Zloženie živej bunky zahŕňa rovnaké chemické prvky, ktoré sú súčasťou neživej prírody. Zo 104 prvkov periodického systému D. I. Mendelejeva sa 60 našlo v bunkách.

Sú rozdelené do troch skupín:

1. hlavnými prvkami sú kyslík, uhlík, vodík a dusík (98 % zloženia bunky);
2. prvky, ktoré tvoria desatiny a stotiny percenta – draslík, fosfor, síra, horčík, železo, chlór, vápnik, sodík (spolu 1,9 %);
3. všetky ostatné prvky prítomné v ešte menších množstvách sú stopové prvky.

Molekulové zloženie bunky je zložité a heterogénne. Samostatné zlúčeniny – voda a minerálne soli – sa nachádzajú aj v neživej prírode; ostatné - organické zlúčeniny: sacharidy, tuky, bielkoviny, nukleové kyseliny atď. - sú charakteristické len pre živé organizmy.

ANORGANICKÉ LÁTKY

Voda tvorí asi 80 % hmoty bunky; v mladých rýchlo rastúcich bunkách - až 95%, v starých - 60%.

Úloha vody v bunke je veľká.

Je hlavným médiom a rozpúšťadlom, zúčastňuje sa väčšiny chemických reakcií, pohybu látok, termoregulácie, tvorby bunkových štruktúr, určuje objem a elasticitu bunky. Väčšina látok vstupuje do tela a vylučuje sa z neho vo vodnom roztoku. Biologická úloha vody je určená špecifickosťou štruktúry: polaritou jej molekúl a schopnosťou vytvárať vodíkové väzby, vďaka čomu vznikajú komplexy viacerých molekúl vody. Ak je príťažlivá energia medzi molekulami vody menšia ako medzi molekulami vody a látkou, rozpúšťa sa vo vode. Takéto látky sa nazývajú hydrofilné (z gréckeho "hydro" - voda, "filé" - milujem). Ide o mnohé minerálne soli, bielkoviny, sacharidy atď. Ak je príťažlivá energia medzi molekulami vody väčšia ako príťažlivá energia medzi molekulami vody a látkou, sú takéto látky nerozpustné (alebo málo rozpustné), nazývajú sa hydrofóbne ( z gréckeho "phobos" - strach) - tuky, lipidy atď.

Minerálne soli vo vodných roztokoch bunky disociujú na katióny a anióny, čím poskytujú stabilné množstvo potrebných chemických prvkov a osmotický tlak. Z katiónov sú najdôležitejšie K +, Na +, Ca 2+, Mg +. Koncentrácia jednotlivých katiónov v bunke a v extracelulárnom prostredí nie je rovnaká. V živej bunke je koncentrácia K vysoká, Na + nízka a v krvnej plazme je naopak vysoká koncentrácia Na + a nízka K +. Je to spôsobené selektívnou priepustnosťou membrán. Rozdiel v koncentrácii iónov v bunke a prostredí zabezpečuje prúdenie vody z prostredia do bunky a absorpciu vody koreňmi rastlín. Nedostatok jednotlivých prvkov - Fe, P, Mg, Co, Zn - blokuje tvorbu nukleových kyselín, hemoglobínu, bielkovín a iných životne dôležitých látok a vedie k závažným ochoreniam. Anióny určujú stálosť prostredia pH buniek (neutrálne a mierne zásadité). Z aniónov sú najdôležitejšie HPO 4 2-, H 2 PO 4 -, Cl -, HCO 3 -

ORGANICKÉ LÁTKY

Organické látky v komplexe tvoria asi 20-30% bunkového zloženia.

Sacharidy- organické zlúčeniny pozostávajúce z uhlíka, vodíka a kyslíka. Delia sa na jednoduché – monosacharidy (z gréckeho „monos“ – jeden) a komplexné – polysacharidy (z gréckeho „poly“ – veľa).

Monosacharidy(ich všeobecný vzorec je C n H 2n O n) - bezfarebné látky s príjemnou sladkou chuťou, dobre rozpustné vo vode. Líšia sa počtom atómov uhlíka. Z monosacharidov sú najčastejšie hexózy (so 6 atómami C): glukóza, fruktóza (nachádza sa v ovocí, mede, krvi) a galaktóza (nachádza sa v mlieku). Z pentóz (s 5 atómami C) sú najčastejšie ribóza a deoxyribóza, ktoré sú súčasťou nukleových kyselín a ATP.

Polysacharidy sa vzťahuje na polyméry - zlúčeniny, v ktorých sa rovnaký monomér mnohokrát opakuje. Monoméry polysacharidov sú monosacharidy. Polysacharidy sú rozpustné vo vode a mnohé z nich majú sladkú chuť. Z nich sú najjednoduchšie disacharidy pozostávajúce z dvoch monosacharidov. Napríklad sacharóza sa skladá z glukózy a fruktózy; mliečny cukor – z glukózy a galaktózy. S nárastom počtu monomérov klesá rozpustnosť polysacharidov. Z polysacharidov s vysokou molekulovou hmotnosťou je u zvierat najrozšírenejší glykogén a v rastlinách škrob a vláknina (celulóza). Ten pozostáva zo 150-200 molekúl glukózy.

