Znaczenie substancji nieorganicznych. Substancje nieorganiczne komórki

Komórka jest elementarną jednostką żywej istoty, posiadającą wszystkie cechy organizmu: zdolność do rozmnażania się, wzrostu, wymiany substancji i energii z otoczeniem, drażliwość i stałość produkcji chemicznej.
Makroelementy to pierwiastki, których ilość w komórce wynosi do 0,001% masy ciała. Przykładami są tlen, węgiel, azot, fosfor, wodór, siarka, żelazo, sód, wapń itp.
Mikroelementy to pierwiastki, których ilość w komórce waha się od 0,001% do 0,000001% masy ciała. Przykładami są bor, miedź, kobalt, cynk, jod itp.
Ultramikroelementy to pierwiastki, których zawartość w komórce nie przekracza 0,000001% masy ciała. Przykładami są złoto, rtęć, cez, selen itp.

2. Zrób diagram „Substancji komórkowych”.

3. Co to mówi? fakt naukowy elementarne podobieństwa skład chemiczny przyroda żywa i nieożywiona?
Wskazuje to na wspólność przyrody żywej i nieożywionej.

Nie materia organiczna. Rola wody i minerały w życiu komórki.
1. Podaj definicje pojęć.
Substancje nieorganiczne to woda, sole mineralne, kwasy, aniony i kationy występujące zarówno w organizmach żywych, jak i nieożywionych.
Woda jest jedną z najczęstszych substancji nieorganicznych w przyrodzie, której cząsteczka składa się z dwóch atomów wodoru i jednego atomu tlenu.

2. Narysuj diagram „Struktury wody”.

3. Jakie cechy strukturalne nadają temu cząsteczki wody unikalne właściwości, bez którego życie jest niemożliwe?
Strukturę cząsteczki wody tworzą dwa atomy wodoru i jeden atom tlenu, które tworzą dipol, czyli woda ma dwie biegunowości „+” i „-”.To przyczynia się do jej przepuszczalności przez ściany membrany, jej zdolności do rozpuścić substancje chemiczne. Ponadto dipole wody są połączone ze sobą wiązaniami wodorowymi, co zapewnia jej zdolność do przebywania w różnych stanach skupienia, a także do rozpuszczania lub nierozpuszczania różnych substancji.

4. Wypełnij tabelę „Rola wody i minerałów w komórce”.

5. Co oznacza względna stałość? środowisko wewnętrzne komórki w zapewnieniu procesów jej życia?
Stałość środowiska wewnętrznego komórki nazywa się homeostazą. Naruszenie homeostazy prowadzi do uszkodzenia lub śmierci komórki, wymiany plastycznej i metabolizm energetyczny są to dwa składniki metabolizmu, a zakłócenie tego procesu prowadzi do uszkodzenia lub śmierci całego organizmu.

6. Jaka jest funkcja układów buforowych organizmów żywych i jaka jest zasada ich funkcjonowania?
Układy buforowe utrzymują określoną wartość pH (wskaźnik kwasowości) środowiska w płynach biologicznych. Zasada działania jest taka, że ​​pH ośrodka zależy od stężenia protonów w tym ośrodku (H+). Układ buforowy jest w stanie absorbować lub oddawać protony w zależności od ich przedostania się do środowiska z zewnątrz lub odwrotnie, usunięcia ze środowiska, przy czym pH nie ulegnie zmianie. Obecność układów buforowych jest konieczna w żywym organizmie, gdyż ze względu na zmieniające się warunki środowisko pH może się znacznie różnić, a większość enzymów działa tylko wtedy, gdy pewną wartość pH.
Przykłady systemów buforowych:
węglan-węglowodorowęglan (mieszanina Na2СО3 i NaHCO3)
fosforan (mieszanina K2HPO4 i KH2PO4).

Substancje organiczne. Rola węglowodanów, lipidów i białek w życiu komórkowym.
1. Podaj definicje pojęć.
Substancje organiczne to substancje, które koniecznie zawierają węgiel; są częścią organizmów żywych i powstają tylko przy ich udziale.
Białka to substancje organiczne o dużej masie cząsteczkowej, składające się z alfa aminokwasów połączonych w łańcuch wiązaniem peptydowym.
Lipidy stanowią dużą grupę naturalnych związków organicznych, do których zaliczają się tłuszcze i substancje tłuszczopodobne. Cząsteczki prostych lipidów składają się z alkoholu i kwasów tłuszczowych, złożone - z alkoholu, wielkocząsteczkowych kwasów tłuszczowych i innych składników.
Węglowodany to substancje organiczne zawierające grupy karbonylowe i kilka grup hydroksylowych, zwane inaczej cukrami.

