Compoziția unei celule vii include aceleași elemente chimice care fac parte din natura neînsuflețită. Din cele 104 elemente ale sistemului periodic al lui D. I. Mendeleev, 60 au fost găsite în celule.

Ele sunt împărțite în trei grupe:

1. elementele principale sunt oxigenul, carbonul, hidrogenul și azotul (98% din compoziția celulei);
2. elemente care alcătuiesc zecimi și sutimi de procent - potasiu, fosfor, sulf, magneziu, fier, clor, calciu, sodiu (1,9% în total);
3. toate celelalte elemente prezente în cantități și mai mici sunt oligoelemente.

Compoziția moleculară a celulei este complexă și eterogenă. Compuși separați - apa și sărurile minerale - se găsesc și în natura neînsuflețită; altele - compuși organici: carbohidrați, grăsimi, proteine, acizi nucleici etc. - sunt caracteristici doar organismelor vii.

SUBSTANȚE ANORGANICE

Apa reprezintă aproximativ 80% din masa celulei; în celulele tinere cu creștere rapidă - până la 95%, în cele bătrâne - 60%.

Rolul apei în celulă este mare.

Este principalul mediu și solvent, participă la majoritatea reacțiilor chimice, mișcarea substanțelor, termoreglarea, formarea structurilor celulare, determină volumul și elasticitatea celulei. Majoritatea substanțelor intră în organism și sunt excretate din acesta într-o soluție apoasă. Rolul biologic al apei este determinat de specificul structurii: polaritatea moleculelor sale și capacitatea de a forma legături de hidrogen, datorită cărora apar complexe ale mai multor molecule de apă. Dacă energia de atracție dintre moleculele de apă este mai mică decât cea dintre moleculele de apă și o substanță, aceasta se dizolvă în apă. Astfel de substanțe sunt numite hidrofile (din grecescul „hydro” - apă, „filet” - iubesc). Acestea sunt multe săruri minerale, proteine, carbohidrați etc. Dacă energia de atracție dintre moleculele de apă este mai mare decât energia de atracție dintre moleculele de apă și o substanță, astfel de substanțe sunt insolubile (sau ușor solubile), se numesc hidrofobe ( din grecescul „phobos” – frică) – grăsimi, lipide etc.

Sărurile minerale din soluțiile apoase ale celulei se disociază în cationi și anioni, oferind o cantitate stabilă de elemente chimice necesare și presiune osmotică. Dintre cationi, cei mai importanți sunt K + , Na + , Ca 2+ , Mg + . Concentrația cationilor individuali în celulă și în mediul extracelular nu este aceeași. Într-o celulă vie, concentrația de K este mare, Na + este scăzută, iar în plasma sanguină, dimpotrivă, există o concentrație mare de Na + și scăzută de K +. Acest lucru se datorează permeabilității selective a membranelor. Diferența de concentrație a ionilor din celulă și din mediu asigură curgerea apei din mediu în celulă și absorbția apei de către rădăcinile plantelor. Lipsa elementelor individuale - Fe, P, Mg, Co, Zn - blochează formarea acizilor nucleici, hemoglobinei, proteinelor și a altor substanțe vitale și duce la boli grave. Anionii determină constanța mediului pH-celule (neutru și ușor alcalin). Dintre anioni, cei mai importanți sunt HPO 4 2-, H 2 PO 4 -, Cl -, HCO 3 -

SUBSTANȚE ORGANICE

Substanțele organice din complex formează aproximativ 20-30% din compoziția celulară.

Carbohidrați- compuși organici formați din carbon, hidrogen și oxigen. Ele sunt împărțite în simple - monozaharide (din grecescul "monos" - unul) și complexe - polizaharide (din grecescul "poli" - mult).

Monozaharide(formula lor generală este C n H 2n O n) - substanțe incolore cu gust dulce plăcut, foarte solubile în apă. Ele diferă prin numărul de atomi de carbon. Dintre monozaharide, hexozele (cu 6 atomi de C) sunt cele mai frecvente: glucoza, fructoza (se gaseste in fructe, miere, sange) si galactoza (se gaseste in lapte). Dintre pentoze (cu 5 atomi de C), cele mai frecvente sunt riboza și deoxiriboza, care fac parte din acizii nucleici și ATP.

Polizaharide se referă la polimeri - compuși în care același monomer se repetă de mai multe ori. Monomerii polizaharidelor sunt monozaharide. Polizaharidele sunt solubile în apă și multe au un gust dulce. Dintre acestea, cele mai simple dizaharide, constând din două monozaharide. De exemplu, zaharoza este alcătuită din glucoză și fructoză; zahăr din lapte - din glucoză și galactoză. Odată cu creșterea numărului de monomeri, solubilitatea polizaharidelor scade. Dintre polizaharidele cu greutate moleculară mare, glicogenul este cel mai frecvent la animale, iar amidonul și fibrele (celuloza) la plante. Acesta din urmă este format din 150-200 de molecule de glucoză.