Sacharidy- hlavný zdroj energie pre všetky formy bunkovej činnosti (pohyb, biosyntéza, sekrécia atď.). Rozštiepením na najjednoduchšie produkty CO 2 a H 2 O sa z 1 g sacharidov uvoľní 17,6 kJ energie. Sacharidy plnia v rastlinách stavebnú funkciu (ich obaly sú tvorené celulózou) a úlohu rezervných látok (v rastlinách - škrob, u živočíchov - glykogén).

Lipidy- Ide o vo vode nerozpustné látky a tuky podobné tukom, pozostávajúce z glycerolu a mastných kyselín s vysokou molekulovou hmotnosťou. Živočíšne tuky sa nachádzajú v mlieku, mäse, podkožnom tkanive. Pri izbovej teplote sú to pevné látky. V rastlinách sa tuky nachádzajú v semenách, ovocí a iných orgánoch. Pri izbovej teplote sú to kvapaliny. Látky podobné tuku sú chemickou štruktúrou podobné tukom. V žĺtku vajec, mozgových bunkách a iných tkanivách je ich veľa.

Úloha lipidov je určená ich štruktúrnou funkciou. Tvoria bunkové membrány, ktoré svojou hydrofóbnosťou bránia premiešaniu obsahu bunky s okolím. Lipidy plnia energetickú funkciu. Rozštiepením na CO 2 a H 2 O sa z 1 g tuku uvoľní 38,9 kJ energie. Zle vedú teplo, hromadia sa v podkoží (a iných orgánoch a tkanivách), plnia ochrannú funkciu a úlohu rezervných látok.

Veveričky- najšpecifickejšie a najdôležitejšie pre telo. Patria medzi neperiodické polyméry. Na rozdiel od iných polymérov sa ich molekuly skladajú z podobných, ale neidentických monomérov – 20 rôznych aminokyselín.

Každá aminokyselina má svoj vlastný názov, špeciálnu štruktúru a vlastnosti. Ich všeobecný vzorec možno znázorniť nasledovne

Molekula aminokyseliny pozostáva zo špecifickej časti (radikál R) a časti, ktorá je rovnaká pre všetky aminokyseliny, vrátane aminoskupiny (-NH 2) so zásaditými vlastnosťami a karboxylovej skupiny (COOH) s kyslými vlastnosťami. Prítomnosť kyslých a zásaditých skupín v jednej molekule určuje ich vysokú reaktivitu. Prostredníctvom týchto skupín dochádza k spojeniu aminokyselín pri tvorbe polyméru - proteínu. V tomto prípade sa molekula vody uvoľní z aminoskupiny jednej aminokyseliny a karboxylu druhej a uvoľnené elektróny sa spoja za vzniku peptidovej väzby. Preto sa proteíny nazývajú polypeptidy.

Molekula proteínu je reťazec niekoľkých desiatok alebo stoviek aminokyselín.

Molekuly bielkovín sú obrovské, preto sa nazývajú makromolekuly. Proteíny, podobne ako aminokyseliny, sú vysoko reaktívne a sú schopné reagovať s kyselinami a zásadami. Líšia sa zložením, množstvom a sekvenciou aminokyselín (počet takýchto kombinácií 20 aminokyselín je takmer nekonečný). To vysvetľuje rozmanitosť bielkovín.

V štruktúre proteínových molekúl existujú štyri úrovne organizácie (59)

• Primárna štruktúra- polypeptidový reťazec aminokyselín spojených v určitej sekvencii kovalentnými (silnými) peptidovými väzbami.
• sekundárna štruktúra- polypeptidový reťazec stočený do tesnej špirály. V ňom vznikajú vodíkové väzby nízkej pevnosti medzi peptidovými väzbami susedných závitov (a iných atómov). Spoločne poskytujú pomerne pevnú štruktúru.
• Terciárna štruktúra je bizarná, ale špecifická konfigurácia pre každý proteín - globula. Držia ho pohromade slabé hydrofóbne väzby alebo kohézne sily medzi nepolárnymi radikálmi, ktoré sa nachádzajú v mnohých aminokyselinách. Vďaka svojej multiplicite poskytujú dostatočnú stabilitu makromolekuly proteínu a jeho pohyblivosť. Terciárnu štruktúru proteínov podporujú aj kovalentné väzby S - S (es - es), ktoré vznikajú medzi radikálmi cysteínu s obsahom síry, ktoré sú od seba vzdialené.
• Kvartérna štruktúra nie je typické pre všetky bielkoviny. Vyskytuje sa, keď sa niekoľko proteínových makromolekúl spojí a vytvorí komplexy. Napríklad hemoglobín v ľudskej krvi je komplexom štyroch makromolekúl tohto proteínu.

Táto zložitosť štruktúry proteínových molekúl je spojená s rôznymi funkciami, ktoré sú týmto biopolymérom vlastné. Štruktúra molekúl bielkovín však závisí od vlastností prostredia.

