Лекция № 2.Тема : Химическая организация клетки. Неорганические соединения клетки. Биологическая роль воды.План лекции:
1.Неорганические вещества (вода, кислород, оксиды, кислоты, минеральные соли, щелочи) в жизнедеятельности организмов.
2.Классификация элементов на макроэлементы и микроэлементы.
3.Биологическая роль воды.
Лекция включает вопросы для закрепления материала и домашнеее задание.
Лекция № 2
Тема : Химическая организация клетки. Неорганические
соединения клетки. Биологическая роль воды.
Базовые понятия и термины: элементарный состав, микроэлементы,
макроэлементы, ультрамикроэлементы, органогенные элементы, вода,
соли, кислоты, анионы, катионы.
План лекции:
1.Неорганические вещества (вода, кислород, оксиды, кислоты,
минеральные соли, щелочи) в жизнедеятельности организмов.
2.Классификация элементов на макроэлементы и
микроэлементы.
3.Биологическая роль воды.
Содержание лекции:
1.Неорганические вещества (вода, кислород, оксиды, кислоты,
минеральные соли, щелочи) в жизнедеятельности организмов.
Хотя почти все известные элементы встречаются в живых
организмах, но их соотношение в живых и неживых объектах различны.
Если в неживых объектах на нашей планете по числу атомов самые
более распространенными являются О (63%), Сu (21,2%), А1 (6,5%),
Na (2,4%), Fe (1 , 9%) и Са (1,9%), то в живых первые места по
содержанию занимают Н (64%), B (25,6%), C (7,5%), N (1,25%) , Р
(0,24%), S (0,06%).
2.Классификация элементов на макроэлементы и
микроэлементы.
Химический элемент — определенный вид атомов с
одинаковым положительным зарядом ядра. В клетках обнаружено
около 80 химических элементов.
Их можно разделить на четыре группы: органогенные,
макроэлементы, микроэлементы и ультрамикроэлементы.
Химические элементы в составе живых организмов:макроэлемен
ты
Органогенн
ые
С, Н, О, N
Na,
К,
Мg, Са и
Сl
микроэлементы
ультромикроэ
лементы
от 0,001 до 0,000001%
массы тела.
Fe. Cu, Zn, Mn, Co, I,
Mo, V, Ni, Cr, F, Se, B,
As
Меньше 0,000001%
массы тела.
Hg, Se
U, Rs, Au,
Для макро и микроэлементов выяснены процессы и функции, в
которых они участвуют. Для большинства ультрамикроэлементов
биологическая роль не выявлена.
Атомы химических элементов в живых организмах
и органические
образуют неорганические (вода,
соединения (белки, нуклеиновые кислоты, липиды, углеводы). На
атомном уровне различий между живой и неживой материей нет,
различия появятся на следующих, более высоких, уровнях организации
живой материи.
соли)
Другие неорганические соединения представлены в основном
солями, которые могут содержаться или в растворенном виде
(диссоциированными на катионы и анионы), или твердом (В твердом
нерастворенном состоянии находятся в костной ткани, в раковинах
моллюсков карбонаты и фосфаты кальция и магния, в зубной
эмали — фторид кальция и т.д.)
Важное значение для жизнедеятельности клетки имеют катионы
K+, Na+, Ca2+, Mg2+ (см. таблицу выше) и анионы HPO4
—,
обеспечивающие буферные свойства клетки. Буферность —
способность поддерживать рН на определенном уровне (рН —
десятичный логарифм величины, обратной концентрации водородных
ионов). Величина рН, равная 7,0, соответствует нейтральному, ниже
7,0 — кислому, выше 7,0 — щелочному раствору. Для клеток и тканей
характерна слабощелочная среда.
2—, Cl—, HCO3
Нарушение содержания химических элементов в живых
организмах довольно часто приводит к негативным для них
последствиям. Причиной негативных последствий может быть, как
недостаток, так и избыток элемента. Так, недостаток I приводит у
человека к нарушению работы щитовидной железы, а избыток тяжелыхвеществ (Нg, РЬ, Си, Аs т.д.) вызывает тяжелые отравления и нарушает
работу печени и почек. Недостаток Fе у человека вызывает анемию,
недостаток Р повышает ломкость костей, а его избыток вызывает
поражение нервной системы. Дефицит N у растений подавляет их рост,
вызывает пожелтение и опадение листьев и уменьшает урожайность.
Дефицит Р также вызывает угнетение роста и изменение окраски
листьев. Разнообразные нарушения развития растений изза окраски их
отдельных частей вызывает и дефицит таких элементов, как Fe, Мо,
Са, Мg т.д.. Избыток Мn вызывает у растений пожелтение листьев, а
недостаток В приводит к отмиранию краев листьев.
3.Биологическая роль воды.
Вода
— самое распространенное неорганическое соединение.
Содержание воды составляет от 10% (зубная эмаль) до 90% массы
клетки (развивающийся эмбрион). Без воды жизнь невозможна,
биологическое значение воды определяется ее химическими и
физическими свойствами.
Молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного
атома кислорода. Молекула воды имеет угловую форму: атомы
водорода по отношению к кислороду образуют угол, равный 104,5°. Та
часть молекулы, где находится водород, заряжена положительно,
часть, где находится кислород, — отрицательно, в связи с этим
молекула воды является диполем. Между диполями воды образуются
водородные связи.
Физические свойства воды: прозрачна,
максимальная
плотность — при 4 °С, высокая теплоемкость, практически не
сжимается; чистая вода плохо проводит тепло и электричество,
замерзает при 0 °С, кипит при 100 °С и т.д.
Молекула воды в газообразном, жидком и твёрдом состоянии:Химические свойства воды: хороший растворитель, образует гидраты,
вступает в реакции гидролитического разложения, взаимодействует со
многими оксидами и т.д.
По отношению к способности растворяться в воде различают:
гидрофильные вещества — хорошо растворимые,
гидрофобные вещества
амфифильные вещества одна часть веществ может проявлять свойства
растворимых, другая – нет при определенных условиях (например,
фосфолипиды).
— практически нерастворимые в воде,
Биологическое значение воды:
является основой внутренней и внутриклеточной среды,
обеспечивает поддержание пространственной структуры,
обеспечивает транспорт веществ,
гидратирует полярные молекулы,
служит растворителем и средой для диффузии,
участвует в реакциях фотосинтеза и гидролиза,
способствует охлаждению организма,
является средой обитания для многих организмов,
способствует миграциям и распространению семян, плодов,
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
личиночных стадий,
10.
11.
12.
является средой, в которой происходит оплодотворение,
у растений обеспечивает транспирацию и прорастание семян,
способствует равномерному распределению тепла в организме и мн.др.
Контроль знаний и умений:
Дать ответы на вопросы:
1. Почему соотношение химических элементов в живых и неживых
организмах разная?
2. Какие элементы и почему называют органогенными?
3. Какие элементы и почему называют макроэлементами?
4. Какие элементы и почему называют микроэлементами?
5. Какие элементы и почему называют ультрамикроэлементы?
Почему Алюминий и Ферум вошли в состав микроэлементов, а не
макроэлементов?6.Какие минеральные вещества встречаются в живых организмах?
7.Как значение для живых организмов играет Кальций?
8.Какое значение для живых организмов играет Йод?
9.Как значение для живых организмов играет Магний?
Домашнее задание: Выучить конспект. Подготовить доклад по теме
лекции, Проработать Л.1. стр. 914.