Carbohidrați- principala sursă de energie pentru toate formele de activitate celulară (mișcare, biosinteză, secreție etc.). Împărțind la cele mai simple produse CO 2 și H 2 O, 1 g de carbohidrați eliberează 17,6 kJ de energie. Carbohidrații îndeplinesc o funcție de construcție la plante (cochiliile lor sunt din celuloză) și rolul de substanțe de rezervă (la plante - amidon, la animale - glicogen).

Lipidele- Acestea sunt substanțe asemănătoare grăsimilor și grăsimi insolubile în apă, constând din glicerol și acizi grași cu greutate moleculară mare. Grăsimile animale se găsesc în lapte, carne, țesuturi subcutanate. La temperatura camerei, sunt solide. În plante, grăsimile se găsesc în semințe, fructe și alte organe. La temperatura camerei, sunt lichide. Substanțele asemănătoare grăsimilor sunt similare grăsimilor în structura chimică. Există multe dintre ele în gălbenușul de ouă, celulele creierului și alte țesuturi.

Rolul lipidelor este determinat de funcția lor structurală. Ele alcătuiesc membranele celulare, care, datorită hidrofobicității lor, împiedică amestecarea conținutului celulei cu mediul. Lipidele îndeplinesc o funcție energetică. Divizarea în CO 2 și H 2 O, 1 g de grăsime eliberează 38,9 kJ de energie. Ei conduc slab căldura, acumulându-se în țesutul subcutanat (și în alte organe și țesuturi), îndeplinesc o funcție de protecție și rolul de substanțe de rezervă.

Veverițe- cel mai specific si important pentru organism. Ei aparțin polimerilor neperiodici. Spre deosebire de alți polimeri, moleculele lor constau din monomeri similari, dar neidentici - 20 de aminoacizi diferiți.

Fiecare aminoacid are propriul său nume, structură și proprietăți speciale. Formula lor generală poate fi reprezentată după cum urmează

O moleculă de aminoacid constă dintr-o parte specifică (radicalul R) și o parte care este aceeași pentru toți aminoacizii, inclusiv o grupare amino (-NH 2) cu proprietăți bazice și o grupare carboxil (COOH) cu proprietăți acide. Prezența grupărilor acide și bazice într-o moleculă determină reactivitatea lor ridicată. Prin aceste grupe, legătura aminoacizilor are loc în formarea unui polimer - proteină. În acest caz, o moleculă de apă este eliberată din grupa amino a unui aminoacid și carboxilul altuia, iar electronii eliberați sunt combinați pentru a forma o legătură peptidică. Prin urmare, proteinele sunt numite polipeptide.

O moleculă proteică este un lanț de câteva zeci sau sute de aminoacizi.

Moleculele de proteine ​​sunt uriașe, așa că se numesc macromolecule. Proteinele, ca și aminoacizii, sunt foarte reactive și sunt capabile să reacționeze cu acizii și bazele. Ele diferă prin compoziția, cantitatea și secvența de aminoacizi (numărul de astfel de combinații de 20 de aminoacizi este aproape infinit). Aceasta explică diversitatea proteinelor.

Există patru niveluri de organizare în structura moleculelor de proteine ​​(59)

• Structura primară- un lanț polipeptidic de aminoacizi legați într-o anumită secvență prin legături peptidice covalente (puternice).
• structura secundara- un lanț polipeptidic răsucit într-o spirală strânsă. În ea, legăturile de hidrogen cu rezistență scăzută apar între legăturile peptidice ale spirelor adiacente (și alți atomi). Împreună, ele oferă o structură destul de puternică.
• Structura terțiară este o configurație bizară, dar specifică pentru fiecare proteină - un globul. Este ținut împreună prin legături hidrofobe slabe sau forțe de coeziune între radicalii nepolari care se găsesc în mulți aminoacizi. Datorită multiplicității lor, ele asigură o stabilitate suficientă a macromoleculei proteice și mobilitatea acesteia. Structura terțiară a proteinelor este susținută și de legături covalente S - S (es - es) care apar între radicalii aminoacidului cisteină care conține sulf, care sunt îndepărtați unul de celălalt.
• Structura cuaternară nu tipic pentru toate proteinele. Apare atunci când mai multe macromolecule proteice se combină pentru a forma complexe. De exemplu, hemoglobina din sângele uman este un complex de patru macromolecule ale acestei proteine.

Această complexitate a structurii moleculelor de proteine ​​este asociată cu o varietate de funcții inerente acestor biopolimeri. Cu toate acestea, structura moleculelor proteice depinde de proprietățile mediului.

Se numește încălcarea structurii naturale a proteinei denaturare. Poate apărea sub influența temperaturii ridicate, a substanțelor chimice, a energiei radiante și a altor factori. Cu un impact slab, doar structura cuaternară se descompune, cu una mai puternică, cea terțiară, apoi cea secundară, iar proteina rămâne sub forma unei structuri primare - un lanț polipeptidic.Acest proces este parțial reversibil și proteina denaturată este capabilă să-și refacă structura.

