Ikke organisk stof, inkluderet i cellen

Formålet med lektionen: studere den kemiske sammensætning af cellen, identificere de uorganiske stoffers rolle.

Lektionens mål:

pædagogisk: vise mangfoldighed kemiske elementer og forbindelser, der udgør levende organismer, deres betydning i livets proces;

udvikler: fortsætte med at udvikle færdigheder og evner selvstændigt arbejde med en lærebog, evnen til at fremhæve hovedpunkterne, formulere konklusioner;

pædagogisk: opdyrke en ansvarlig holdning til at løse pålagte opgaver.

Udstyr: multimedieprojektor, præsentation, Uddel.

Lektionsplan

I. Organisatorisk øjeblik.

Vær hilset; – forberede publikum til arbejde; – tilgængelighed af studerende.

II. Motivation til læringsaktiviteter.

– Her er et sæt ord: kobber, proteiner, jern, kulhydrater, fedtstoffer, vitaminer, magnesium, guld, svovl, calcium, fosfor.

– Hvilke to grupper kan disse ord opdeles i efter deres betydning? Forklar dit svar. (Økologisk og uorganisk; kemiske stoffer og kemiske elementer).

– Hvor mange af jer kan nævne bestemte stoffers eller grundstoffers rolle i levende organismers liv?

– Sæt mål og mål for vores lektion, baseret på titlen på emnet.

III. Præsentation af nyt materiale.

Præsentation. Præsentationen indeholder 3 lektioner om dette emne. Vi begynder at arbejde med nøglens andet slide: følg hyperlinket til den rigtige lektion.

3. slide: samtale i henhold til skemaet "Indhold af kemiske elementer i den menneskelige krop.":

– Cellen indeholder omkring 80 forskellige kemiske grundstoffer, som findes i livløse genstande. Hvad betyder det? (om fællesheden af ​​levende og livløs natur). 27 elementer opfylder visse funktioner, resten kommer ind i kroppen med mad, vand og luft.

– Nævn hvilke kemiske grundstoffer og i hvilke mængder er indeholdt i menneskekroppen?

– Alle kemiske forbindelser, der findes i levende organismer, er opdelt i grupper.

– Lav ved hjælp af tabellen et diagram "De vigtigste grupper af kemiske grundstoffer i naturen" (se tabel "Elementer, der udgør cellerne i levende organismer", se tabel 1 ). Ilt, brint, kulstof, nitrogen, svovl og fosfor er nødvendige komponenter molekyler af biologiske polymerer (proteiner, nukleinsyrer), kaldes de ofte for bioelementer.

Ordning

Slide 5: Begynd at udfylde tabellen - referenceoversigt i din notesbog (denne tabel vil blive suppleret i efterfølgende lektioner, se tabel 2 ).

- Af alle kemiske forbindelser indeholdt i levende organismer udgør vand 75-85 % af kropsvægten.

– Hvorfor er der brug for denne mængde vand? Hvilke funktioner udfører vand i en levende organisme?

– Du ved allerede, at struktur og funktioner hænger sammen. Lad os se nærmere på strukturen af ​​vandmolekylet for at finde ud af, hvorfor vand har disse egenskaber. Mens du forklarer, udfylder du et understøttende resumé i din notesbog (se slide 5).

Slides 6 – 7 demonstrere de strukturelle træk ved vandmolekylet og dets egenskaber.

- Fra blandt ikke organiske forbindelser, som er en del af organismer, højeste værdi har salte mineralske syrer og de tilsvarende kationer og anioner. Selvom menneskers og dyrs behov for mineraler er udtrykt i titusinder og endda tusindedele af et gram, er fraværet af biologisk vigtige elementer fører til alvorlige sygdomme.

– Udfyld tabellen, kolonne "Mineralsalte", ved hjælp af lærebogsmaterialet s. 104 – 107. ( Slide 8 Klik på hyperlinket for at kontrollere det færdige arbejde).

– Giv eksempler, der beviser mineralsaltes rolle i levende organismers liv.