Porušenie prirodzenej štruktúry proteínu sa nazýva denaturácia. Môže sa vyskytnúť pod vplyvom vysokej teploty, chemikálií, energie žiarenia a iných faktorov. Pri slabom dopade sa rozpadne len kvartérna štruktúra, pri silnejšej terciárna a potom sekundárna a proteín zostáva vo forme primárnej štruktúry - polypeptidového reťazca.Tento proces je čiastočne reverzibilný, resp. denaturovaný proteín je schopný obnoviť svoju štruktúru.

Úloha bielkovín v živote buniek je obrovská.

Veveričky je stavebným materiálom tela. Podieľajú sa na stavbe obalu, organel a membrán bunky a jednotlivých tkanív (vlasy, cievy atď.). Mnohé proteíny pôsobia v bunke ako katalyzátory – enzýmy, ktoré zrýchľujú bunkové reakcie desiatky, stovky miliónov krát. Je známych asi tisíc enzýmov. Okrem bielkovín ich zloženie zahŕňa kovy Mg, Fe, Mn, vitamíny atď.

Každá reakcia je katalyzovaná vlastným špecifickým enzýmom. V tomto prípade nepôsobí celý enzým, ale určitá oblasť – aktívne centrum. Prilieha k podkladu ako kľúč k zámku. Enzýmy pôsobia pri určitej teplote a pH. Špeciálne kontraktilné proteíny zabezpečujú motorické funkcie buniek (pohyb bičíkov, nálevníkov, svalovú kontrakciu atď.). Samostatné proteíny (krvný hemoglobín) vykonávajú transportnú funkciu, dodávajú kyslík do všetkých orgánov a tkanív tela. Špecifické proteíny - protilátky - vykonávajú ochrannú funkciu, neutralizujú cudzie látky. Niektoré bielkoviny plnia energetickú funkciu. Rozložením na aminokyseliny a potom na ešte jednoduchšie látky uvoľní 1 g bielkovín 17,6 kJ energie.

Nukleové kyseliny(z latinského „nucleus“ – jadro) boli prvýkrát objavené v jadre. Sú dvoch typov - deoxyribonukleové kyseliny(DNA) a ribonukleové kyseliny(RNA). Ich biologická úloha je veľká, určujú syntézu bielkovín a prenos dedičnej informácie z jednej generácie na druhú.

Molekula DNA má zložitú štruktúru. Skladá sa z dvoch špirálovo stočených reťazí. Šírka dvojitej špirály je 2 nm 1, dĺžka je niekoľko desiatok a dokonca stoviek mikrónov (stovky alebo tisíckrát väčšia ako najväčšia molekula proteínu). DNA je polymér, ktorého monoméry sú nukleotidy - zlúčeniny pozostávajúce z molekuly kyseliny fosforečnej, sacharidu - deoxyribózy a dusíkatej bázy. Ich všeobecný vzorec je nasledujúci:

Kyselina fosforečná a sacharid sú rovnaké pre všetky nukleotidy a existujú štyri typy dusíkatých zásad: adenín, guanín, cytozín a tymín. Určujú názov zodpovedajúcich nukleotidov:

• adenyl (A),
• guanyl (G),
• cytosyl (C),
• tymidyl (T).

Každý reťazec DNA je polynukleotid pozostávajúci z niekoľkých desiatok tisíc nukleotidov. V ňom sú susedné nukleotidy spojené silnou kovalentnou väzbou medzi kyselinou fosforečnou a deoxyribózou.

Pri obrovskej veľkosti molekúl DNA môže byť kombinácia štyroch nukleotidov v nich nekonečne veľká.

Počas tvorby dvojzávitnice DNA sú dusíkaté bázy jedného vlákna usporiadané v presne definovanom poradí voči dusíkatým bázam druhého vlákna. Zároveň je T vždy proti A a iba C je proti G. Vysvetľuje to skutočnosť, že A a T, ako aj G a C si navzájom presne zodpovedajú, ako dve polovice rozbitého skla a sú doplnkové resp komplementárne(z gréckeho „doplniť“ – sčítanie) navzájom. Ak je známa sekvencia nukleotidov v jednom vlákne DNA, potom možno na základe princípu komplementarity stanoviť nukleotidy iného vlákna (pozri prílohu, úloha 1). Komplementárne nukleotidy sú spojené vodíkovými väzbami.

Medzi A a T sú dve väzby, medzi G a C - tri.

Zdvojenie molekuly DNA je jej unikátnou vlastnosťou, ktorá zabezpečuje prenos dedičnej informácie z materskej bunky do dcérskych buniek. Proces duplikácie DNA je tzv replikácia DNA. Vykonáva sa nasledovne. Krátko pred delením bunky sa molekula DNA rozvinie a jej dvojvlákno sa pôsobením enzýmu rozdelí z jedného konca na dva nezávislé reťazce. Na každej polovici voľných nukleotidov bunky je podľa princípu komplementarity vybudovaný druhý reťazec. Výsledkom je, že namiesto jednej molekuly DNA sa objavia dve úplne identické molekuly.