Rolul proteinelor în viața celulară este enorm.

Veverițe este materialul de construcție al corpului. Ele sunt implicate în construcția învelișului, organelelor și membranelor celulei și a țesuturilor individuale (păr, vase de sânge etc.). Multe proteine ​​acționează ca catalizatori în celulă - enzime care accelerează reacțiile celulare de zeci, sute de milioane de ori. Sunt cunoscute aproximativ o mie de enzime. Pe lângă proteine, compoziția lor include metale Mg, Fe, Mn, vitamine etc.

Fiecare reacție este catalizată de propria sa enzimă. În acest caz, nu acționează întreaga enzimă, ci o anumită zonă - centrul activ. Se potrivește pe substrat ca o cheie a unei încuietori. Enzimele acționează la o anumită temperatură și pH. Proteinele contractile speciale asigură funcțiile motorii celulelor (mișcarea flagelaților, ciliați, contracția musculară etc.). Proteinele separate (hemoglobina din sânge) îndeplinesc o funcție de transport, furnizând oxigen la toate organele și țesuturile corpului. Proteinele specifice - anticorpii - îndeplinesc o funcție de protecție, neutralizând substanțele străine. Unele proteine ​​îndeplinesc o funcție energetică. Descompunându-se în aminoacizi, și apoi în substanțe și mai simple, 1 g de proteină eliberează 17,6 kJ de energie.

Acizi nucleici(din latinescul „nucleus” - nucleul) au fost descoperite pentru prima dată în nucleu. Sunt de două tipuri - acizi dezoxiribonucleici(ADN) și acizi ribonucleici(ARN). Rolul lor biologic este mare, determină sinteza proteinelor și transferul de informații ereditare de la o generație la alta.

Molecula de ADN are o structură complexă. Este format din două lanțuri răsucite spiralat. Lățimea dublei helix este de 2 nm 1 , lungimea de câteva zeci și chiar sute de micromicroni (de sute sau mii de ori mai mare decât cea mai mare moleculă de proteină). ADN-ul este un polimer ai cărui monomeri sunt nucleotide - compuși formați dintr-o moleculă de acid fosforic, un carbohidrat - dezoxiriboză și o bază azotată. Formula lor generală este următoarea:

Acidul fosforic și carbohidrații sunt aceleași pentru toate nucleotidele și există patru tipuri de baze azotate: adenină, guanină, citozină și timină. Ele determină numele nucleotidelor corespunzătoare:

• adenil (A),
• guanil (G),
• citozil (C),
• timidil (T).

Fiecare catenă de ADN este o polinucleotidă formată din câteva zeci de mii de nucleotide. În ea, nucleotidele învecinate sunt conectate printr-o legătură covalentă puternică între acidul fosforic și dezoxiriboză.

Cu dimensiunea enormă a moleculelor de ADN, combinația de patru nucleotide din ele poate fi infinit de mare.

În timpul formării dublei helix ADN, bazele azotate ale unei catene sunt aranjate într-o ordine strict definită față de bazele azotate ale celeilalte. În același timp, T este întotdeauna împotriva lui A și numai C este împotriva lui G. Acest lucru se explică prin faptul că A și T, precum și G și C, corespund strict unul cu celălalt, ca două jumătăți de sticlă spartă și sunt suplimentare sau complementar(din grecescul „complement” – adaos) unul la altul. Dacă secvența de nucleotide dintr-o catenă de ADN este cunoscută, atunci nucleotidele altei catene pot fi stabilite prin principiul complementarității (vezi Anexa, sarcina 1). Nucleotidele complementare sunt unite prin legături de hidrogen.

Între A și T există două legături, între G și C - trei.

Dublarea moleculei de ADN este caracteristica sa unică, care asigură transferul de informații ereditare de la celula mamă la celulele fiice. Procesul de duplicare a ADN-ului se numește Replicarea ADN-ului. Se realizează după cum urmează. Cu puțin timp înainte de diviziunea celulară, molecula de ADN se desfășoară și dubla sa catenă, sub acțiunea unei enzime, este divizată de la un capăt în două lanțuri independente. Pe fiecare jumătate a nucleotidelor libere ale celulei, conform principiului complementarității, se construiește un al doilea lanț. Ca urmare, în loc de o moleculă de ADN, apar două molecule complet identice.

ARN- un polimer asemănător ca structură cu o catenă de ADN, dar mult mai mic. Monomerii ARN sunt nucleotide formate din acid fosforic, un carbohidrat (riboză) și o bază azotată. Cele trei baze azotate ale ARN - adenina, guanina si citozina - corespund cu cele ale ADN-ului, iar a patra este diferita. În loc de timină, ARN-ul conține uracil. Formarea polimerului ARN are loc prin legături covalente dintre riboză și acidul fosforic al nucleotidelor adiacente. Sunt cunoscute trei tipuri de ARN: ARN mesager(i-ARN) transmite informații despre structura proteinei din molecula de ADN; transfer ARN(t-ARN) transportă aminoacizi la locul sintezei proteinelor; ARN-ul ribozomal (ARNr) se găsește în ribozomi și este implicat în sinteza proteinelor.

