Shtanko T.Yu. №221-987-502
Subiect: Compoziția chimică a celulei. Carbohidrații, lipidele, rolul lor în viața celulei .
Glosarul lecției: monozaharide, oligozaharide, polizaharide, lipide, ceară, fosfolipide.
Rezultate personale: formarea intereselor cognitive și a motivelor pentru studiul faunei sălbatice. Dezvoltarea abilităților intelectuale, abilităților creative.
Rezultate metasubiect: formarea abilităților de a compara, a trage o concluzie, a raționa, a formula definiții ale conceptelor.
Rezultate subiect: caracterizează caracteristicile structurale, funcțiile carbohidraților și lipidelor,rolul lor în viața celulară.
UUD: construirea unui lanț logic de raționament, comparație, corelare de concepte.
Scopul lecției: de a familiariza elevii cu structura, clasificarea și funcțiile carbohidraților, cu diversitatea și funcțiile lipidelor.
În timpul orelor: verificarea cunoștințelor
Descrieți compoziția chimică a celulei.
De ce se poate argumenta că compoziția chimică a celulei este o confirmare a unității naturii vii și a comunității naturii vii și neînsuflețite?
De ce este considerat carbonul a fi baza chimică a vieții?
Alegeți succesiunea corectă de elemente chimice în ordinea creșterii concentrației lor în celulă:
a) iod-carbon-sulf; b) fier-cupru-potasiu;
c) fosfor-magneziu-zinc; d) fluor-clor-oxigen.
Deficiența a ce element poate provoca modificări ale formei membrelor la copii?
a) fier de călcat; b) potasiu; c) magneziu; d) calciu.
Descrieți structura moleculei de apă și funcțiile acesteia în celulă.
Apa este un solvent. Moleculele polare de apă dizolvă moleculele polare ale altor substanțe. Substanțele solubile în apă se numeschidrofil , insolubil în apă– hidrofob .
Capacitate termică specifică mare. Este nevoie de multă energie pentru a rupe legăturile de hidrogen care țin împreună moleculele de apă. Această proprietate a apei asigură menținerea echilibrului termic în organism.
Conductivitate termică.
Apa practic nu se comprimă, oferind presiune de turgescență.
aderenta si tensiunea superficiala. Legăturile de hidrogen asigură vâscozitatea apei și aderența la moleculele altor substanțe. Datorită forțelor de aderență, pe suprafața apei se formează o peliculă, care se caracterizează prin tensiune superficială.
Poate fi în trei stări.
Densitate. Când este răcită, mișcarea moleculelor de apă încetinește. Numărul de legături de hidrogen devine maxim. Apa are cea mai mare densitate la 4 grade. Apa înghețată se extinde (necesită un loc pentru formarea legăturilor de hidrogen), densitatea ei scade, astfel încât gheața plutește la suprafața apei.
Selectați funcțiile apei din cușcă:
a) energie d) construcție
b) enzimatic e) lubrifiant
c) transport f) termoreglator
Selectați numai proprietățile fizice ale apei:
a) capacitatea de a se disocia
b) hidroliza sărurilor
c) densitate
d) conductivitate termică
e) conductivitate electrică
f) donarea de electroni
Cantitatea de apă din celulele embrionului - 97,55%; opt luni - 83%; nou-născut - 74%; adult - 66% (oase - 20%, ficat - 70%, creier - 86%). Cantitatea de apă este direct proporțională cu rata metabolică.
Cum se determină aciditatea sau bazicitatea unei soluții? (concentrația ionilor de H)
Cum se exprimă această concentrare? (Această concentrație este exprimată folosind valoarea pH-ului)
pH neutru = 7
pH acid mai mic de 7
pH bazic mai mare de 7
Lungimea scalei pH până la 14
Valoarea pH-ului în celule este 7 O modificare de 1-2 unități este dăunătoare celulei.
Cum se menține constanta pH-ului în celule (menținută datorită proprietăților de tamponare ale conținutului lor).
Tampon Se numește o soluție care conține un amestec de acid slab și sarea sa solubilă. Când aciditatea (concentrația ionilor de H) crește, anionii liberi care provin din sare se combină cu ușurință cu ionii de H liberi și îi îndepărtează din soluție. Pe măsură ce aciditatea scade, se eliberează ioni H suplimentari.
