra:

• cinko;
• varis;
• seleno;
• fluoras;
• kobalto.

Normalus jodo kiekis yra būtinas skydliaukės funkcijai ir hormonų gamybai palaikyti. Organizmui fluoro reikia dantų emaliui stiprinti, o augalams – tam, kad išlaikytų elastingumą ir sodrią lapų spalvą.

Cinkas ir varis yra daugelio fermentų ir vitaminų elementai. Jie yra svarbūs sintezės ir plastinių mainų procesų dalyviai.

Selenas yra aktyvus reguliavimo procesų dalyvis ir reikalingas darbui endokrininė sistema elementas. Kobaltas turi kitą pavadinimą – vitaminas B 12, o visi šios grupės junginiai itin svarbūs imuninei sistemai.

Todėl mineralinių medžiagų, kurias formuoja mikroelementai, funkcijos ląstelėje yra ne mažesnės nei atliekamos makrostruktūrų. Todėl svarbu abu vartoti pakankamais kiekiais.

Ultramikroelementai

Ląstelės mineralinės medžiagos, kurias sudaro ultramikroelementai, nevaidina tokio svarbaus vaidmens, kaip minėta. Tačiau ilgalaikis jų trūkumas gali sukelti labai nemalonių, o kartais ir labai pavojingų sveikatai pasekmių.

Pavyzdžiui, šiai grupei priklauso ir selenas. Ilgalaikis jo trūkumas provokuoja vėžinių navikų vystymąsi. Todėl jis laikomas nepakeičiamu. Tačiau auksas ir sidabras yra metalai, kurie turi neigiamas poveikis ant bakterijų, jas naikina. Todėl ląstelėse jie atlieka baktericidinį vaidmenį.

Tačiau apskritai reikėtų pasakyti, kad ultramikroelementų funkcijos mokslininkų dar nėra iki galo atskleistos, o jų reikšmė lieka neaiški.

Metalai ir organika

Daug metalų randama organinėse molekulėse. Pavyzdžiui, magnis yra chlorofilo kofermentas, būtinas augalų fotosintezei. Geležis yra hemoglobino molekulės dalis, be kurios neįmanoma kvėpuoti. Varis, cinkas, manganas ir kiti yra fermentų, vitaminų ir hormonų molekulių dalys.

Akivaizdu, kad visi šie junginiai yra svarbūs organizmui. Neįmanoma jų visiškai priskirti prie mineralinių, bet iš dalies vis tiek reikėtų.

Ląstelių mineralai ir jų reikšmė: 5 klasė, lentelė

Norėdami apibendrinti tai, ką pasakėme per straipsnį, padarykime bendra lentelė, kuriame atspindėsime, kokių mineralinių junginių yra ir kam jie reikalingi. Jis gali būti naudojamas aiškinant šią temą moksleiviams, pavyzdžiui, penktoje klasėje.

Taigi, apie ląstelės mineralines medžiagas ir jų reikšmę moksleiviai sužinos pagrindinio ugdymo etapo metu.

Mineralinių junginių trūkumo pasekmės

Kai sakome, kad mineralų vaidmuo ląstelėje yra svarbus, turime pateikti pavyzdžių, įrodančių šį faktą.

Išvardinkime kai kurias ligas, kurios išsivysto dėl kurio nors iš straipsnyje nurodytų junginių trūkumo ar pertekliaus.

1. Hipertenzija.
2. Išemija, širdies nepakankamumas.
3. Struma ir kitos skydliaukės ligos (Greivso liga ir kt.).
4. Anemija.
5. Netinkamas augimas ir vystymasis.
6. Vėžiniai navikai.
7. Fluorozė ir kariesas.
8. Kraujo ligos.
9. Raumenų ir nervų sistemos sutrikimas.
10. Virškinimo sutrikimai.

Žinoma, tai toli gražu nėra visas sąrašas. Todėl būtina atidžiai pasirūpinti, kad dienos racionas būtų teisingas ir subalansuotas.

Pirmą kartą cheminių medžiagų IX amžiaus pabaigoje klasifikavo arabų mokslininkas Abu Bakras ar Razi. Pagal medžiagų kilmę jis suskirstė jas į tris grupes. Pirmoje grupėje vietą skyrė mineralinėms medžiagoms, antroje – augalinėms, trečioje – gyvūninėms medžiagoms.

Šiai klasifikacijai buvo lemta tęstis beveik tūkstantmetį. Tik XIX amžiuje susiformavo dvi iš tų grupių – organinės ir neorganinės medžiagos. Abiejų tipų cheminės medžiagos yra sukurtos dėl devyniasdešimties elementų, įtrauktų į D. I. Mendelejevo lentelę.