ATP- acidul adenozin trifosforic este un compus organic important. Din punct de vedere structural, este o nucleotidă. Este format din baza azotată adenină, carbohidrați - riboză și trei molecule de acid fosforic. ATP este o structură instabilă, sub influența enzimei, legătura dintre „P” și „O” este ruptă, o moleculă de acid fosforic este divizată și ATP trece în

După cum știm deja, celula este formată din substanțe chimice organice și anorganice. Principalele substanțe anorganice care alcătuiesc celula sunt sărurile și apa.

Apa ca componentă a vieții

Apa este componenta dominantă a tuturor organismelor. Funcții biologice importante ale apei sunt îndeplinite datorită proprietăților unice ale moleculelor sale, în special prezența dipolilor, care fac posibilă formarea de legături de hidrogen între celule.

Datorită moleculelor de apă din corpul ființelor vii, au loc procesele de stabilizare termică și termoreglare. Procesul de termoreglare are loc datorită capacității mari de căldură a moleculelor de apă: schimbările de temperatură exterioară nu afectează schimbările de temperatură din interiorul corpului.

Datorită apei, organele corpului uman își păstrează elasticitatea. Apa este una dintre componentele principale ale fluidelor lubrifiante necesare articulațiilor vertebratelor sau sacului pericardic.

Este inclus în mucus, care facilitează mișcarea substanțelor prin intestine. Apa este o componentă a bilei, a lacrimilor și a salivei.

Săruri și alte substanțe anorganice

Celulele unui organism viu, pe lângă apă, conțin substanțe anorganice precum acizi, baze și săruri. Mg2+, H2PO4, K, CA2, Na, C1- sunt cele mai importante în viața organismului. Acizii slabi garantează un mediu celular intern stabil (uşor alcalin).

Concentrația ionilor în substanța intercelulară și în interiorul celulei poate fi diferită. Deci, de exemplu, ionii de Na + sunt concentrați numai în fluidul intercelular, în timp ce K + se găsește exclusiv în celulă.

O reducere sau o creștere bruscă a numărului anumitor ioni din compoziția celulei duce nu numai la disfuncția acesteia, ci și la moarte. De exemplu, o scădere a cantității de Ca + din celulă provoacă convulsii în interiorul celulei și moartea ulterioară a acesteia.

Unele substanțe anorganice interacționează adesea cu grăsimile, proteinele și carbohidrații. Deci un exemplu izbitor sunt compușii organici cu fosfor și sulf.

Sulful, care face parte din moleculele de proteine, este responsabil pentru formarea de legături moleculare în organism. Datorită sintezei fosforului și a substanțelor organice, energia este eliberată din moleculele de proteine.

Săruri de calciu

Sărurile de calciu contribuie la dezvoltarea normală a țesutului osos, precum și la funcționarea creierului și a măduvei spinării. Metabolismul calciului în organism se realizează datorită vitaminei D. Excesul sau lipsa sărurilor de calciu duce la disfuncția organismului.

Compoziția chimică a celulelor vegetale și animale este foarte asemănătoare, ceea ce indică unitatea originii lor. Peste 80 de elemente chimice au fost găsite în celule.

Elementele chimice prezente în celulă sunt împărțite în 3 grupuri mari: macronutrienti, mezoelemente, microelemente.

Macronutrienții includ carbon, oxigen, hidrogen și azot. Mezoelemente sunt sulf, fosfor, potasiu, calciu, fier. Oligoelemente - zinc, iod, cupru, mangan și altele.

Elemente chimice importante din punct de vedere biologic ale celulei:

azot - componentă structurală a proteinelor și NA.

Hidrogen- face parte din apă și din toți compușii biologici.

Magneziu- activează activitatea multor enzime; componentă structurală a clorofilei.

Calciu- componenta principală a oaselor și dinților.

Fier- intră în hemoglobină.

Iod- parte a hormonului tiroidian.

Substanțele celulei sunt împărțite în organice(proteine, acizi nucleici, lipide, carbohidrați, ATP) și anorganice(apa si saruri minerale).

Apă reprezintă până la 80% din masa celulei, joacă rol important:

apa din celulă este un solvent

· transportă nutrienți;

Cu apă, substanțele nocive sunt îndepărtate din organism;

capacitate mare de căldură a apei;

Evaporarea apei ajută la răcirea animalelor și plantelor.

Oferă elasticitate celulei.

Minerale:

participa la menținerea homeostaziei prin reglarea fluxului de apă în celulă;

Potasiul și sodiul asigură transportul substanțelor prin membrană și sunt implicate în apariția și conducerea unui impuls nervos.