2. Uzupełnij tabelę brakującymi informacjami „Budowa i funkcje substancji organicznych komórki”.

3. Co oznacza denaturacja białek?
Denaturacja białka to utrata naturalnej struktury białka.

Kwasy nukleinowe, ATP i inne związki organiczne komórki.
1. Podaj definicje pojęć.
Kwasy nukleinowe to biopolimery składające się z monomerów – nukleotydów.
ATP jest związkiem składającym się z zasady azotowej - adeniny, węglowodanowej rybozy i trzech reszt kwasu fosforowego.
Nukleotyd to monomer kwasu nukleinowego składający się z grupy fosforanowej, pięciowęglowego cukru (pentozy) i zasady azotowej.
Wiązanie makroergiczne to wiązanie pomiędzy resztami kwasu fosforowego w ATP.
Komplementarność to przestrzenna wzajemna zgodność nukleotydów.

2. Udowodnij, że kwasy nukleinowe są biopolimerami.
Kwasy nukleinowe zbudowane są z duża ilość powtarzającymi się nukleotydami i mają masę od 10 000 do kilku milionów jednostek węgla.

3. Opisać cechy strukturalne cząsteczki nukleotydu.
Nukleotyd to związek składający się z trzech składników: reszty kwasu fosforowego, pięciowęglowego cukru (rybozy) i jednego ze związków azotowych (adeniny, guaniny, cytozyny, tyminy lub uracylu).

4. Jaka jest struktura cząsteczki DNA?
DNA to podwójna helisa składająca się z wielu nukleotydów, które są ze sobą kolejno połączone wiązania kowalencyjne pomiędzy dezoksyrybozą jednego nukleotydu i resztą kwasu fosforowego innego nukleotydu. Zasady azotowe, które znajdują się po jednej stronie szkieletu jednego łańcucha, są połączone wiązaniami wodorowymi z zasadami azotowymi drugiego łańcucha zgodnie z zasadą komplementarności.

5. Stosując zasadę komplementarności, skonstruuj drugą nić DNA.
T-A-T-C-A-G-A-C-C-T-A-C
A-T-A-G-T-C-T-G-G-A-T-G.

6. Jakie są główne funkcje DNA w komórce?
Za pomocą czterech rodzajów nukleotydów wszystko jest zapisane w DNA ważna informacja w komórce o organizmie, który jest przekazywany kolejnym pokoleniom.

7. Czym różni się cząsteczka RNA od cząsteczki DNA?
RNA to pojedyncza nić mniejsza niż DNA. Nukleotydy zawierają rybozę cukrową, a nie dezoksyrybozę, jak w DNA. Zasadą azotową zamiast tyminy jest uracyl.

8. Co mają wspólnego struktury cząsteczek DNA i RNA?
Zarówno RNA, jak i DNA są biopolimerami zbudowanymi z nukleotydów. Wspólną strukturą nukleotydów jest obecność reszty kwasu fosforowego oraz zasad: adeniny, guaniny i cytozyny.

9. Uzupełnij tabelę „Rodzaje RNA i ich funkcje w komórce”.

10. Co to jest ATP? Jaka jest jego rola w komórce?
ATP – trifosforan adenozyny, związek wysokoenergetyczny. Jego funkcjami jest uniwersalny magazyn i nośnik energii w komórce.

11. Jaka jest struktura cząsteczki ATP?
ATP składa się z trzech reszt kwasu fosforowego, rybozy i adeniny.

12. Czym są witaminy? Na jakie dwie duże grupy są podzieleni?
Witaminy to biologicznie aktywne związki organiczne, które odgrywają ważną rolę w procesach metabolicznych. Dzielą się na rozpuszczalne w wodzie (C, B1, B2 itd.) i rozpuszczalne w tłuszczach (A, E itp.).

