§ 3. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ КЛЕТКИ. НЕОРГАНИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ

Основные понятия и ключевые термины: ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ КЛЕТКИ.

Вспомните! Что такое уровни организации жизни?

Подумайте!

«Птицы и звери, камни и звёзды - все мы одно... - шипел Змей, раскачиваясь между детьми. - Дети и змеи, звезды и камни - все мы одно...» - писала английская писательница Памела Линдон Трэверс (1899-1996) в своей детской книге «Мэри Поппинс» (Глава 10. Полнолуние), которая вышла ещё в 1934 г. Как вы думаете, о чём говорится в этом отрывке?

СОДЕРЖАНИЕ

Каков химический состав клетки?

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ КЛЕТКИ - совокупность химических элементов и химических веществ, содержащихся в клетке и обеспечивающих её жизнедеятельность или организма в целом. Условно химический состав клетки можно изучать на элементном и молекулярном уровнях. Наука, изучающая химический состав живого, значение и превращение его компонентов, называется биохимией.

Элементный состав определяется химическими элементами, участвующими в жизнедеятельности клетки. Их называют биоэлементами. Эти элементы есть и в неживой природе, но в клетках их соотношение весьма устойчиво. Биоэлементы в зависимости от количественного состава делят на органогены, макро- и микроэлементы.

Наибольшее содержание приходится на углерод, кислород, водород и азот, которые являются органогенами. Они отличаются от других малыми размерами и незначительной относительной атомной массой. Именно эти особенности и обусловливают их участие в образовании многих соединений живого, то есть структурную функцию. Так, углерод входит в состав всех органических соединений, азот является частью аминокислот, белков, нуклеиновых кислот, витаминов. К макроэлементам относят калий, кальций, натрий, магний, железо, являющихся металлами, и фосфор, хлор, серу, являющихся неметаллами. Эти элементы кроме структурной функции осуществляют ещё и регуляторную. Например, кальций обеспечивает свёртываемость крови, а натрий и калий регулируют транспортирование веществ в клетку и из клетки. Микроэлементами являются цинк, йод, фтор, медь, марганец, кобальт и др. Эти элементы входят в состав биологически активных веществ (гормонов, ферментов) и выполняют регуляторную функцию. Так, йод входит в состав гормонов щитовидной железы, цинк - в состав инсулина.

Молекулярный состав живого зависит от наличия в клетках неорганических и органических соединений. Из неорганических веществ в клетке наибольшее содержание приходится на воду и минеральные соли. Органическими веществами клеток являются белки, углеводы, липиды и нуклеиновые кислоты. Подробнее о строении, свойствах и функциях веществ клетки мы узнаем позже.

Итак, основные компоненты химического состава клеток - это биоэлементы, неорганические и органические вещества, выполняющие определённые функции и обеспечивающие жизнедеятельность клеток.

Следствием каких процессов является изменение химического состава клетки?

Каждая клетка - это открытая биологическая система, способная к саморегуляции, самообновлению и самовосстановлению. И все эти её фундаментальные процессы осуществляются при помощи химических элементов и молекул, участвующих в превращениях веществ, энергии и информации.

Среди этих процессов значительное место занимают физические процессы (растворение, кристаллизация, диффузия, излучение и т. д.) и химические реакции (реакции соединения, разложения, обмена, замещения). Клеточные процессы происходят при участии энергии, поэтому выделяют экзотермические (энергия выделяется в ходе преобразований) и эндотермические (энергия поглощается в ходе преобразований) реакции. Подавляющее большинство реакций в клетках происходит при участии ферментов, являющихся биокатализаторами. Ферменты обеспечивают очень быстрый ход реакций, сами при этом не расходуются и, что очень важно для клетки, регулируют процессы в зависимости от потребностей клетки в веществах и энергии. Основными типами ферментативных реакций являются реакции синтеза и разложения, реакции окисления и восстановления. Большинство ферментативных реакций являются специфическими для живой природы и не могут происходить в неживой, что свидетельствует о единстве всего живого на Земле.

Итак, функциональными компонентами химического состава клетки являются физические и химические процессы, обеспечивающие преобразование веществ, энергии и информации.

Каково биологическое значение неорганических веществ?

Как вы знаете из курса химии, среди неорганических веществ есть простые (состоят из атомов одного элемента) и сложные (состоят из атомов различных элементов). Среди сложных соединений выделяют четыре класса - оксиды, кислоты, основания и соли.