Sărurile minerale, în primul rând fosfații și carbonații de calciu, conferă duritate țesutului osos.

Rezolvați o problemă legată de genetica sângelui uman

Proteinele, rolul lor în organism

Proteină- substante organice gasite in toate celulele, care constau din monomeri.

Proteină- polimer neperiodic cu greutate moleculară mare.

Monomer este o aminoacid (20).

Aminoacizii conțin o grupare amino, o grupare carboxil și un radical. Aminoacizii sunt legați împreună pentru a forma o legătură peptidică. Proteinele sunt extrem de diverse, de exemplu, există peste 10 milioane dintre ele în corpul uman.

Diversitatea proteinelor depinde de:

1. succesiune AK diferită

2. după mărime

3. din compunere

Structuri proteice

Structura primară a unei proteine ​​- o secvență de aminoacizi conectați printr-o legătură peptidică (structură liniară).

Structura secundară a unei proteine ​​- structură în spirală.

Structura terțiară a unei proteine- globul (structura glomerulară).

Structura proteinelor cuaternare- este format din mai multe globule. Caracteristic hemoglobinei și clorofilei.

Proprietățile proteinelor

1. Complementaritate: capacitatea unei proteine ​​de a se potrivi în formă cu o altă substanță, cum ar fi cheia unei încuietori.

2. Denaturarea: încălcarea structurii naturale a proteinei (temperatură, aciditate, salinitate, adaos de alte substanțe etc.). Exemple de denaturare: o modificare a proprietăților proteinei atunci când ouăle sunt fierte, trecerea proteinei de la starea lichidă la starea solidă.

3. Renaturare - refacerea structurii proteice, dacă structura primară nu a fost perturbată.

Funcții proteice

1. Construire: formarea tuturor membranelor celulare

2. Catalitic: proteinele sunt catalizatori; accelerarea reacțiilor chimice

3. Motorii: actina și miozina fac parte din fibrele musculare.

4. Transport: transfer de substanțe în diferite țesuturi și organe ale corpului (hemoglobina este o proteină care face parte din globulele roșii)

5. Protectoare: anticorpi, fibrinogen, trombina - proteine ​​implicate in dezvoltarea imunitatii si coagularea sangelui;

6. Energie: participați la reacțiile de schimb plastic pentru a construi noi proteine.

7. Regulator: rolul hormonului insulină în reglarea glicemiei.

8. Depozitare: acumularea de proteine ​​în organism ca nutrienți de rezervă, de exemplu, în ouă, lapte, semințe de plante.

O celulă nu este doar o unitate structurală a tuturor viețuitoarelor, un fel de cărămidă a vieții, ci și o mică fabrică biochimică în care au loc diverse transformări și reacții la fiecare fracțiune de secundă. Așa se formează componentele structurale necesare vieții și creșterii organismului: substanțele minerale ale celulei, apa și compușii organici. Prin urmare, este foarte important să știți ce se va întâmpla dacă unul dintre ele nu este suficient. Ce rol joacă diferiți compuși în viața acestor particule minuscule, structurale, ale sistemelor vii, care nu sunt vizibile cu ochiul liber? Să încercăm să înțelegem această problemă.

Clasificarea substantelor celulare

Toți compușii care alcătuiesc masa celulei, formează părțile sale structurale și sunt responsabili de dezvoltarea, nutriția, respirația, dezvoltarea plastică și normală a acesteia, pot fi împărțiți în trei grupe mari. Acestea sunt categorii precum:

• organic;
• celule (săruri minerale);
• apă.

Adesea, acesta din urmă se referă la al doilea grup de componente anorganice. Pe lângă aceste categorii, le puteți desemna pe cele care sunt alcătuite din combinația lor. Acestea sunt metale care alcătuiesc molecula compușilor organici (de exemplu, o moleculă de hemoglobină care conține un ion de fier este proteină în natură).

Mineralele celulei

Dacă vorbim în mod specific despre compușii minerali sau anorganici care alcătuiesc fiecare organism viu, atunci ei nu sunt la fel atât ca natură, cât și ca conținut cantitativ. Prin urmare, au propria lor clasificare.

Toți compușii anorganici pot fi împărțiți în trei grupe.

1. Macronutrienți. Cele al căror conținut în interiorul celulei este mai mare de 0,02% din masa totală a substanțelor anorganice. Exemple: carbon, oxigen, hidrogen, azot, magneziu, calciu, potasiu, clor, sulf, fosfor, sodiu.
2. Oligoelemente - mai puțin de 0,02%. Acestea includ: zinc, cupru, crom, seleniu, cobalt, mangan, fluor, nichel, vanadiu, iod, germaniu.
3. Ultramicroelemente - conținutul este mai mic de 0,0000001%. Exemple: aur, cesiu, platină, argint, mercur și altele.