RNA- polymér podobný štruktúrou jednému vláknu DNA, ale oveľa menší. Monoméry RNA sú nukleotidy pozostávajúce z kyseliny fosforečnej, sacharidu (ribózy) a dusíkatej bázy. Tri dusíkaté bázy RNA – adenín, guanín a cytozín – zodpovedajú bázam DNA a štvrtá je odlišná. Namiesto tymínu obsahuje RNA uracil. K tvorbe polyméru RNA dochádza prostredníctvom kovalentných väzieb medzi ribózou a kyselinou fosforečnou susedných nukleotidov. Sú známe tri typy RNA: messenger RNA(i-RNA) prenáša informácie o štruktúre proteínu z molekuly DNA; transfer RNA(t-RNA) transportuje aminokyseliny do miesta syntézy bielkovín; ribozomálna RNA (rRNA) sa nachádza v ribozómoch a podieľa sa na syntéze bielkovín.

ATP- kyselina adenozíntrifosforečná je dôležitá organická zlúčenina. Štrukturálne ide o nukleotid. Skladá sa z dusíkatej bázy adenínu, sacharidu – ribózy a troch molekúl kyseliny fosforečnej. ATP je nestabilná štruktúra, pod vplyvom enzýmu sa väzba medzi „P“ a „O“ preruší, molekula kyseliny fosforečnej sa odštiepi a ATP prejde do

Ako už vieme, bunka sa skladá z organických a anorganických chemikálií. Hlavnými anorganickými látkami, ktoré tvoria bunku, sú soli a voda.

Voda ako súčasť života

Voda je dominantnou zložkou všetkých organizmov. Dôležité biologické funkcie vody sa uskutočňujú vďaka jedinečným vlastnostiam jej molekúl, najmä prítomnosti dipólov, ktoré umožňujú vytvárať vodíkové väzby medzi bunkami.

Vďaka molekulám vody v tele živých bytostí dochádza k procesom tepelnej stabilizácie a termoregulácie. Proces termoregulácie nastáva v dôsledku vysokej tepelnej kapacity molekúl vody: vonkajšie zmeny teploty neovplyvňujú zmeny teploty vo vnútri tela.

Vďaka vode si orgány ľudského tela zachovávajú svoju elasticitu. Voda je jednou z hlavných zložiek mazacích tekutín potrebných pre kĺby stavovcov alebo perikardiálny vak.

Je obsiahnutý v hliene, čo uľahčuje pohyb látok cez črevá. Voda je súčasťou žlče, sĺz a slín.

Soli a iné anorganické látky

Bunky živého organizmu okrem vody obsahujú také anorganické látky, ako sú kyseliny, zásady a soli. V živote organizmu sú najdôležitejšie Mg2+, H2PO4, K, CA2, Na, C1-. Slabé kyseliny zaručujú stabilné vnútorné prostredie buniek (mierne zásadité).

Koncentrácia iónov v medzibunkovej látke a vo vnútri bunky môže byť rôzna. Takže napríklad ióny Na + sú sústredené iba v medzibunkovej tekutine, zatiaľ čo K + sa nachádza výlučne v bunke.

Prudké zníženie alebo zvýšenie počtu určitých iónov v zložení bunky vedie nielen k jej dysfunkcii, ale aj k smrti. Napríklad pokles množstva Ca + v bunke spôsobuje kŕče vo vnútri bunky a jej ďalšiu smrť.

Niektoré anorganické látky často interagujú s tukmi, bielkovinami a sacharidmi. Pozoruhodným príkladom sú teda organické zlúčeniny s fosforom a sírou.

Síra, ktorá je súčasťou proteínových molekúl, je zodpovedná za tvorbu molekulárnych väzieb v tele. Vďaka syntéze fosforu a organických látok sa z molekúl bielkovín uvoľňuje energia.

Soli vápnika

Soli vápnika prispievajú k normálnemu vývoju kostného tkaniva, ako aj fungovaniu mozgu a miechy. Metabolizmus vápnika v tele sa uskutočňuje vďaka vitamínu D. Nadbytok alebo nedostatok vápenatých solí vedie k dysfunkcii tela.

Chemické zloženie rastlinných a živočíšnych buniek je veľmi podobné, čo naznačuje jednotu ich pôvodu. V bunkách sa našlo viac ako 80 chemických prvkov.

Chemické prvky prítomné v bunke sa delia na 3 veľké skupiny: makronutrienty, mezoelementy, mikroelementy.

Makronutrienty zahŕňajú uhlík, kyslík, vodík a dusík. Mesoelements sú síra, fosfor, draslík, vápnik, železo. Stopové prvky - zinok, jód, meď, mangán a iné.

Biologicky dôležité chemické prvky bunky:

dusík -štruktúrna zložka proteínov a NA.

Vodík- je súčasťou vody a všetkých biologických zlúčenín.

horčík- aktivuje prácu mnohých enzýmov; štruktúrna zložka chlorofylu.

Vápnik- hlavná zložka kostí a zubov.

železo- vstupuje do hemoglobínu.

jód- súčasť hormónu štítnej žľazy.

Látky bunky sú rozdelené na organické(bielkoviny, nukleové kyseliny, lipidy, sacharidy, ATP) a anorganické(voda a minerálne soli).

Voda tvorí až 80% hmoty bunky, hrá dôležitá úloha:

voda v bunke je rozpúšťadlo

· transportuje živiny;

S vodou sa z tela odstraňujú škodlivé látky;

vysoká tepelná kapacita vody;

Odparovanie vody pomáha ochladzovať živočíchy a rastliny.