Ca componente ale sistemelor tampon ale organismului, ionii le determină proprietățile - capacitatea de a menține pH-ul la un anumit nivel (aproape de neutru), în ciuda faptului că în urma metabolismului se formează produse acide și alcaline.
Explicați ce este homeostazia?
Învățarea de materiale noi.
Împărțiți substanțele prezentate în grupuri. Explicați ce principiu ați folosit pentru distribuție?
Riboză, hemoglobină, chitină, celuloză, albumină, colesterol, mureină, glucoză, fibrină, testosteron, amidon, glicogen, zaharoză
Carbohidrați
Lipide (grasimi)
Veverițe
riboza
colesterolul
hemoglobină
chitină
testosteron
albumină
celuloză
fibrina
murein
glucoză
amidon
glicogen
zaharoza
Astăzi vom vorbi despre carbohidrați și lipide.
Formula generală a carbohidraților C (HO) Glucoză CH H O
Priviți carbohidrații pe care i-ați identificat și încercați să-i împărțiți în 3 grupuri. Explicați ce principiu de distribuție ați folosit?
Monozaharide
dizaharide
Polizaharide
riboza
zaharoza
chitină
glucoză
celuloză
murein
amidon
glicogen
Care este diferența? Definiți polimerul.
Lucrul cu desene:
(P.3-9) Fig.8 Fig.9 Fig.10
Funcțiile carbohidraților
Valorile carbohidraților din celulă
Funcții
Scindarea enzimatică a unei molecule de carbohidrați eliberează 17,5 kJ
energie
În exces, carbohidrații se găsesc în celulă sub formă de amidon, glicogen. Defalcarea îmbunătățită a carbohidraților are loc în timpul germinării semințelor, înfometarea prelungită, munca musculară intensă
depozitare
Carbohidrații fac parte din pereții celulari, formează învelișul chitinos al artropodelor și împiedică pătrunderea bacteriilor, fiind eliberați atunci când plantele sunt deteriorate.
de protecţie
Celuloza, chitina, mureina fac parte din pereții celulari. Chitina formează învelișul artropodelor
constructii, plastic
Participa la procesele de recunoastere celulara, percepe semnale din mediu, facand parte din glicoproteine
receptor, semnal
Lipidele sunt substanțe asemănătoare grăsimilor.
Moleculele lor sunt nepolare, hidrofobe, solubile în solvenți organici.
În funcție de structură, acestea sunt împărțite în simple și complexe.
Simplu: lipide neutre (grăsimi), ceară, steroli, steroizi.
lipidele neutre (grăsimi) constau din: vezi fig. 11
Lipidele complexe conțin o componentă non-lipidică. Cele mai importante: fosfolipide, glicolipide (ca parte a membranelor celulare)
Funcțiile lipidelor
Corela:
Descrierea funcției Nume
1) fac parte din membranele celulare A) energie
2) în timpul oxidării a 1g. se eliberează grăsime 38,9 kJ B) sursă de apă
3) depuse în celulele vegetale și animale B) reglatoare
4) țesutul adipos subcutanat protejează organele de hipotermie, șoc. D) depozitare
5) unele dintre lipide sunt hormoni D) construirea
6) când 1 g de grăsime este oxidat, se eliberează mai mult de 1 g de apă E) protectoare
Fixare:
întrebări p.37 Nr. 1 - 3; p.39 Nr. 1 - 4.
A/A: §nouă; §zece
1. Ce este un element chimic?
Răspuns. Un element chimic este o colecție de atomi cu aceeași sarcină nucleară și numărul de protoni care se potrivește cu numărul ordinal (atomic) din tabelul periodic. Fiecare element chimic are propriul său nume și simbol, care sunt date în Tabelul periodic al elementelor lui Dmitri Ivanovici Mendeleev
2. Câte elemente chimice sunt cunoscute în prezent?
Răspuns. În natură au fost identificate aproximativ 90 de elemente chimice.De ce despre? Pentru că dintre elementele cu număr atomic mai mic de 92 (până la uraniu), tehnețiul (43) și franciul (87) lipsesc în natură. Practic fără astatin (85) Pe de altă parte, atât neptuniul (93) cât și plutoniul (94) (elemente transuraniu instabile) se găsesc în natură unde se găsesc minereuri de uraniu. Toate elementele după plutoniu Pu din sistemul periodic al lui Mendeleev sunt complet absente în scoarța terestră, deși unele dintre ele sunt, fără îndoială, formate în spațiu în timpul exploziilor de supernove. Dar nu durează mult...