Neorganinių medžiagų grupė

Tarp neorganinių junginių išskiriamos paprastos ir sudėtingos medžiagos. Paprastųjų medžiagų grupei priklauso metalai, nemetalai ir tauriosios dujos. Sudėtingos medžiagos pavaizduoti oksidais, hidroksidais, rūgštimis ir druskomis. Visos neorganinės medžiagos gali būti pagamintos iš bet kokių cheminių elementų.

Organinių medžiagų grupė

Visų organinių junginių sudėtis būtinai apima anglį ir vandenilį (tai yra esminis jų skirtumas nuo mineralinių medžiagų). Medžiagos, kurias sudaro C ir H, vadinamos angliavandeniliais – paprasčiausiais organiniais junginiais. Angliavandenilių dariniuose yra azoto ir deguonies. Jie savo ruožtu skirstomi į deguonies ir azoto turinčius junginius.

Deguonies turinčių medžiagų grupę sudaro alkoholiai ir eteriai, aldehidai ir ketonai, karboksirūgštys, riebalai, vaškai ir angliavandeniai. Azoto turintys junginiai apima aminus, aminorūgštis, nitro junginius ir baltymus. Heterociklinėms medžiagoms padėtis yra dvejopa – jos, priklausomai nuo savo struktūros, gali priklausyti abiejų tipų angliavandenilių.

Ląstelių cheminės medžiagos

Ląstelių egzistavimas yra įmanomas, jei jose yra organinių ir neorganinių medžiagų. Jie miršta, kai jiems trūksta vandens ir mineralinių druskų. Ląstelės miršta, jei jose labai trūksta nukleino rūgščių, riebalų, angliavandenių ir baltymų.

Jie gali normaliai gyventi, jei juose yra keli tūkstančiai organinių ir neorganinių junginių, galinčių dalyvauti daugybėje skirtingų cheminių reakcijų. Ląstelėje vykstantys biocheminiai procesai yra jos gyvybinės veiklos, normalios raidos ir funkcionavimo pagrindas.

Cheminiai elementai, kurie prisotina ląstelę

Gyvų sistemų ląstelėse yra cheminių elementų grupių. Jie praturtinti makro-, mikro- ir ultra-mikroelementais.

• Makroelementus daugiausia sudaro anglis, vandenilis, deguonis ir azotas. Šios neorganinės ląstelės medžiagos sudaro beveik visus jos organinius junginius. Juose taip pat yra gyvybiškai svarbių elementų. Ląstelė negali gyventi ir vystytis be kalcio, fosforo, sieros, kalio, chloro, natrio, magnio ir geležies.
• Mikroelementų grupę sudaro cinkas, chromas, kobaltas ir varis.
• Ultramikroelementai yra kita grupė, atstovaujanti svarbiausias neorganines ląstelės medžiagas. Grupę sudaro auksas ir sidabras, turintys baktericidinį poveikį, ir gyvsidabris, kuris neleidžia reabsorbuoti vandens, užpildančio inkstų kanalėlius ir veikiantį fermentus. Jame taip pat yra platinos ir cezio. Tam tikrą vaidmenį jame atlieka selenas, kurio trūkumas lemia įvairių tipų vėžys.

Vanduo ląstelėje

Vandens, įprastos Žemėje medžiagos, svarba ląstelių gyvybei yra neabejotina. Jame ištirpsta daug organinių ir neorganinių medžiagų. Vanduo yra derlinga aplinka, kurioje vyksta neįtikėtinai daug cheminių reakcijų. Jis gali ištirpinti skilimo ir medžiagų apykaitos produktus. Jo dėka atliekos ir toksinai palieka ląstelę.

Šis skystis pasižymi dideliu šilumos laidumu. Tai leidžia šilumai tolygiai paskirstyti kūno audinius. Jis turi didelę šiluminę talpą (gebėjimą sugerti šilumą, kai jos pačios temperatūra kinta minimaliai). Ši savybė apsaugo nuo staigių temperatūros pokyčių ląstelėje.

Vanduo turi išskirtinai didelį paviršiaus įtempimą. Jo dėka ištirpusios neorganinės medžiagos, kaip ir organinės, lengvai juda per audinius. Daugelis mažų organizmų, naudodami paviršiaus įtempimo savybę, laikosi vandens paviršius ir laisvai slyskite juo.

Augalų ląstelių turgoras priklauso nuo vandens. Kai kurių rūšių gyvūnams palaikomąją funkciją atlieka vanduo, o ne kitos neorganinės medžiagos. Biologija nustatė ir ištyrė gyvūnus su hidrostatiniais skeletais. Tai yra dygiaodžių, apvalių ir anelidžių, medūzų ir jūros anemonų atstovai.

Ląstelių prisotinimas vandeniu

Darbinės ląstelės yra užpildytos vandeniu 80% viso jų tūrio. Skystis lieka laisvas ir susijusi forma. Baltymų molekulės glaudžiai jungiasi su surištu vandeniu. Jie yra apsupti vandens apvalkalas, yra izoliuoti vienas nuo kito.