IV. Konsoliderer nyt materiale:

flere elever (hvor mange computere er der i klasseværelset) tager en interaktiv test 1 " Uorganiske stoffer celler";

resten gør opgaver til træning af tænkning og evnen til at drage konklusioner(Uddel) :

Der er en vis sammenhæng mellem de to første udtryk. Der er samme sammenhæng mellem det fjerde og et af begreberne nedenfor. Find det:

1. Jod: skjoldbruskkirtel = fluorid: __________________

a) Bugspytkirtel b) tandemalje c) nukleinsyre d) binyrer

2. Jern: hæmoglobin = __________: klorofyl:

a) kobolt b) kobber c) jod d) magnesium

3. Udfør digital diktering"Molekyler". 1. Hydrogenbindinger er de svageste bindinger i et molekyle (1). 2. Struktur og sammensætning er en og samme (0). 3. Sammensætning bestemmer altid struktur (0). 4. Et molekyles sammensætning og struktur bestemmer dets egenskaber (1). 5. Vandmolekylernes polaritet forklarer dets evne til langsomt at varme op og køle ned (0). 6. Iltatomet i et vandmolekyle bærer en positiv ladning. (0)

V. Lektionsoversigt.

– Har du opfyldt målene og målene for lektionen? Hvilke nye ting opdagede du i denne lektion?

Litteratur:

Biologi. 9. klasse: lektionsplaner baseret på lærebogen af ​​S.G. Mamontov, V.B. Zakharov, N.I. Sonin / forfatter. – komp. M.M.Gumenyuk. Volgograd: Lærer, 2006.

Lerner G.I. Generel biologi. Lektionsprøver og opgaver. 10 – 11 klassetrin/ – M.: Akvarium, 1998.

Mamontov S.G., Zakharov V.B., Sonin N.I. Biologi. Generelle mønstre. 9. klasse: Lærebog. til almen uddannelse lærebog virksomheder. – M.: Bustard, 2000.

CD digitalt sæt pædagogiske ressourcer til lærebogen Teremov A.V., Petrosova R.A., Nikishov A.I. Biologi. Generelle livsmønstre: 9. klasse. humanit udg. VLADOS Center, 2003. Physikon LLC, 2007.

Lærebog for klasse 10-11

Afsnit I. Celle - en enhed af levende ting
Kapitel I. Cellens kemiske sammensætning

Levende organismer indeholder et stort antal kemiske grundstoffer. De danner to klasser af forbindelser - organiske og uorganiske. Kemiske forbindelser, hvis struktur er baseret på kulstofatomer, udgør kendetegn i live. Disse forbindelser kaldes organiske. Organiske forbindelser er ekstremt forskellige, men kun fire klasser har universelle biologisk betydning: proteiner, nukleinsyrer, kulhydrater og lipider.

§ 1. Uorganiske forbindelser

Biologisk vigtige kemiske grundstoffer. Af de mere end 100 kemiske grundstoffer, vi kender, indgår omkring 80 i levende organismer, og kun 24 ved, hvilke funktioner de udfører i cellen. Sættet af disse elementer er ikke tilfældigt. Livet opstod i verdenshavets farvande, og levende organismer består primært af de grundstoffer, der danner forbindelser, der er letopløselige i vand. De fleste af disse elementer er lette; deres ejendommelighed er evnen til at danne stærke (kovalente) bindinger og danne mange forskellige komplekse molekyler.

Som en del af celler menneskelige legeme Ilt (mere end 60%), kulstof (ca. 20%) og brint (ca. 10%) dominerer. Nitrogen, calcium, fosfor, klor, kalium, svovl, natrium, magnesium tilsammen udgør omkring 5 %. De resterende 13 elementer udgør ikke mere end 0,1 %. De fleste dyrs celler har en lignende grundstofsammensætning; Kun planters og mikroorganismers celler adskiller sig. Selv de elementer, der er indeholdt i celler i ubetydelige mængder, kan ikke erstattes af noget og er absolut nødvendige for livet. Jodindholdet i celler overstiger således ikke 0,01%. Men hvis der mangler det i jorden (på grund af dette og i madvarer) børns vækst og udvikling er forsinket. Kobberindholdet i dyreceller overstiger ikke 0,0002%. Men med mangel på kobber i jorden (derfor i planter) opstår der massive sygdomme hos husdyr.