Până în prezent, oamenii de știință au sintetizat 26 de elemente transuranice, începând cu neptuniu (N=93) și terminând cu numărul elementului N=118 (numărul elementului corespunde numărului de protoni din nucleul atomic și numărului de electroni din jurul nucleului atomic) .
Elementele chimice transuraniu de la 93 la 100 sunt obținute în reactoare nucleare, iar restul - ca urmare a reacțiilor nucleare în acceleratoarele de particule.
3. Ce substanțe se numesc anorganice?
Răspuns. Substanțe anorganice (compuși anorganici) - compuși chimici care nu sunt organici, adică nu conțin carbon, precum și unii compuși care conțin carbon (carburi, cianuri, carbonați, oxizi de carbon și alte substanțe care sunt clasificate în mod tradițional ca anorganici) . Substanțele anorganice nu au un schelet de carbon caracteristic substanțelor organice.
4. Ce compuși se numesc organic?
Răspuns. Compuși organici, substanțe organice - o clasă de compuși chimici care includ carbon (cu excepția carburilor, acidului carbonic, carbonaților, oxizilor de carbon și cianurilor). Compușii organici, pe lângă carbon, conțin cel mai adesea elementele hidrogen, oxigen, azot, mult mai rar - sulf, fosfor, halogeni și unele metale (separat sau în diverse combinații).
5. Ce legături chimice se numesc covalente?
Răspuns. Legătură covalentă (legătură atomică, legătură homeopolară) - o legătură chimică formată prin suprapunerea (socializarea) unei perechi de nori de electroni de valență. Norii de electroni (electroni) care asigură comunicarea se numesc o pereche de electroni comună.
Proprietățile caracteristice ale unei legături covalente - direcționalitate, saturație, polaritate, polarizabilitate - determină proprietățile chimice și fizice ale compușilor.
Direcția legăturii se datorează structurii moleculare a substanței și formei geometrice a moleculei acestora. Unghiurile dintre două legături se numesc unghiuri de legătură.
Saturație - capacitatea atomilor de a forma un număr limitat de legături covalente. Numărul de legături formate de un atom este limitat de numărul orbitalilor atomici exteriori.
Polaritatea legăturii se datorează distribuției neuniforme a densității electronice din cauza diferențelor de electronegativitate a atomilor. Pe această bază, legăturile covalente sunt împărțite în nepolare și polare.
Polarizabilitatea unei legături este exprimată în deplasarea electronilor de legătură sub influența unui câmp electric extern, inclusiv a unei alte particule care reacţionează. Polarizabilitatea este determinată de mobilitatea electronilor. Polaritatea și polarizabilitatea legăturilor covalente determină reactivitatea moleculelor în raport cu reactivii polari.
Întrebări după §6
1. De ce se poate argumenta că compoziția chimică a celulei este o confirmare a unității naturii vii și a comunității naturii vii și neînsuflețite?
Răspuns. Elementele chimice ale celulei. Compoziția chimică a celulelor diferitelor organisme și chiar a celulelor care îndeplinesc funcții diferite într-un organism multicelular poate diferi semnificativ unele de altele. În același timp, celule diferite includ practic aceleași elemente chimice. Asemănarea compoziției chimice elementare a celulelor diferitelor organisme dovedește unitatea naturii vii. În același timp, nu există un singur element chimic conținut în organismele vii care să nu se găsească în corpurile naturii neînsuflețite. Acest lucru indică caracterul comun dintre natura animată și cea neînsuflețită.
2. Ce elemente sunt macronutrienții?
Răspuns. Macronutrienți - elemente chimice conținute în organismul organismelor vii în concentrații de la 0,001% la 70%. Macronutrienții includ: oxigen, hidrogen, carbon, azot, fosfor, potasiu, calciu, sulf, magneziu, sodiu, clor, fier etc.