De asemenea, puteți evidenția mai multe elemente care sunt organogenice, adică formează baza compușilor organici din care este construit corpul unui organism viu. Acestea sunt elemente precum:

• hidrogen;
• azot;
• carbon;
• oxigen.

Ei construiesc moleculele de proteine ​​(baza vieții), carbohidrați, lipide și alte substanțe. Cu toate acestea, mineralele sunt, de asemenea, responsabile pentru funcționarea normală a organismului. Compoziția chimică a celulei este calculată în zeci de elemente din tabelul periodic, care sunt cheia unei vieți de succes. Doar aproximativ 12 dintre atomi nu joacă deloc un rol, sau este neglijabil și nu este studiat.

Sunt deosebit de importante unele săruri, care trebuie ingerate cu alimente în fiecare zi în cantități suficiente pentru a nu se dezvolta diverse boli. Pentru plante, acesta este, de exemplu, sodiu.Pentru oameni și animale, acestea sunt săruri de calciu, sare de masă ca sursă de sodiu și clor etc.

Apă

Substanțele minerale ale celulei sunt combinate cu apa într-un grup comun, prin urmare, este imposibil să nu spunem despre semnificația acesteia. Ce rol joacă în corpul ființelor vii? Imens. La începutul articolului, am comparat celula cu o fabrică biochimică. Așadar, toate transformările de substanțe care au loc în fiecare secundă sunt efectuate tocmai în mediul acvatic. Este un solvent universal și un mediu pentru interacțiuni chimice, procese de sinteză și dezintegrare.

În plus, apa face parte din mediul intern:

• citoplasmă;
• seva celulară la plante;
• sânge la animale și la oameni;
• urină;
• saliva altor fluide biologice.

Deshidratarea înseamnă moarte pentru toate organismele fără excepție. Apa este mediul de viață pentru o mare varietate de floră și faună. Prin urmare, este dificil de supraestimat importanța acestei substanțe anorganice, este cu adevărat infinit de mare.

Macronutrienții și semnificația lor

Substanțele minerale ale unei celule pentru funcționarea sa normală sunt de mare importanță. În primul rând, acest lucru se aplică macronutrienților. Rolul fiecăruia dintre ei a fost studiat în detaliu și a fost stabilit de mult. Am enumerat deja ce atomi alcătuiesc grupul de macroelemente, așa că nu ne vom repeta. Să subliniem pe scurt rolul celor principale.

1. Calciu. Sărurile sale sunt necesare pentru furnizarea organismului cu ioni de Ca 2+. Ionii înșiși sunt implicați în procesele de stopare și coagulare a sângelui, asigură exocitoză celulară, precum și contracții musculare, inclusiv contracții cardiace. Sărurile insolubile stau la baza oaselor și dinților puternici ai animalelor și oamenilor.
2. Potasiu și sodiu. Menține starea celulei, formează pompa de sodiu-potasiu a inimii.
3. Clorul – este implicat in asigurarea electroneutralitatii celulei.
4. Fosforul, sulful, azotul - sunt componente ale multor compuși organici și, de asemenea, participă la munca mușchilor, la compoziția oaselor.

Desigur, dacă luăm în considerare fiecare element mai detaliat, atunci se pot spune multe despre excesul său în organism și despre deficiența acestuia. La urma urmei, ambele sunt dăunătoare și duc la boli de diferite tipuri.

oligoelemente

Rolul mineralelor în celulă, care aparțin grupului de microelemente, este de asemenea grozav. În ciuda faptului că conținutul lor este foarte mic în celulă, fără ele nu va putea funcționa normal mult timp. Cei mai importanți dintre toți atomii de mai sus din această categorie sunt cum ar fi:

• zinc;
• cupru;
• seleniu;
• fluor;
• cobalt.

Un nivel normal de iod este esențial pentru menținerea funcției tiroidiene și a producției de hormoni. Fluorul este necesar organismului pentru a întări smalțul dinților, iar plantele - pentru a menține elasticitatea și culoarea bogată a frunzelor.

Zincul și cuprul sunt elemente care alcătuiesc multe enzime și vitamine. Sunt participanți importanți la procesele de sinteză și schimb plastic.

Seleniul este un participant activ în procesele de reglare; este un element necesar pentru funcționarea sistemului endocrin. Cobaltul, pe de altă parte, are un alt nume - vitamina B 12, iar toți compușii acestui grup sunt extrem de importanți pentru sistemul imunitar.

Prin urmare, funcțiile substanțelor minerale din celulă, care sunt formate din microelemente, nu sunt mai mici decât cele care sunt îndeplinite de macrostructuri. Prin urmare, este important să le consumați pe ambele în cantități suficiente.

Ultramicroelemente

Substanțele minerale ale celulei, care sunt formate din ultramicroelemente, nu joacă un rol atât de important ca cele menționate mai sus. Cu toate acestea, deficiența lor pe termen lung poate duce la dezvoltarea unor consecințe foarte neplăcute și uneori foarte periculoase pentru sănătate.