Betydningen af ​​grundelementcellen er givet i slutningen af ​​dette afsnit.

Uorganiske (mineralske) forbindelser. Levende celler indeholder en række relativt enkle forbindelser, som også findes i livløs natur- i mineraler, naturlige farvande. Disse er uorganiske forbindelser.

Vand er et af de mest udbredte stoffer på Jorden. Hun dækker mest jordens overflade. Næsten alle levende ting består primært af vand. Hos mennesker varierer vandindholdet i organer og væv fra 20 % (i knoglevæv) til 85 % (i hjernen). Omkring 2/3 af en persons masse er vand, i en vandmands krop er op til 95% vand, selv i tørre plantefrø er vand 10-12%.

Vand har nogle unikke egenskaber. Disse egenskaber er så vigtige for levende organismer, at det er umuligt at forestille sig livet uden denne forbindelse af brint og ilt.

Vandets unikke egenskaber bestemmes af strukturen af ​​dets molekyler. I et vandmolekyle er et oxygenatom kovalent bundet til to hydrogenatomer (fig. 1). Vandmolekylet er polært (dipol). Positive afgifter koncentreret ved brintatomer, da oxygen er mere elektronegativt end brint.

Ris. 1. Dannelse af hydrogenbindinger i vand

Det negativt ladede oxygenatom i et vandmolekyle tiltrækkes af det positivt ladede hydrogenatom i et andet molekyle for at danne en hydrogenbinding (figur 1).

Styrken af ​​en brintbinding er cirka 15-20 gange svagere end en kovalent binding. Derfor brydes brintbindingen let, hvilket for eksempel observeres under fordampning af vand. På grund af termisk bevægelse molekyler i vand, nogle brintbindinger brydes, andre dannes.

I flydende vand er molekylerne således mobile, hvilket er vigtigt for metaboliske processer. Vandmolekyler trænger let igennem cellemembraner.

På grund af den høje polaritet af dets molekyler er vand et opløsningsmiddel for andre polære forbindelser. Flere stoffer opløses i vand end i nogen anden væske. Det er derfor i vandmiljø celler bar mange kemiske reaktioner. Vand opløser stofskifteprodukter og fjerner dem fra cellen og kroppen som helhed.

Vand har høj varmekapacitet, dvs. evnen til at absorbere varme med en minimal ændring i sin egen temperatur. Takket være dette beskytter det cellen mod pludselige ændringer temperatur. Da der forbruges meget varme til at fordampe vand, kan organismer ved at fordampe vand beskytte sig mod overophedning (f.eks. når de sveder).

Vand har høj varmeledningsevne. Denne ejendom gør det muligt ensartet fordeling varme mellem kropsvæv.

Vand tjener som opløsningsmiddel til "smøremidler", som er nødvendige overalt, hvor der er gnidningsoverflader (f.eks. i samlinger).

Vand har maksimal tæthed ved 4°C. Derfor er is, som har en lavere tæthed, lettere end vand og flyder på overfladen, hvilket beskytter reservoiret mod at fryse.

I forhold til vand er alle cellestoffer opdelt i to grupper: hydrofile - " vandelskere"og hydrofobisk - "bange for vand" (fra det græske "hydro" - vand, "phileo" - til kærlighed og "phobos" - frygt).

Hydrofile stoffer omfatter stoffer, der er meget opløselige i vand. Disse er salte, sukkerarter, aminosyrer. Hydrofobe stoffer er tværtimod praktisk talt uopløselige i vand. Disse omfatter for eksempel fedtstoffer.