Dodáva bunke elasticitu.

Minerály:

podieľať sa na udržiavaní homeostázy reguláciou prietoku vody do bunky;

Draslík a sodík zabezpečujú transport látok cez membránu a podieľajú sa na vzniku a vedení nervového vzruchu.

Minerálne soli, predovšetkým fosforečnany a uhličitany vápenaté, spôsobujú tvrdosť kostného tkaniva.

Vyriešte problém o genetike ľudskej krvi

Proteíny, ich úloha v organizme

Proteín- organické látky nachádzajúce sa vo všetkých bunkách, ktoré pozostávajú z monomérov.

Proteín- vysokomolekulárny neperiodický polymér.

Monomér je aminokyselina (20).

Aminokyseliny obsahujú aminoskupinu, karboxylovú skupinu a radikál. Aminokyseliny sú navzájom spojené a vytvárajú peptidovú väzbu. Proteíny sú mimoriadne rozmanité, napríklad v ľudskom tele je ich cez 10 miliónov.

Rozmanitosť bielkovín závisí od:

1. rozdielna sekvencia AK

2. podľa veľkosti

3. zo zloženia

Proteínové štruktúry

Primárna štruktúra proteínu - sekvencia aminokyselín spojených peptidovou väzbou (lineárna štruktúra).

Sekundárna štruktúra proteínu -špirálová štruktúra.

Terciárna štruktúra proteínu- globula (glomerulárna štruktúra).

Štruktúra kvartérneho proteínu- pozostáva z niekoľkých guľôčok. Charakteristické pre hemoglobín a chlorofyl.

Vlastnosti bielkovín

1. Komplementarita: schopnosť proteínu prispôsobiť sa tvaru inej látke ako kľúč od zámku.

2. Denaturácia: porušenie prirodzenej štruktúry proteínu (teplota, kyslosť, slanosť, pridanie iných látok atď.). Príklady denaturácie: zmena vlastností bielkovín pri varení vajec, prechod bielkovín z tekutého do tuhého stavu.

3. Renaturácia - obnova bielkovinovej štruktúry, ak nebola porušená primárna štruktúra.

Funkcie bielkovín

1. Stavba: tvorba všetkých bunkových membrán

2. Katalytické: proteíny sú katalyzátory; urýchliť chemické reakcie

3. Motor: aktín a myozín sú súčasťou svalových vlákien.

4. Transport: prenos látok do rôznych tkanív a orgánov tela (hemoglobín je bielkovina, ktorá je súčasťou červených krviniek)

5. Ochranné: protilátky, fibrinogén, trombín – proteíny podieľajúce sa na rozvoji imunity a zrážanlivosti krvi;

6. Energia: podieľať sa na výmenných reakciách plastov pri budovaní nových bielkovín.

7. Regulačné: úloha hormónu inzulínu v regulácii hladiny cukru v krvi.

8. Skladovanie: hromadenie bielkovín v tele ako rezervných živín, napríklad vo vajciach, mlieku, semenách rastlín.

Bunka nie je len stavebnou jednotkou všetkého živého, akousi tehlou života, ale aj malou biochemickou továrňou, v ktorej každým zlomkom sekundy prebiehajú rôzne premeny a reakcie. Takto vznikajú štruktúrne zložky potrebné pre život a rast organizmu: minerálne látky bunky, voda a organické zlúčeniny. Preto je veľmi dôležité vedieť, čo sa stane, ak jeden z nich nestačí. Akú úlohu hrajú rôzne zlúčeniny v živote týchto drobných, štrukturálnych častíc živých systémov, ktoré nie sú viditeľné voľným okom? Pokúsme sa pochopiť tento problém.

Klasifikácia bunkových látok

Všetky zlúčeniny, ktoré tvoria hmotu bunky, tvoria jej štruktúrne časti a sú zodpovedné za jej vývoj, výživu, dýchanie, plastický a normálny vývoj, možno rozdeliť do troch veľkých skupín. Ide o kategórie ako:

• organické;
• bunky (minerálne soli);
• voda.

Ten sa často označuje ako druhá skupina anorganických zložiek. Okrem týchto kategórií môžete určiť tie, ktoré sú tvorené ich kombináciou. Ide o kovy, ktoré tvoria molekulu organických zlúčenín (napríklad molekula hemoglobínu obsahujúca ión železa má bielkovinovú povahu).

Minerály bunky

Ak hovoríme konkrétne o minerálnych alebo anorganických zlúčeninách, ktoré tvoria každý živý organizmus, potom nie sú rovnaké ani v prírode, ani v kvantitatívnom obsahu. Preto majú svoju vlastnú klasifikáciu.

Všetky anorganické zlúčeniny možno rozdeliť do troch skupín.

1. Makronutrienty. Tie, ktorých obsah vo vnútri bunky je viac ako 0,02 % z celkovej hmotnosti anorganických látok. Príklady: uhlík, kyslík, vodík, dusík, horčík, vápnik, draslík, chlór, síra, fosfor, sodík.
2. Stopové prvky – menej ako 0,02 %. Patria sem: zinok, meď, chróm, selén, kobalt, mangán, fluór, nikel, vanád, jód, germánium.
3. Ultramikroelementy - obsah je menší ako 0,0000001%. Príklady: zlato, cézium, platina, striebro, ortuť a niektoré ďalšie.