De exemplu, seleniul este de asemenea inclus în acest grup. Deficiența sa pe termen lung provoacă dezvoltarea tumorilor canceroase. Prin urmare, este considerat indispensabil. Dar aurul și argintul sunt metale care au un efect negativ asupra bacteriilor, distrugându-le. Prin urmare, în interiorul celulelor joacă un rol bactericid.

Cu toate acestea, în general, trebuie spus că funcțiile ultramicroelementelor nu au fost încă dezvăluite pe deplin de către oamenii de știință, iar semnificația lor rămâne neclară.

Metale și substanțe organice

Multe metale fac parte din moleculele organice. De exemplu, magneziul este o coenzimă a clorofilei, necesară pentru fotosinteza plantelor. Fierul face parte din molecula de hemoglobină, fără de care este imposibil să se respire. Cuprul, zincul, manganul și altele fac parte din moleculele de enzime, vitamine și hormoni.

Evident, toți acești compuși sunt importanți pentru organism. Este imposibil să le atribuim complet celor minerale, dar urmează totuși parțial.

Substanțele minerale ale celulei și semnificația lor: gradul 5, tabel

Pentru a rezuma ceea ce am spus în timpul articolului, vom alcătui un tabel general în care vom reflecta ce sunt compușii minerali și de ce sunt necesari. Îl puteți folosi atunci când explicați acest subiect școlarilor, de exemplu, în clasa a cincea.

Astfel, substanțele minerale ale celulei și semnificația lor vor fi învățate de școlari în cursul etapei principale de educație.

Consecințele lipsei de compuși minerali

Când spunem că rolul mineralelor în celulă este important, trebuie să dăm exemple care să dovedească acest fapt.

Enumerăm câteva boli care se dezvoltă cu lipsa sau excesul oricăruia dintre compușii indicați în cursul articolului.

1. Hipertensiune.
2. Ischemie, insuficienta cardiaca.
3. Gușa și alte boli ale glandei tiroide (boala Basedow și altele).
4. Anemie.
5. Creștere și dezvoltare greșită.
6. Tumorile canceroase.
7. Fluoroză și carii.
8. Boli de sânge.
9. Tulburare a sistemului muscular și nervos.
10. Indigestie.

Desigur, aceasta nu este o listă completă. Prin urmare, este necesar să se monitorizeze cu atenție dacă dieta zilnică este corectă și echilibrată.

Lectia 2

Subiectul lecției : Substante anorganice ale celulei.

Scopul lecției: pentru a aprofunda cunoștințele despre substanțele anorganice ale celulei.

Obiectivele lecției:

Educational: Luați în considerare caracteristicile structurale ale moleculelor de apă în legătură cu rolul său cel mai important în viața celulei, dezvăluie rolul apei și al sărurilor minerale în viața organismelor vii;

În curs de dezvoltare: Continuați dezvoltarea gândirii logice a elevilor, continuați formarea abilităților de a lucra cu diverse surse de informații;

Educational: Pentru a continua formarea unei viziuni științifice asupra lumii, educarea unei personalități alfabetizate biologic; formarea și dezvoltarea fundamentelor morale și ideologice ale individului; să continue formarea conștiinței ecologice, educarea iubirii pentru natură;

Echipament: aplicație multimedia pentru manual, proiector, computer, carduri de sarcini,schema "Elemente. Substante ale celulei". Eprubete, pahar, gheață, lampă cu spirt, sare de masă, alcool etilic, zaharoză, ulei vegetal.

Noțiuni de bază: dipol, hidrofilitate, hidrofobicitate, cationi, anioni.

Tipul de lecție : combinat

Metode de predare : reproductiv, parțial explorator, experimental.

Cursanții trebuie să:

Să știi principalele elemente chimice și compuși care alcătuiesc celula;

A fi capabil să explicați importanța substanțelor anorganice în procesele vieții.

Structura lecției

1. Moment organizatoric

Salutări, pregătire pentru muncă.

Există o încălzire mentală la începutul și la sfârșitul lecției. Scopul său este de a determina starea emoțională a elevilor. Fiecărui elev i se dă o placă cu șase fețe - o scală pentru determinarea stării emoționale (Fig. 1). Fiecare elev pune o căpușă sub față, a cărei expresie reflectă starea sa de spirit.

2. Verificarea cunoștințelor elevilor

Testul „Compoziția chimică a celulei” (Anexă)

3. Stabilirea obiectivelor și motivația

"Apă! Nu ai gust, nu ai culoare, nu ai miros, nu poți fi descris. O persoană se bucură de tine, fără să înțeleagă ce ești cu adevărat. Nu poți spune că ești necesar pentru viață, ești viața însăși. Dăruiești peste tot și pretutindeni un sentiment de beatitudine care nu poate fi înțeles de niciunul dintre simțurile noastre. Ne dai putere înapoi. Mila Ta reînvie fântânile secate ale inimilor noastre. Ești cea mai mare bogăție din lume. Sunteți o bogăție care poate fi înspăimântată cu ușurință, dar ne oferi o fericire atât de simplă și prețioasă ”, acest imn entuziast la apă a fost scris de scriitorul și pilotul francez Antoine de Saint-Exupery, care a trebuit să experimenteze chinurile de sete. într-un deșert fierbinte.