13. Wypełnij tabelę „Witaminy i ich rola w organizmie człowieka”.

Z substancji nieorganicznych komórek woda stanowi około 65% jego masy: w młodych szybko rosnących komórkach do 95%, w starych komórkach - około 60%. Rola wody w komórkach jest bardzo duża, jest ośrodkiem i rozpuszczalnikiem, uczestniczy w większości reakcji chemicznych, ruchu substancji, termoregulacji, tworzeniu struktur komórkowych, decyduje o objętości i elastyczności komórki. Większość substancji wchodzi i wychodzi z organizmu w postaci roztworu wodnego.

Materia organiczna- stanowią 20-30% składu komórek. Oni mogą być prosty(aminokwasy, glukoza, kwas tłuszczowy) I złożony(białka, polisacharydy, kwasy nukleinowe, lipidy). Bardzo ważny zawierają białka, tłuszcze, węglowodany, kwasy nukleinowe.

Białka są najważniejsze i najbardziej substancje złożone dowolną komórkę. Rozmiar cząsteczki białka jest setki i tysiące razy większy niż cząsteczki związków nieorganicznych. Cząsteczki białek powstają z prostych związków - aminokwasów (naturalne białka zawierają 20 aminokwasów). Łącząc się w różnych sekwencjach i ilościach, tworzą szeroką gamę (do 1000) białek. Ich rola w życiu komórki jest ogromna: materiał konstrukcyjny organizmu, katalizatory (białka enzymatyczne przyspieszają reakcje chemiczne), transport (hemoglobina we krwi dostarcza tlen i składniki odżywcze i zabiera dwutlenek węgla i produkty rozkładu). Białka działają funkcję ochronną, energia. Węglowodany to substancje organiczne składające się z węgla, wodoru i tlenu. Najprostsze z nich to monosacharydy – heksoza, fruktoza, glukoza (występująca w owocach, miodzie), galaktoza (w mleku) oraz polisacharydy – składające się z kilku prostych węglowodanów. Należą do nich skrobia i glikogen. Węglowodany są głównym źródłem energii dla wszystkich form aktywności komórkowej (ruchu, biosyntezy, wydzielania itp.) i pełnią rolę substancji rezerwowych. Lipidy to nierozpuszczalne w wodzie tłuszcze i substancje tłuszczopodobne. Stanowią główny element konstrukcyjny błony biologiczne. Lipidy pełnią funkcję energetyczną i zawierają witaminy rozpuszczalne w tłuszczach. Kwasy nukleinowe - (z Słowo łacińskie„jądro” - jądro) - powstają w jądrze komórki. Występują w dwóch rodzajach: kwasy dezoksyrybonukleinowe (DNA) i kwasy rybonukleinowe (RNA). Rola biologiczna jest ich bardzo dużo. Determinują syntezę białek i przekazywanie informacji dziedzicznej.

Komórka zawiera około 70 elementów układu okresowego pierwiastków Mendelejewa, a 24 z nich występują we wszystkich typach komórek. Wszystkie pierwiastki obecne w komórce dzielą się, w zależności od ich zawartości w komórce, na grupy:

• makroelementy– H, O, N, C,. Mg, Na, Ca, Fe, K, P, Cl, S;
• mikroelementy– B, Ni, Cu, Co, Zn, Mb itp.;
• ultramikroelementy– U, Ra, Au, Pb, Hg, Se itp.

• organogeny(tlen, wodór, węgiel, azot),
• makroelementy,
• mikroelementy.

Cząsteczki tworzące komórkę nieorganiczny I organiczny znajomości.

Nieorganiczne związki komórki – woda I nieorganiczny jony.
Woda- najważniejsza nieorganiczna substancja komórki. Wszystko reakcje biochemiczne wystąpić w roztwory wodne. Cząsteczka wody ma nieliniową strukturę przestrzenną i polarność. Pomiędzy poszczególnymi cząsteczkami wody powstają wiązania wodorowe, które determinują właściwości fizyczne i Właściwości chemiczne woda.