Оксиды - это сложные соединения элементов с кислородом. Оксиды неметаллов и металлов выполняют в организме определённые жизненно важные функции. Например, оксид водорода Н2О является универсальным растворителем, оксид углерода(ІV) СО2 - регулятором дыхания, пероксид водорода Н2О2 и угарный газ СО - токсичными веществами.

Кислотами называются соединения, содержащие в молекулах атомы водорода и кислотные остатки. Особенностями, определяющими биологическое значение кислот, является их способность образовывать при диссоциации анионы NO3-, Cl-, SO24-, CO23- (участвуют в регуляции процессов) и катионы Н+, от концентрации которых зависит кислотность жидкостей организмов. Кислоты входят в состав желудочного сока (HCl), нуклеиновых кислот, фосфолипидов клеточных мембран (Н3РО4), растворяют нерастворимые продукты выделения (H2SO4) и др.

Основаниями называют соединения, в состав которых входят, как правило, атом металла и гидроксильные группы. Щёлочи обладают способностью связывать ионы Н+ и участвовать в регуляции кислотно-щелочного баланса жидкостей внутренней среды. Свойства оснований имеет и водный раствор аммиака, образующегося как конечный продукт обмена белков и оказывающего отравляющее действие на организм.

Соли являются продуктами замещения атомов водорода в кислотах на атомы металлов. Нерастворимые в воде соли участвуют в построении защитных и опорных образований (например, кальций карбонат и кальций фосфат образуют ракушки, скелеты кораллов, зубы позвоночных). Из растворимых солей для организмов наибольшее значение имеют соли, которые образуют катионы натрия, калия, кальция, магния, железа и остатки соляной, серной, азотной кислот. Эти ионы, обеспечивают транспортирование веществ через мембраны клеток, регуляцию работы сердца, проведение возбуждения, активацию ферментов и др.

Итак, в состав организмов входят простые и сложные соединения, выполняющие строительную, регуляторную и другие функции.

ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ

Задание на применение знаний

Для конкурса предлагаются задания, в которых фигурируют 12 химических элементов: N, Zn, Cu, Ca, F, Ra, Cl, Fe, Se, І, Mg, Si. Укажите название элемента как ответ на задание, выберите из этого названия указанную букву и получите название науки, изучающей лекарственные вещества и их действие на организм.

Мини-конкурс «ХИМИЯ ЖИВОГО»

I. Какой химический элемент в составе эмали придаёт ей прочности? 1 ...

II. Какой элемент является частью костей, раковин моллюсков? 2 ...

III. Какой элемент обусловливает красный цвет крови у позвоночных? 3 ...

IV. От какого элемента зависит зелёный цвет растений? 1 ...

V. Элемент, который накапливается в болотной ряске и применяется для лечения опухолей. 2 ...

VI. Элемент, обусловливающий голубую окраску крови кальмаров. 1 ...

VII. Этот элемент является компонентом желудочного сока. 3 ...

VIII. Элемент назван в честь богини Луны и его много в сетчатке орлов. 3 ...

XIX. Элемент бурых водорослей в составе гормонов щитовидной железы. 2 ...

X. Элемент в составе аминокислот, белков, нуклеиновых кислот, NH3. 6 ...

XI. Какого химического элемента содержится много в клетках хвощей? 4 ...

XII. Плоды рябины, положительно влияющие на кроветворение. 1 ...

Биология + Химия

Укажите названия и химические формулы неорганических соединений, указанных в таблице. Объясните связь биологии с неорганической химией.

НЕКОТОРЫЕ НЕОРГАНИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА ЖИВЫХ СУЩЕСТВ, ИХ ЗНАЧЕНИЕ

ОТНОШЕНИЕ

Парацельс (настоящее имя - Филипп Ауреол Теофраст Бомбаст фон Гогенгейм) - известный немецкий алхимик, врач эпохи Возрождения. Он считал, что живые организмы состоят из тех же элементов, что и все другие тела природы. Выскажите и обоснуйте суждения о подобии состава и различии в содержании химических элементов в живой и неживой природе.

РЕЗУЛЬТАТ

скачать dle 11.0фильмы бесплатно

 

Даний матеріал відноситься до підручника "Биология 9 класс Соболь (новая программа)", створено завдяки МІНІСТЕРСТУ ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ (МОН)