Celleoverflader, der adskiller cellen fra ydre miljø, og nogle andre strukturer består af vanduopløselige (hydrofobe) forbindelser. Takket være dette opretholdes cellens strukturelle integritet. En celle kan billedligt repræsenteres som et kar med vand, hvor der sker biokemiske reaktioner, der sikrer liv. Væggene i denne beholder er uopløselige i vand. Imidlertid er de i stand til selektivt at gennemtrænge vandopløselige forbindelser.

Ud over vand skal vi blandt cellens uorganiske stoffer nævne salte, som er ioniske forbindelser. De er dannet af kationer af kalium, natrium, magnesium og andre metaller og anioner af saltsyre, kulsyre, svovlsyre og fosforsyre. Når sådanne salte dissocierer, opstår kationer (K+, Na+, Ca 2+, Mg 2+ osv.) og anioner (CI -, HCO 3 -, HS0 4 - osv.) i opløsninger. Koncentrationen af ​​ioner på den ydre overflade af cellen adskiller sig fra deres koncentration på indre overflade. Et andet nummer kalium- og natriumioner på cellens indre og ydre overflader skaber en ladningsforskel over membranen. På den ydre overflade celle membran en meget høj koncentration af natriumioner, og på den indre overflade en meget høj koncentration af kaliumioner og en lav koncentration af natrium. Som følge heraf dannes en potentiel forskel mellem cellemembranens indre og ydre overflade, hvilket forårsager overførsel af excitation langs en nerve eller muskel.

Calcium- og magnesiumioner er aktivatorer af mange enzymer, og hvis de er mangelfulde, forringes vitale funktioner. vigtige processer i celler. Række vigtige funktioner udføres i levende organismer uorganiske syrer og deres salte. Saltsyre skaber et surt miljø i maven på dyr og mennesker og i specielle organer hos insektædende planter, hvilket fremskynder fordøjelsen af ​​fødevareproteiner. Fosforsyrerester (H 3 P0 4), der forbinder en række enzymatiske og andre celleproteiner, ændrer deres fysiologiske aktivitet. Rester af svovlsyre, der forbinder fremmede stoffer, der er uopløselige i vand, giver dem opløselighed og bidrager dermed til deres fjernelse fra celler og organismer. Natrium- og kaliumsalte af salpetersyre og fosforsyre, calciumsalt af svovlsyre tjener som vigtige komponenter i planternes mineralernæring; de påføres jorden som gødning til at fodre planter. Betydningen af ​​kemiske elementer for en celle er givet mere detaljeret nedenfor.

Biologisk vigtige kemiske elementer i cellen

1. Hvad er biologisk rolle vand i buret?
2. Hvilke ioner er indeholdt i cellen? Hvad er deres biologiske rolle?
3. Hvilken rolle spiller kationerne i cellen?

Cellen indeholder omkring 70 elementer Periodiske system Mendeleevs elementer, og 24 af dem er til stede i alle typer celler. Alle elementer, der er til stede i cellen, opdeles, afhængigt af deres indhold i cellen, i grupper:

• makronæringsstoffer– H, O, N, C,. Mg, Na, Ca, Fe, K, P, Cl, S;
• mikroelementer– B, Ni, Cu, Co, Zn, Mb osv.;
• ultramikroelementer– U, Ra, Au, Pb, Hg, Se osv.

• organogener(ilt, brint, kulstof, nitrogen),
• makroelementer,
• mikroelementer.

Molekyler, der udgør en celle uorganisk Og økologisk forbindelser.

Cellens uorganiske forbindelser – vand Og uorganisk ioner.
Vand- cellens vigtigste uorganiske stof. Alle biokemiske reaktioner forekommer i vandige opløsninger. Vandmolekylet har en ikke-lineær rumlig struktur og har polaritet. Der dannes brintbindinger mellem individuelle vandmolekyler, som bestemmer de fysiske og Kemiske egenskaber vand.