3. Care este diferența dintre micronutrienți și ultramicronutrienți?
Răspuns. Principala diferență este în procent: pentru macronutrienți mai mult de 0,01%, pentru micronutrienți - mai puțin de 0,001%. Ultramicroelementele sunt conținute într-un volum și mai mic - mai puțin de 0,0000001%. Ultramicroelementele includ aur, argint, mercur, platină, cesiu și seleniu. Funcțiile ultramicronutrienților sunt în prezent puțin înțelese. Microelementele includ brom, fier, iod, cobalt, mangan, cupru, molibden, seleniu, fluor, crom, zinc. Cu cât concentrația unei substanțe în organism este mai mică, cu atât este mai dificilă determinarea rolului ei biologic.
4. De ce se crede că carbonul este baza chimică a vieții?
Răspuns. Carbonul are proprietăți chimice unice fundamentale pentru viață. Combinația proprietăților unui atom - dimensiunea și numărul de electroni nepereche în orbital exterior, permite formarea diferiților compuși organici.molecule. Ele formează compuși chimici complecși care diferă ca structură și funcție.
Elementele chimice ale celulei
În organismele vii, nu există un singur element chimic care să nu se găsească în corpurile naturii neînsuflețite (ceea ce indică caracterul comun dintre natura animată și cea neînsuflețită).
Celulele diferite includ practic aceleași elemente chimice (ceea ce demonstrează unitatea naturii vii); și, în același timp, chiar și celulele unui organism multicelular, care îndeplinesc funcții diferite, pot diferi semnificativ unele de altele în compoziția chimică.
Dintre cele peste 115 elemente cunoscute în prezent, aproximativ 80 se găsesc în compoziția celulei.
Toate elementele în funcție de conținutul lor în organismele vii sunt împărțite în trei grupe:
- macronutrienti- al căror conținut depășește 0,001% din greutatea corporală.
98% din masa oricărei celule cade pe patru elemente (uneori sunt numite organogeni): - oxigen (O) - 75%, carbon (C) - 15%, hidrogen (H) - 8%, azot (N) - 3%. Aceste elemente formează baza compușilor organici (și oxigenul și hidrogenul, în plus, fac parte din apa, care este, de asemenea, conținută în celulă). Aproximativ 2% din masa celulară reprezintă alte opt macronutrienti: magneziu (Mg), sodiu (Na), calciu (Ca), fier (Fe), potasiu (K), fosfor (P), clor (Cl), sulf (S); - Elementele chimice rămase sunt conținute în celulă în cantități foarte mici: oligoelemente- cele care reprezintă de la 0,000001% la 0,001% - bor (B), nichel (Ni), cobalt (Co), cupru (Cu), molibden (Mb), zinc (Zn) etc.;
- ultramicroelemente- al cărui conținut nu depășește 0,000001% - uraniu (U), radiu (Ra), aur (Au), mercur (Hg), plumb (Pb), cesiu (Cs), seleniu (Se) etc.
Organismele vii sunt capabile să acumuleze anumite elemente chimice. Deci, de exemplu, unele alge acumulează iod, rană - litiu, linte de rață - radiu etc.
Substanțe chimice celulare
Elementele sub formă de atomi fac parte din molecule anorganicși organic compuși celulari.
La compuși anorganici includ apă și săruri minerale.
compusi organici sunt caracteristice doar pentru organismele vii, în timp ce anorganicele există în natura neînsuflețită.
La compusi organici includ compuși de carbon cu o greutate moleculară de la 100 la câteva sute de mii.
Carbonul este baza chimică a vieții. Poate intra în contact cu mulți atomi și grupările acestora, formând lanțuri, inele care alcătuiesc scheletul moleculelor organice care diferă ca compoziție chimică, structură, lungime și formă. Ele formează compuși chimici complecși care diferă ca structură și funcție. Acești compuși organici care formează celulele organismelor vii se numesc polimeri biologici, sau biopolimeri. Ele reprezintă mai mult de 97% din materia uscată a celulei.
Întrebarea 1. Care este asemănarea sistemelor biologice și a obiectelor de natură neînsuflețită?
Principala asemănare este relația dintre compoziția chimică. Marea majoritate a elementelor chimice cunoscute astăzi se găsesc atât în organismele vii, cât și în natura neînsuflețită. Nu există atomi unici pentru sistemele vii. Cu toate acestea, conținutul elementelor specifice din natura animată și neînsuflețită diferă brusc. Organismele (de la bacterii la vertebrate) sunt capabile să acumuleze selectiv elementele necesare vieții.