Môžete tiež vyzdvihnúť niekoľko prvkov, ktoré sú organogénne, to znamená, že tvoria základ organických zlúčenín, z ktorých je postavené telo živého organizmu. Sú to prvky ako:

• vodík;
• dusík;
• uhlík;
• kyslík.

Budujú molekuly bielkovín (základ života), sacharidov, lipidov a iných látok. Minerály sú však zodpovedné aj za normálne fungovanie organizmu. Chemické zloženie bunky je vypočítané v desiatkach prvkov z periodickej tabuľky, ktoré sú kľúčom k úspešnému životu. Len asi 12 zo všetkých atómov vôbec nehrá rolu, alebo je to zanedbateľné a neskúmané.

Dôležité sú najmä niektoré soli, ktoré je potrebné prijímať s jedlom každý deň v dostatočnom množstve, aby nevznikli rôzne ochorenia. Pre rastliny je to napríklad sodík, pre ľudí a zvieratá sú to vápenaté soli, kuchynská soľ ako zdroj sodíka a chlóru atď.

Voda

Minerálne látky bunky sa spájajú s vodou do spoločnej skupiny, preto nemožno nehovoriť o jej význame. Akú úlohu hrá v tele živých bytostí? Obrovský. Na začiatku článku sme bunku prirovnali k biochemickej továrni. Všetky premeny látok, ktoré sa vyskytujú každú sekundu, sa teda uskutočňujú presne vo vodnom prostredí. Je to univerzálne rozpúšťadlo a médium pre chemické interakcie, syntézu a procesy rozpadu.

Okrem toho je voda súčasťou vnútorného prostredia:

• cytoplazma;
• bunková šťava v rastlinách;
• krv u zvierat a ľudí;
• moč;
• sliny iných biologických tekutín.

Dehydratácia znamená smrť pre všetky organizmy bez výnimky. Voda je životným prostredím pre veľkú rozmanitosť flóry a fauny. Preto je ťažké preceňovať význam tejto anorganickej látky, je skutočne nekonečne skvelá.

Makronutrienty a ich význam

Minerálne látky bunky pre jej normálnu prácu sú veľmi dôležité. V prvom rade sa to týka makroživín. Úloha každého z nich bola podrobne študovaná a už dlho stanovená. Ktoré atómy tvoria skupinu makroprvkov sme už vymenovali, takže sa nebudeme opakovať. Stručne načrtneme úlohu tých hlavných.

1. Vápnik. Jeho soli sú potrebné pre prísun Ca 2+ iónov do tela. Samotné ióny sa podieľajú na procesoch zastavenia a zrážania krvi, zabezpečujú exocytózu buniek, ako aj svalové kontrakcie vrátane srdcových kontrakcií. Nerozpustné soli sú základom pevných kostí a zubov zvierat a ľudí.
2. Draslík a sodík. Udržujte stav bunky, vytvorte sodíkovo-draslíkovú pumpu srdca.
3. Chlór – podieľa sa na zabezpečení elektroneutrality článku.
4. Fosfor, síra, dusík - sú zložkami mnohých organických zlúčenín a tiež sa podieľajú na práci svalov, zložení kostí.

Samozrejme, ak zvážime každý prvok podrobnejšie, potom sa dá veľa povedať o jeho prebytku v tele a o jeho nedostatku. Oboje je totiž škodlivé a vedie k chorobám rôzneho druhu.

stopové prvky

Veľká je aj úloha minerálov v bunke, ktoré patria do skupiny mikroelementov. Napriek tomu, že ich obsah je v bunke veľmi malý, bez nich nebude môcť dlho normálne fungovať. Najdôležitejšie zo všetkých vyššie uvedených atómov v tejto kategórii sú:

• zinok;
• meď;
• selén;
• fluór;
• kobalt.

Normálna hladina jódu je nevyhnutná pre udržanie funkcie štítnej žľazy a produkciu hormónov. Fluór potrebuje telo na posilnenie zubnej skloviny a rastliny - na udržanie elasticity a sýtej farby listov.

Zinok a meď sú prvky, ktoré tvoria mnohé enzýmy a vitamíny. Sú dôležitými účastníkmi procesov syntézy a výmeny plastov.

Selén je aktívnym účastníkom procesov regulácie, je nevyhnutným prvkom pre fungovanie endokrinného systému. Kobalt má iný názov - vitamín B 12 a všetky zlúčeniny tejto skupiny sú mimoriadne dôležité pre imunitný systém.

Preto funkcie minerálnych látok v bunke, ktoré sú tvorené mikroelementmi, nie sú menšie ako tie, ktoré vykonávajú makroštruktúry. Preto je dôležité konzumovať oboje v dostatočnom množstve.

Ultramikroelementy

Minerálne látky bunky, ktoré sú tvorené ultramikroelementmi, nezohrávajú takú významnú úlohu ako tie vyššie uvedené. Ich dlhodobý nedostatok však môže viesť k rozvoju veľmi nepríjemných a niekedy aj veľmi nebezpečných následkov pre zdravie.