Vands fysiske egenskaber	Implikationer for biologiske processer
Høj varmekapacitet (pga. brintbindinger mellem molekyler) og termisk ledningsevne (pga små størrelser molekyler)	Transpiration Svedende Periodisk nedbør
Gennemsigtighed i det synlige spektrum	Meget produktive biocenoser af damme, søer, floder (på grund af muligheden for fotosyntese på lavt dybde)
Næsten fuldstændig inkompressibilitet (på grund af intermolekylære kohæsionskræfter)	Vedligeholdelse af organismers form: formen på planters saftige organer, urternes position i rummet, det hydrostatiske skelet rundorme, vandmænd, fostervand støtter og beskytter pattedyrsfosteret
Molekylær mobilitet (på grund af svage hydrogenbindinger)	Osmose: strømmen af ​​vand fra jorden; plasmolyse
Viskositet (brintbindinger)	Smørende egenskaber: synovialvæske i led, pleuravæske
Opløsningsmiddel (molekylær polaritet)	Blod, vævsvæske, lymfe, mavesaft, spyt, hos dyr; cellesaft i planter; akvatiske organismer bruger ilt opløst i vand
Evnen til at danne en hydreringsskal omkring makromolekyler (på grund af molekylernes polaritet)	Dispersivt medium i kolloide system cytoplasma
Optimal til biologiske systemer betydning af kræfter overfladespænding(på grund af intermolekylære kohæsionskræfter)	Vandige opløsninger er et middel til at transportere stoffer i kroppen
Ekspansion ved frysning (på grund af dannelsen af ​​et maksimalt antal på 4 hydrogenbindinger af hvert molekyle)	Is er lettere end vand og fungerer som en varmeisolator i reservoirer.

Uorganiske ioner:
kationer K+, Na+, Ca2+, Mg2+ og anioner Cl–, NO3-, PO4 2-, CO32-, HPO42-.

Forskellen mellem antallet af kationer og anioner (Nа + , TIL + , Cl-) på overfladen og inde i cellen sikrer forekomsten af ​​et aktionspotentiale, som ligger til grund nervøsitet og muskelstimulering.
Fosforsyreanioner skaber fosfatbuffersystem, opretholdelse af pH i kroppens intracellulære miljø på et niveau på 6-9.
Kulsyre og dens anioner skaber bikarbonatbuffersystem og opretholde pH i det ekstracellulære miljø (blodplasma) på et niveau på 7-4.
Nitrogenforbindelser tjener kilde mineralernæring, proteinsyntese, nukleinsyrer.
Fosforatomer er en del af nukleinsyrer, fosfolipider, såvel som knoglerne hos hvirveldyr og det kitinøse dække af leddyr.
Calciumioner er en del af knoglernes substans; de er også nødvendige for muskelsammentrækning og blodpropper.

Bord. Makroelementers rolle på det cellulære og organismemæssige niveau af organisation.

Bord.

Tematiske opgaver

Del A

A1. Vandets polaritet bestemmer dets evne
1) lede varme
3) opløs natriumchlorid
2) absorbere varme
4) opløs glycerin

A2. Børn med rakitis bør have medicin indeholdende
1) jern
2) kalium
3) calcium
4) zink

A3. Udføre nerveimpuls leveret af ioner:
1) kalium og natrium
2) fosfor og nitrogen
3) jern og kobber
4) ilt og klor

A4. Svage bånd mellem vandmolekyler i dens flydende fase kaldes:
1) kovalent
2) hydrofobisk
3) brint
4) hydrofil

A5. Hæmoglobin indeholder
1) fosfor
2) jern
3) svovl
4) magnesium

A6. Vælg en gruppe kemiske grundstoffer, der nødvendigvis indgår i proteiner
1) Na, K, O, S
2) N, P, C, Cl
3) C, S, Fe, O
4) C, H, O, N

A7. Til patienter med hypofunktion skjoldbruskkirtlen give medicin indeholdende
1) jod
2) jern
3) fosfor
4) natrium

Del B

I 1. Vælg funktionerne for vand i buret
1) energi
2) enzymatisk
3) transport
4) byggeri
5) smøring
6) termoregulerende

AT 2. Vælg kun fysiske egenskaber vand
1) evne til at dissociere
2) hydrolyse af salte
3) tæthed
4) varmeledningsevne
5) elektrisk ledningsevne
6) elektrondonation

Del C

C1. Hvilke fysiske egenskaber ved vand bestemmer dets biologiske betydning?