Cu toate acestea, este posibil să evidențiem un set de proprietăți care sunt inerente tuturor ființelor vii și să le distingem de corpurile naturii neînsuflețite. Obiectele vii se caracterizează printr-o formă specială de interacțiune cu mediul - metabolismul. Se bazează pe procese interconectate și echilibrate de asimilare (anabolism) și disimilare (catabolism). Aceste procese au ca scop actualizarea structurilor corpului, precum și furnizarea diferitelor aspecte ale vieții acestuia cu nutrienții și energia necesare. O condiție indispensabilă pentru metabolism este furnizarea anumitor compuși chimici din exterior, adică existența unui organism ca sistem deschis.
Este interesant că obiectele neînsuflețite pot prezenta proprietăți individuale care sunt mai caracteristice ființelor vii. Deci, cristalele de minerale sunt capabile să crească și să se metabolizeze cu mediul înconjurător, iar fosforul poate „înmagazina” energia luminii. Dar niciun sistem anorganic nu posedă întregul set de caracteristici inerente unui organism viu.
Întrebarea 2. Enumerați bioelementele și explicați care este semnificația lor în formarea materiei vii.
Bioelementele (organogeni) includ oxigen, carbon, hidrogen, azot, fosfor și sulf. Ele formează baza proteinelor, lipidelor, carbohidraților, acizilor nucleici și a altor substanțe organice. Pentru toate moleculele organice, atomii de carbon care formează cadrul sunt de o importanță deosebită. O varietate de grupuri chimice formate din alte bioelemente sunt atașate acestui cadru. În funcție de compoziția și aranjarea unor astfel de grupuri, moleculele organice dobândesc proprietăți și funcții individuale. De exemplu, aminoacizii conțin azot în cantități mari, iar acizii nucleici conțin fosfor.
În celulele unor organisme s-a constatat un conținut crescut de anumite elemente chimice. De exemplu, bacteriile sunt capabile să acumuleze mangan, alge marine - iod, linge de rață - radiu, moluște și crustacee - cupru, vertebrate - fier.
Elementele chimice fac parte din compușii organici. Carbonul, oxigenul și hidrogenul sunt implicați în construcția moleculelor de carbohidrați și grăsimi. Pe lângă aceste elemente, moleculele de proteine includ azot și sulf, iar moleculele de acid nucleic includ fosfor și azot. Ionii de fier și de cupru sunt incluși în moleculele enzimelor oxidative, magneziul este inclus în molecula de clorofilă, fierul face parte din hemoglobină, iodul face parte din hormonul tiroidian - tiroxina, zincul face parte din insulină - hormonul pancreatic, cobaltul face parte. de vitamina B12.
Elementele chimice care participă la procesele metabolice și au o activitate biologică pronunțată sunt numite biogene.
Întrebarea 3. Ce sunt oligoelemente? Dați exemple și descrieți semnificația biologică a acestor elemente.
Multe elemente chimice sunt conținute în sistemele vii în cantități foarte mici (fracții de procent din masa totală). Astfel de substanțe se numesc oligoelemente.
Oligoelemente: Cu, B, Co, Mo, Mn, Ni, Br, T.p. eu si altii. Ponderea lor în celulă în total reprezintă mai mult de 0,1%; concentrația fiecăruia nu depășește 0,001%. Aceștia sunt ioni metalici care fac parte din substanțele biologic active (hormoni, enzime etc.). Plantele, ciupercile, bacteriile primesc oligoelemente din sol și apă; animale - mai ales cu mâncare. În cea mai mare parte, microelementele fac parte din proteine și substanțe biologic active (hormoni, vitamine). De exemplu, zincul se găsește în hormonul pancreatic insulina, iar iodul se găsește în tiroxină (hormonul tiroidian). Cobaltul este cea mai importantă componentă a vitaminei B 12. Fierul face parte din aproximativ șaptezeci de proteine din organism, cuprul face parte din douăzeci de proteine etc.
În celulele unor organisme s-a constatat un conținut crescut de anumite elemente chimice. De exemplu, bacteriile sunt capabile să acumuleze mangan, alge marine - iod, linge de rață - radiu, moluște și crustacee - cupru, vertebrate - fier. Ultramicroelemente: uraniu, aur, beriliu, mercur, cesiu, seleniu și altele. Concentrația lor nu depășește 0,000001%. Rolul fiziologic al multora dintre ei nu a fost stabilit.