Do tejto skupiny patrí napríklad aj selén. Jeho dlhodobý nedostatok vyvoláva vznik rakovinových nádorov. Preto sa považuje za nevyhnutný. Ale zlato a striebro sú kovy, ktoré majú negatívny vplyv na baktérie, ničia ich. Preto vo vnútri buniek hrajú baktericídnu úlohu.

Vo všeobecnosti však treba povedať, že funkcie ultramikroelementov vedci zatiaľ úplne nezverejnili a ich význam zostáva nejasný.

Kovy a organické látky

Mnohé kovy sú súčasťou organických molekúl. Napríklad horčík je koenzýmom chlorofylu, ktorý je nevyhnutný pre fotosyntézu rastlín. Železo je súčasťou molekuly hemoglobínu, bez ktorého nie je možné dýchať. Meď, zinok, mangán a iné sú súčasťou molekúl enzýmov, vitamínov a hormónov.

Je zrejmé, že všetky tieto zlúčeniny sú pre telo dôležité. Nedá sa ich úplne pripísať minerálnym, no aj tak to čiastočne nasleduje.

Minerálne látky bunky a ich význam: stupeň 5, tabuľka

Aby sme zhrnuli, čo sme povedali počas článku, zostavíme všeobecnú tabuľku, v ktorej budeme odrážať, aké minerálne zlúčeniny sú a prečo sú potrebné. Môžete to využiť pri vysvetľovaní tejto témy školákom napríklad v piatom ročníku.

Minerálne látky bunky a ich význam sa tak naučia školáci v rámci hlavného stupňa vzdelávania.

Dôsledky nedostatku minerálnych zlúčenín

Keď hovoríme, že úloha minerálov v bunke je dôležitá, musíme uviesť príklady, ktoré túto skutočnosť dokazujú.

Uvádzame niektoré choroby, ktoré sa vyvíjajú s nedostatkom alebo nadbytkom ktorejkoľvek zo zlúčenín uvedených v priebehu článku.

1. Hypertenzia.
2. Ischémia, srdcové zlyhanie.
3. Struma a iné ochorenia štítnej žľazy (Basedowova choroba a iné).
4. Anémia.
5. Nesprávny rast a vývoj.
6. Rakovinové nádory.
7. Fluoróza a kaz.
8. Choroby krvi.
9. Porucha svalového a nervového systému.
10. Poruchy trávenia.

Samozrejme, toto nie je úplný zoznam. Preto je potrebné starostlivo sledovať, či je denná strava správna a vyvážená.

Lekcia č. 2

Téma lekcie : Anorganické látky bunky.

Účel lekcie: prehĺbiť poznatky o anorganických látkach bunky.

Ciele lekcie:

Vzdelávacie: Zvážte štrukturálne vlastnosti molekúl vody v súvislosti s jej najdôležitejšou úlohou v živote bunky, odhaľte úlohu vody a minerálnych solí v živote živých organizmov;

vyvíja sa: Pokračovať v rozvoji logického myslenia študentov, pokračovať vo formovaní zručností pracovať s rôznymi zdrojmi informácií;

Vzdelávacie: Pokračovať vo formovaní vedeckého svetonázoru, vo výchove biologicky gramotnej osobnosti; formovanie a rozvoj morálnych a ideologických základov jednotlivca; pokračovať vo formovaní ekologického vedomia, výchovy k láske k prírode;

Vybavenie: multimediálna aplikácia pre učebnicu, projektor, počítač, karty úloh,schéma "Prvky. Látky bunky". Skúmavky, kadička, ľad, liehová lampa, kuchynská soľ, etylalkohol, sacharóza, rastlinný olej.

Základné pojmy: dipól, hydrofilnosť, hydrofóbnosť, katióny, anióny.

Typ lekcie : kombinovaný

Vyučovacie metódy: reprodukčný, čiastočne prieskumný, experimentálny.

Študenti musia:

Vedieť hlavné chemické prvky a zlúčeniny, ktoré tvoria bunku;

Byť schopný vysvetliť význam anorganických látok v životných procesoch.

Štruktúra lekcie

1. Organizačný moment

Pozdrav, príprava do práce.

Na začiatku a na konci hodiny je psychická rozcvička. Jeho účelom je zistiť emocionálny stav študentov. Každý žiak dostane tanier so šiestimi tvárami – stupnicu na určenie emočného stavu (obr. 1). Každý žiak si dá pod tvár kliešťa, ktorého výraz odráža jeho náladu.

2. Kontrola vedomostí žiakov

Test „Chemické zloženie článku“ (príloha)

3. Stanovenie cieľov a motivácia

„Vodu! Nemáš chuť, farbu, vôňu, nedá sa opísať. Človek si ťa užíva, nerozumie tomu, čo naozaj si. Nemôžete povedať, že ste pre život nevyhnutný, ste život sám. Všade a všade dávate pocit blaženosti, ktorý nedokáže pochopiť žiadny z našich zmyslov. Vraciaš nám silu. Tvoje milosrdenstvo oživuje vyschnuté pramene našich sŕdc. Ste najväčším bohatstvom na svete. Si bohatstvo, ktoré sa dá ľahko vystrašiť, ale dávaš nám také jednoduché a vzácne šťastie, “tento nadšený hymnus na vodu napísal francúzsky spisovateľ a pilot Antoine de Saint-Exupery, ktorý musel zažiť návaly smädu. v horúcej púšti.