Właściwości fizyczne wody	Implikacje dla procesów biologicznych
Wysoka pojemność cieplna (ze względu na wiązania wodorowe między cząsteczkami) i przewodność cieplna (ze względu na małe rozmiary cząsteczek)	Transpiracja Wyzysk Okresowe opady
Przejrzystość w zakresie widzialnym	Wysoce produktywne biocenozy stawów, jezior, rzek (ze względu na możliwość fotosyntezy na płytkich głębokościach)
Prawie całkowita nieściśliwość (z powodu międzycząsteczkowych sił spójności)	Utrzymanie kształtu organizmów: kształt organów soczystych roślin, położenie traw w przestrzeni, szkielet hydrostatyczny glisty, meduzy, płyn owodniowy wspiera i chroni płody ssaków
Mobilność cząsteczek (ze względu na słabe wiązania wodorowe)	Osmoza: wypływ wody z gleby; plazmoliza
Lepkość (wiązania wodorowe)	Właściwości smarne: płyn maziowy w stawach, płyn opłucnowy
Rozpuszczalnik (polaryzacja molekularna)	Krew, płyn tkankowy, limfa, sok żołądkowy, ślina u zwierząt; sok komórkowy w roślinach; organizmy wodne użyj tlenu rozpuszczonego w wodzie
Zdolność do tworzenia otoczki hydratacyjnej wokół makrocząsteczek (ze względu na polarność cząsteczek)	Ośrodek dyspersyjny w układzie koloidalnym cytoplazmy
Optymalny dla systemy biologiczne wartość sił napięcia powierzchniowego (od sił spójności międzycząsteczkowej)	Roztwory wodne służą do transportu substancji w organizmie
Ekspansja po zamrożeniu (ze względu na utworzenie maksymalnie 4 wiązań wodorowych w każdej cząsteczce)	Lód jest lżejszy od wody i działa jako izolator ciepła w zbiornikach.

Jony nieorganiczne:
kationy K+, Na+, Ca2+, Mg2+ oraz aniony Cl–, NO3-, PO4 2-, CO32-, HPO42-.

Różnica między liczbą kationów i anionów (Na + , DO + , Cl-) na powierzchni i wewnątrz komórki zapewnia wystąpienie potencjału czynnościowego, który leży u podstaw stymulacja nerwów i mięśni.
Tworzą się aniony kwasu fosforowego układ buforu fosforanowego, utrzymując pH środowiska wewnątrzkomórkowego organizmu na poziomie 6-9.
Tworzy się kwas węglowy i jego aniony układ buforu wodorowęglanowego i utrzymują pH środowiska zewnątrzkomórkowego (osocza krwi) na poziomie 7-4.
Służą związki azotu źródłożywienie mineralne, synteza białek, kwasy nukleinowe.
Atomy fosforu są częścią kwasów nukleinowych, fosfolipidów, a także kości kręgowców i chitynowej osłony stawonogów.
Jony wapnia są częścią substancji kości; są również niezbędne do skurczu mięśni i krzepnięcia krwi.

Tabela. Rola makroelementów na poziomie komórkowym i organizmowym w organizacji.

Tabela.

Zadania tematyczne

Część A

A1. Polaryzacja wody określa jej zdolność
1) przewodzą ciepło
3) rozpuścić chlorek sodu
2) pochłaniają ciepło
4) rozpuścić glicerynę

A2. Dzieciom chorym na krzywicę należy podawać leki zawierające
1) żelazo
2) potas
3) wapń
4) cynk

A3. Przeprowadzanie impuls nerwowy dostarczane przez jony:
1) potas i sód
2) fosfor i azot
3) żelazo i miedź
4) tlen i chlor

A4. Słabe wiązania pomiędzy cząsteczkami wody w jej fazie ciekłej nazywane są:
1) kowalencyjny
2) hydrofobowy
3) wodór
4) hydrofilowy

A5. Zawiera hemoglobinę
1) fosfor
2) żelazo
3) siarka
4) magnez

A6. Wybierz grupę pierwiastki chemiczne, który koniecznie jest częścią białek
1) Na, K, O, S
2) N, P, C, Cl
3) C, S, Fe, O
4) C, H, O, N

A7. Dla pacjentów z niedoczynnością Tarczyca podać leki zawierające
1) jod
2) żelazo
3) fosfor
4) sód

Część B

W 1. Wybierz funkcje wody w klatce
1) energia
2) enzymatyczny
3) transport
4) budowa
5) smarowanie
6) termoregulacyjne

O 2. Wybierz tylko właściwości fizyczne woda
1) zdolność do dysocjacji
2) hydroliza soli
3) gęstość
4) przewodność cieplna
5) przewodność elektryczna
6) oddawanie elektronów

Część C

C1. Jakie właściwości fizyczne wody decydują o jej znaczeniu biologicznym?