Vandens molekulės yra polinės. Jie sudaro vandenilio ryšius. Vandenilio tiltelių dėka vanduo pasižymi dideliu šilumos laidumu. Surištas vanduo leidžia ląstelėms atlaikyti šaltą temperatūrą. Nemokamas vanduo sudaro 95 proc. Jis skatina medžiagų, dalyvaujančių ląstelių metabolizme, tirpimą.

Labai aktyvios smegenų audinio ląstelės turi iki 85% vandens. Raumenų ląstelės yra 70% prisotintos vandeniu. Mažiau aktyvioms ląstelėms, kurios sudaro riebalinį audinį, reikia 40% vandens. Jis ne tik tirpdo neorganines chemines medžiagas gyvose ląstelėse, bet ir yra pagrindinis organinių junginių hidrolizės dalyvis. Jam veikiant, organinės medžiagos, skaidomos, virsta tarpinėmis ir galutinėmis medžiagomis.

Mineralinių druskų svarba ląstelei

Mineralinės druskos ląstelėse yra pavaizduotos kalio, natrio, kalcio, magnio katijonais ir anijonais HPO 4 2-, H 2 PO 4 -, Cl -, HCO 3 -. Tinkamos anijonų ir katijonų proporcijos sukuria ląstelių gyvybei reikalingą rūgštingumą. Daugelis ląstelių palaiko šiek tiek šarminę aplinką, kuri išlieka beveik nepakitusi ir užtikrina stabilų jų funkcionavimą.

Katijonų ir anijonų koncentracija ląstelėse skiriasi nuo jų santykio tarpląstelinėje erdvėje. To priežastis – aktyvus reguliavimas, skirtas cheminiams junginiams transportuoti. Ši procesų eiga lemia pastovumą cheminės kompozicijos gyvose ląstelėse. Po ląstelių mirties cheminių junginių koncentracija tarpląstelinėje erdvėje ir citoplazmoje pasiekia pusiausvyrą.

Neorganinės medžiagos cheminėje ląstelės organizacijoje

Gyvų ląstelių cheminėje sudėtyje nėra jokių ypatingų elementų, būdingų tik joms. Tai lemia gyvųjų ir gyvųjų organizmų cheminių kompozicijų vienovę negyvi objektai. Neorganinės medžiagos ląstelės sudėtyje vaidina didžiulį vaidmenį.

Siera ir azotas padeda formuotis baltymams. Fosforas dalyvauja DNR ir RNR sintezėje. Magnis yra svarbus fermentų ir chlorofilo molekulių komponentas. Varis būtinas oksidaciniams fermentams. Geležis yra hemoglobino molekulės centras, cinkas yra kasos gaminamų hormonų dalis.

Neorganinių junginių svarba ląstelėms

Azoto junginiai paverčia baltymus, aminorūgštis, DNR, RNR ir ATP. Augalų ląstelėse redokso reakcijų metu amonio jonai ir nitratai paverčiami NH 2 ir dalyvauja aminorūgščių sintezėje. Gyvi organizmai naudoja aminorūgštis, kad sudarytų savo baltymus, reikalingus jų kūnui kurti. Po organizmų mirties baltymai patenka į medžiagų ciklą jų irimo metu, azotas išsiskiria laisvu pavidalu.

Neorganinės medžiagos, kuriose yra kalio, atlieka „siurblio“ vaidmenį. Dėl „kalio siurblio“ medžiagos, kurių jiems skubiai reikia, prasiskverbia į ląsteles per membraną. Kalio junginiai skatina ląstelių aktyvumą, todėl vyksta sužadinimas ir impulsai. Kalio jonų koncentracija ląstelėse yra labai didelė, priešingai nei aplinkoje. Po gyvų organizmų mirties kalio jonai lengvai patenka į natūralią aplinką.

Fosforo turinčios medžiagos prisideda prie membranų struktūrų ir audinių susidarymo. Esant jiems, susidaro fermentai ir nukleorūgštys. Įvairūs dirvožemio sluoksniai įvairiu laipsniu prisotinami fosforo druskomis. Augalų šaknų išskyros, tirpindamos fosfatus, juos pasisavina. Po organizmų mirties likę fosfatai mineralizuojasi, virsdami druskomis.

Kalcio turinčios neorganinės medžiagos prisideda prie tarpląstelinės medžiagos ir kristalų susidarymo augalų ląstelėse. Iš jų kalcis prasiskverbia į kraują, reguliuodamas kraujo krešėjimo procesą. Jo dėka gyvuose organizmuose susidaro kaulai, kriauklės, kalkiniai skeletai, koralų polipai. Ląstelėse yra kalcio jonų ir jo druskų kristalų.