Лекция по общей биологии

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 тяжелых веществ (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.