Întrebarea 4. Cum va afecta lipsa oricărui microelement viața celulei și a organismului? Dați exemple de astfel de fenomene.
Lipsa oricarui microelement duce la scaderea sintezei materiei organice in care este inclus acest microelement. Ca urmare, sunt perturbate procesele de creștere, metabolism, reproducere etc.. De exemplu, deficiența de iod din alimente duce la o scădere generală a activității corpului și o creștere excesivă a glandei tiroide - gușă endemică. Deficiența de bor provoacă moartea mugurilor apicali la plante. Funcția principală a fierului în organism este transportul oxigenului și participarea la procesele oxidative (prin zeci de enzime oxidative). Fierul face parte din hemoglobină, mioglobină, citocromi. Fierul joacă un rol important în procesele de eliberare a energiei, în furnizarea răspunsurilor imune ale organismului, în metabolismul colesterolului. Cu lipsa zincului, diferențierea celulară, producția de insulină, absorbția vitaminei E sunt perturbate, regenerarea celulelor pielii este perturbată. Zincul joacă un rol important în procesarea alcoolului, astfel încât deficiența acestuia în organism determină o predispoziție la alcoolism (în special la copii și adolescenți). Zincul face parte din insulină. o serie de enzime implicate în hematopoieza.
Deficitul de seleniu poate duce la cancer la oameni și animale. Prin analogie cu avitaminoza, astfel de boli sunt numite microelementoze.
Întrebarea 5. Vorbește-ne despre ultramicronutrienți. Care este conținutul lor în organism? Ce se știe despre rolul lor în organismele vii?
Ultramicroelemente- acestea sunt elemente care sunt conținute în celulă în cantități neglijabile (concentrația fiecăruia nu depășește o milioneme de procent). Acestea includ uraniu, radiu, aur, argint, mercur, beriliu, arsen etc.
Arsenicul este clasificat ca elemente imunotoxice, esențiale condiționat. Se știe că arsenicul cu proteine (cisteină, glutamina), acid lipoic. Arsenicul afectează procesele oxidative din mitocondrii și participă la multe alte procese biologice importante, face parte din enzimele care protejează membranele celulelor noastre de oxidare și este necesar pentru funcționarea lor normală.
În organism, litiul promovează eliberarea de magneziu din „depozitele” celulare și inhibă transmiterea impulsurilor nervoase, reducând astfel. excitabilitatea sistemului nervos. litiul afectează și procesele neuroendocrine, metabolismul grăsimilor și carbohidraților.
Vanadiul este implicat în reglarea metabolismului carbohidraților și a sistemului cardiovascular și este, de asemenea, implicat în metabolismul țesuturilor osoase și dentare. Rolul fiziologic al majorității ultraelementelor nu a fost stabilit. Este posibil să lipsească deloc, iar apoi o parte din ultramicroelemente sunt pur și simplu impurități ale organismelor vii. Multe ultramicroelemente sunt toxice pentru oameni și animale în anumite concentrații, de exemplu, argint, titan, arsen etc.
Întrebarea 6. Dați exemple de endemisme biochimice cunoscute de dvs. Explicați motivele originii lor.
Endemic biochimic- Acestea sunt boli ale plantelor, animalelor și oamenilor asociate cu o deficiență sau un exces clar al oricărui element chimic din mediu. Ca urmare, se dezvoltă microelementoze sau alte tulburări. Deci, în multe regiuni ale țării noastre, cantitatea de iod din apă și sol este semnificativ redusă. Lipsa iodului duce la o scădere a sintezei hormonului tiroxină, glanda tiroidă, încercând să compenseze lipsa acestuia, crește (se dezvoltă gușă endemică). Alte exemple sunt deficitul de seleniu în solul unor regiuni din Mongolia, precum și un exces de mercur în apa unor râuri de munte din Chile și Ceylon. Există un exces de fluor în apa multor zone, ceea ce duce la boli dentare - fluoroză.
Una dintre formele de endemie biochimică poate fi considerată un exces de elemente radioactive în zona centralei nucleare de la Cernobîl și locurile supuse unei expuneri radio intense, de exemplu,