En celle er en elementær enhed af en levende ting, der besidder alle en organismes egenskaber: evnen til at reproducere, vokse, udveksle stoffer og energi med miljøet, irritabilitet og konstant kemisk produktion.
Makroelementer er elementer, hvis mængde i en celle er op til 0,001% af kropsvægten. Eksempler er oxygen, kulstof, nitrogen, fosfor, brint, svovl, jern, natrium, calcium osv.
Mikroelementer er grundstoffer, hvis mængde i en celle varierer fra 0,001 % til 0,000001 % af kropsvægten. Eksempler er bor, kobber, kobolt, zink, jod osv.
Ultramikroelementer er grundstoffer, hvis indhold i en celle ikke overstiger 0,000001 % af kropsvægten. Eksempler er guld, kviksølv, cæsium, selen osv.

2. Lav et diagram over "Cellestoffer".

3. Hvad står der? videnskabelig kendsgerning ligheder mellem den elementære kemiske sammensætning af levende og ikke-levende natur?
Dette indikerer fællesligheden mellem levende og livløs natur.

Uorganiske stoffer. Vands og mineralers rolle i cellelivet.
1. Giv definitioner af begreber.
Uorganiske stoffer er vand, mineralsalte, syrer, anioner og kationer, der findes i både levende og ikke-levende organismer.
Vand er et af de mest almindelige uorganiske stoffer i naturen, hvis molekyle består af to brintatomer og et oxygenatom.

2. Tegn et diagram over "vandets struktur".

3. Hvilke strukturelle træk ved vandmolekyler giver det unikke egenskaber, uden hvilken livet er umuligt?
Vandmolekylets struktur er dannet af to brintatomer og et oxygenatom, som danner en dipol, det vil sige, at vand har to polariteter "+" og "-". Dette bidrager til dets permeabilitet gennem membranvæggene, evnen til at opløse kemikalier. Derudover er der forbundet vanddipoler hydrogenbindinger med hinanden, hvilket sikrer dens evne til at være i forskellige aggregeringstilstande, og også - at opløse eller ikke at opløse forskellige stoffer.

4. Udfyld tabellen "Vands og mineralers rolle i cellen."

5. Hvad er meningen relativ konstanthed indre miljø celler i at sikre processerne i sit liv?
Konstansen af ​​cellens indre miljø kaldes homeostase. Krænkelse af homeostase fører til skade på cellen eller til dens død, plastisk stofskifte og energiudveksling forekommer konstant i cellen, disse er to komponenter af metabolisme, og afbrydelse af denne proces fører til skade eller død af hele organismen.

6. Hvad er formålet med buffersystemer af levende organismer, og hvad er princippet om deres funktion?
Buffersystemer opretholder en vis pH-værdi (en indikator for surhedsgrad) af mediet i biologiske væsker. Funktionsprincippet er, at mediets pH afhænger af koncentrationen af ​​protoner i dette medium (H+). Buffersystemet er i stand til at absorbere eller donere protoner afhængigt af deres indtræden i miljøet udefra eller omvendt fjernelse fra miljøet, mens pH-værdien ikke ændres. Tilstedeværelsen af ​​buffersystemer er nødvendig i en levende organisme, da på grund af skiftende forhold miljø pH kan variere meget, og de fleste enzymer virker kun når en vis værdi pH.
Eksempler på buffersystemer:
carbonat-hydrocarbonat (blanding af Na2СО3 og NaHCO3)
fosfat (blanding af K2HPO4 og KH2PO4).