Týmito úžasnými slovami začíname lekciu, ktorej účelom je rozšíriť chápanie vody – látky, ktorá vytvorila našu planétu.

1. Aktualizovať

Aký význam má voda v živote človeka?

(Odpovede študentov o význame vody v živote človeka 0

1. Prezentácia nového materiálu.

Voda je najbežnejšou anorganickou látkou v živých organizmoch, jej základnou zložkou, životným prostredím mnohých organizmov a hlavným rozpúšťadlom bunky.

Riadky básne M. Dudnika:

Hovorí sa, že osemdesiat percent vody tvorí človek,

Z vody, pridám, jeho rodné rieky,

Z vody, dodám, dažde, ktoré mu dali piť,

Z vody, pridám, z prastarej vody prameňov,

Z ktorých pili dedovia a pradedovia.

Príklady obsahu vody v rôznych bunkách tela:

V tele mladého človeka alebo zvieraťa - 80% bunkovej hmoty;

V bunkách starého organizmu - 60%

V mozgu - 85%;

V bunkách zubnej skloviny - 10-15%.

Pri strate 20% vody človek zomrie.

Zvážte štruktúru molekuly vody:

H2O - molekulový vzorec,

Н–О–Н – štruktúrny vzorec,

Molekula vody má uhlovú štruktúru: je to rovnoramenný trojuholník s vrcholovým uhlom 104,5°.

Molekulová hmotnosť vody v parnom stave je 18 g/mol. Molekulová hmotnosť kvapalnej vody je však vyššia. To naznačuje, že v kvapalnej vode existuje spojenie molekúl spôsobené vodíkovými väzbami.

Aká je úloha vody v bunke?

V dôsledku vysokej polarity molekúl je voda rozpúšťadlom iných polárnych zlúčenín, ktoré nemajú rovnakú hodnotu. Vo vode sa rozpúšťa viac látok ako v akejkoľvek inej kvapaline. Preto vo vodnom prostredí bunky prebiehajú mnohé chemické reakcie. Voda rozpúšťa produkty metabolizmu a odvádza ich z bunky a tela ako celku.

Voda má vysokú tepelnú kapacitu, t.j. schopnosť absorbovať teplo. Pri minimálnej zmene vlastnej teploty sa uvoľňuje alebo absorbuje značné množstvo tepla. Vďaka tomu chráni bunku pred náhlymi zmenami teploty. Keďže na odparovanie vody sa spotrebuje veľa tepla, vyparovaním vody sa organizmy môžu chrániť pred prehriatím (napríklad pri potení).

Voda má vysokú tepelnú vodivosť. Táto vlastnosť vytvára schopnosť rovnomerne rozdeľovať teplo medzi tkanivá tela.

Voda je jednou z hlavných látok prírody, bez ktorej nie je možný rozvoj organického sveta rastlín, zvierat a ľudí. Kde je, tam je život.

Ukážka skúseností. Vytvorte so študentmi tabuľku.

a) Vo vode rozpustite tieto látky: kuchynská soľ, etylalkohol, sacharóza, rastlinný olej.

Prečo sa niektoré látky rozpúšťajú vo vode a iné nie?

Uvádza sa pojem hydrofilné a hydrofóbne látky.

Hydrofilné látky sú látky, ktoré sú vysoko rozpustné vo vode.

Hydrofóbne látky sú látky, ktoré sú zle rozpustné vo vode.

b) Vhoďte kúsok ľadu do pohára s vodou.

Čo môžete povedať o hustote vody a ľadu?

Pomocou učebnice v skupinách je potrebné vyplniť tabuľku „Minerálne soli“. V závere práce je diskusia o údajoch zapísaných v tabuľke.

Pufrovanie - schopnosť bunky udržiavať relatívnu stálosť slabo alkalického prostredia.

1. Konsolidácia študovaného materiálu.

Riešenie biologických problémov v skupinách.

Úloha 1.

Pri niektorých ochoreniach sa do krvi vstrekuje 0,85% roztok kuchynskej soli, nazývaný fyziologický roztok. Vypočítajte: a) koľko gramov vody a soli musíte prijať, aby ste získali 5 kg fyziologického roztoku; b) koľko gramov soli sa zavedie do tela pri infúzii 400 g fyziologického roztoku.

Úloha 2.

V lekárskej praxi sa na umývanie rán a kloktanie používa 0,5% roztok manganistanu draselného. Aký objem nasýteného roztoku (obsahujúceho 6,4 g tejto soli v 100 g vody) a čistej vody treba odobrať na prípravu 1 litra 0,5 % roztoku (ρ = 1 g/cm 3 ).

Cvičenie.

Napíšte cinquain tému: voda

1. Domáca úloha: bod 2.3

Nájdite v literárnych dielach príklady opisu vlastností a kvalít vody, jej biologického významu.

Schéma "Prvky. Látky bunky"

Referenčná osnova pre lekciu