Cu aceste cuvinte minunate, începem lecția, al cărei scop este de a extinde înțelegerea apei - substanța care a creat planeta noastră.

1. Actualizați

Care este importanța apei în viața umană?

(Elevul răspunde despre importanța apei în viața umană0

1. Prezentarea de material nou.

Apa este cea mai comună substanță anorganică în organismele vii, componenta ei esențială, habitatul multor organisme și principalul solvent al celulei.

Rânduri din poemul lui M. Dudnik:

Se spune că optzeci la sută din apă este om,

Din apă, voi adăuga, râurile lui natale,

Din apă, voi adăuga, ploile pe care i-au dat să bea,

Din apă, voi adăuga, din apa străveche a izvoarelor,

Din care au băut bunici și străbunici.

Exemple de conținut de apă în diferite celule ale corpului:

Într-un corp tânăr uman sau animal - 80% din masa celulară;

În celulele vechiului organism - 60%

În creier - 85%;

În celulele smalțului dinților - 10-15%.

Odată cu pierderea a 20% din apă, o persoană moare.

Luați în considerare structura unei molecule de apă:

H2O - formula moleculara,

Н–О–Н – formulă structurală,

Molecula de apă are o structură unghiulară: este un triunghi isoscel cu un unghi de vârf de 104,5°.

Greutatea moleculară a apei în stare de vapori este de 18 g/mol. Cu toate acestea, greutatea moleculară a apei lichide este mai mare. Acest lucru indică faptul că în apa lichidă există o asociere de molecule cauzată de legăturile de hidrogen.

Care este rolul apei într-o celulă?

Datorită polarității mari a moleculelor, apa este solventul altor compuși polari fără egal. Mai multe substanțe se dizolvă în apă decât în ​​orice alt lichid. De aceea, în mediul acvatic al celulei au loc multe reacții chimice. Apa dizolvă produsele metabolice și le elimină din celulă și din organism în ansamblu.

Apa are o capacitate termică mare, adică capacitatea de a absorbi căldura. Cu o modificare minimă a propriei temperaturi, o cantitate semnificativă de căldură este eliberată sau absorbită. Datorită acestui fapt, protejează celula de schimbările bruște de temperatură. Deoarece se cheltuiește multă căldură pentru evaporarea apei, prin evaporarea apei, organismele se pot proteja de supraîncălzire (de exemplu, în timpul transpirației).

Apa are o conductivitate termică ridicată. Această proprietate creează capacitatea de a distribui uniform căldura între țesuturile corpului.

Apa este una dintre principalele substanțe ale naturii, fără de care dezvoltarea lumii organice a plantelor, animalelor și oamenilor este imposibilă. Acolo unde este, există viață.

Demonstrarea experiențelor. Faceți o foaie de calcul cu elevii.

a) Se dizolvă în apă următoarele substanțe: sare de masă, alcool etilic, zaharoză, ulei vegetal.

De ce unele substanțe se dizolvă în apă, iar altele nu?

Este dat conceptul de substanțe hidrofile și hidrofobe.

Substanțele hidrofile sunt substanțe foarte solubile în apă.

Substanțele hidrofobe sunt substanțe care sunt slab solubile în apă.

b) Pune o bucată de gheață într-un pahar cu apă.

Ce poți spune despre densitatea apei și a gheții?

Folosind manualul în grupuri, trebuie să completați tabelul „Săruri minerale”. La finalul lucrării se discută datele introduse în tabel.

Buffering - capacitatea unei celule de a menține constanta relativă a unui mediu slab alcalin.

1. Consolidarea materialului studiat.

Rezolvarea problemelor biologice în grup.

Sarcina 1.

În unele boli, o soluție de sare de masă de 0,85%, numită ser fiziologic, este injectată în sânge. Calculați: a) câte grame de apă și sare trebuie să luați pentru a obține 5 kg de ser fiziologic; b) câte grame de sare se introduc în organism când se infuzează 400 g de ser fiziologic.

Sarcina 2.

În practica medicală, o soluție de 0,5% de permanganat de potasiu este utilizată pentru spălarea rănilor și gargara. Ce volum dintr-o soluție saturată (conținând 6,4 g din această sare în 100 g apă) și apă pură trebuie luat pentru a prepara 1 litru de soluție 0,5% (ρ = 1 g/cm) 3 ).

Exercițiu.

Scrie cinquain subiect: apa

1. Tema pentru acasă: punctul 2.3

Găsiți în operele literare exemple de descriere a proprietăților și calităților apei, a semnificației sale biologice.

Schema "Elemente. Substanțe ale celulei"

Schiță de referință pentru lecție