Organiske stoffer. Kulhydraters, lipiders og proteiners rolle i cellelivet.
1. Giv definitioner af begreber.
Organiske stoffer er stoffer, der nødvendigvis indeholder kulstof; de er en del af levende organismer og dannes kun med deres deltagelse.
Proteiner er organiske stoffer med høj molekylvægt, der består af alfa-aminosyrer forbundet til en kæde med en peptidbinding.
Lipider er en stor gruppe af naturlige organiske forbindelser, herunder fedtstoffer og fedtlignende stoffer. Molekylerne af simple lipider består af alkohol og fedtsyrer, komplekse - af alkohol, højmolekylære fedtsyrer og andre komponenter.
Kulhydrater er organiske stoffer indeholdende carbonyl og flere hydroxylgrupper og kaldes ellers sukkerarter.

2. Udfyld tabellen med de manglende oplysninger "Struktur og funktioner af organiske stoffer i cellen."

3. Hvad menes med proteindenaturering?
Proteindenaturering er tabet af et proteins naturlige struktur.

Nukleinsyrer, ATP og andre organiske forbindelser i cellen.
1. Giv definitioner af begreber.
Nukleinsyrer er biopolymerer bestående af monomerer - nukleotider.
ATP er en forbindelse bestående af den nitrogenholdige base adenin, kulhydratet ribose og tre fosforsyrerester.
Et nukleotid er en nukleinsyremonomer, der består af en fosfatgruppe, et femkulstofsukker (pentose) og en nitrogenholdig base.
En makroergisk binding er en binding mellem phosphorsyrerester i ATP.
Komplementaritet er den rumlige gensidige overensstemmelse mellem nukleotider.

2. Bevis, at nukleinsyrer er biopolymerer.
Nukleinsyrer er opbygget af stor mængde gentagne nukleotider og har en masse på 10.000 til flere millioner kulstofenheder.

3. Beskriv nukleotidmolekylets strukturelle træk.
Et nukleotid er en forbindelse af tre komponenter: en phosphorsyrerest, en 5-carbon sukker (ribose) og en af ​​de nitrogenholdige forbindelser (adenin, guanin, cytosin, thymin eller uracil).

4. Hvad er strukturen af ​​DNA-molekylet?
DNA er en dobbelt helix bestående af mange nukleotider, der er sekventielt forbundet med hinanden ved kovalente bindinger mellem deoxyribosen af ​​et nukleotid og phosphorsyreresten af ​​et andet nukleotid. De nitrogenholdige baser, som er placeret på den ene side af rygraden af ​​en kæde, er forbundet med H-bindinger til de nitrogenholdige baser i den anden kæde i henhold til komplementaritetsprincippet.

5. Anvend komplementaritetsprincippet, konstruer den anden DNA-streng.
T-A-T-C-A-G-A-C-C-T-A-C
A-T-A-G-T-C-T-G-G-A-T-G.

6. Hvad er hovedfunktionerne af DNA i en celle?
Ved hjælp af fire typer nukleotider skrives alt i DNA vigtig information i en celle om en organisme, som gives videre til efterfølgende generationer.

7. Hvordan adskiller et RNA-molekyle sig fra et DNA-molekyle?
RNA er en enkeltstreng mindre end DNA. Nukleotider indeholder sukkeret ribose, ikke deoxyribose, som i DNA. Den nitrogenholdige base, i stedet for thymin, er uracil.

8. Hvad har strukturerne af DNA og RNA molekyler til fælles?
Både RNA og DNA er biopolymerer opbygget af nukleotider. Hvad nukleotider har til fælles i strukturen er tilstedeværelsen af ​​en fosforsyrerest og baserne adenin, guanin og cytosin.

9. Udfyld tabellen "Typer af RNA og deres funktioner i cellen."

10. Hvad er ATP? Hvad er dens rolle i cellen?
ATP – adenosintrifosfat, en højenergiforbindelse. Dens funktioner er den universelle lagrer og bærer af energi i cellen.

11. Hvad er ATP-molekylets struktur?
ATP består af tre phosphorsyrerester, ribose og adenin.

12. Hvad er vitaminer? Hvilke to store grupper er de adskilt?
Vitaminer er biologisk aktive organiske forbindelser, der spiller vigtig rolle i metaboliske processer. De er opdelt i vandopløselige (C, B1, B2 osv.) og fedtopløselige (A, E osv.).

13. Udfyld tabellen "Vitaminer og deres rolle i den menneskelige krop."

Plante- og dyreceller indeholder uorganiske og organiske stoffer. Uorganisk omfatter vand og mineraler. Organiske stoffer omfatter proteiner, fedtstoffer, kulhydrater og nukleinsyrer.

Uorganiske stoffer

Vander en forbindelse, der levende celle indeholder i det største antal. Vand udgør omkring 70 % af cellens masse. De fleste intracellulære reaktioner forekommer i et vandigt miljø. Vand i cellen er gratis og bundet tilstand.

Vands betydning for en celles levetid bestemmes af dets struktur og egenskaber. Vandindholdet i celler kan variere. 95 % af vandet er frit i cellen. Det er nødvendigt som opløsningsmiddel for organiske og uorganiske stoffer. Alle biokemiske reaktioner i en celle sker med deltagelse af vand. Vand bruges til udskillelse forskellige stoffer fra cellen. Vand har høj varmeledningsevne og forhindrer pludselige temperaturudsving. 5% af vandet er i en bundet tilstand og danner svage forbindelser med proteiner.

Mineraler i cellen kan de være i dissocieret tilstand eller i kombination med organiske stoffer.

Kemiske grundstoffer, som deltager i stofskifteprocesser og har biologisk aktivitet, kaldes biogene.

Cytoplasmaindeholder omkring 70% oxygen, 18% kulstof, 10% brint, calcium, nitrogen, kalium, fosfor, magnesium, svovl, klor, natrium, aluminium, jern. Disse elementer udgør 99,99% af cellens sammensætning og kaldes makroelementer. For eksempel er calcium og fosfor en del af knogler. jern - komponent hæmoglobin.

Mangan, bor, kobber, zink, jod, kobolt - mikroelementer. De udgør tusindedele af en procent af cellemassen. Mikroelementer er nødvendige for dannelsen af ​​hormoner, enzymer og vitaminer. De påvirker metaboliske processer i kroppen. For eksempel er jod en del af skjoldbruskkirtelhormonet, kobolt er en del af vitamin B 12.

Guld, kviksølv, radium osv. - ultramikroelementer- udgøre milliontedele af en procent af cellens sammensætning.

Mangel eller overskud af mineralsalte forstyrrer kroppens vitale funktioner.

Organisk stof

Ilt, brint, kulstof, nitrogen er en del af organiske stoffer. Organiske forbindelser er store molekyler kaldet polymerer. Polymerer er opbygget af mange gentagne enheder (monomerer). Organiske polymerforbindelser omfatter kulhydrater, fedtstoffer, proteiner, nukleinsyrer og ATP.

Kulhydrater

Kulhydraterbestår af kulstof, brint, ilt.

Monomererkulhydrater er monosaccharider. Kulhydrater opdeles i monosaccharider, disaccharider og polysaccharider.

Monosaccharider- simple sukkerarter med formlen (CH 2 O) n, hvor n er et hvilket som helst heltal fra tre til syv. Afhængigt af antallet af kulstofatomer i molekylet skelnes der mellem trioser (3C), tetroser (4C), pentoser (5C), hexoser (6C) og heptoser (7C).

TrioserC 3 H 6 O 3 - for eksempel glyceraldehyd og dihydroxyacetone - spiller rollen som mellemprodukter i respirationsprocessen og er involveret i fotosyntesen. Tetroser C 4 H 8 O 4 findes i bakterier. Pentoser C 5 H 10 O 5 - for eksempel ribose - er en del af RNA, deoxyribose er en del af DNA. Hexoser - C 6 H 12 O 6 - for eksempel glucose, fructose, galactose. Glucose er energikilden til cellen. Sammen med fructose og galactose kan glucose deltage i dannelsen af ​​disaccharider.

Disacchariderdannes som følge af en kondensationsreaktion mellem to monosaccharider (hexoser) med tab af et vandmolekyle.

Formlen for disaccharider er C 12 H 22 O 11 Blandt disacchariderne er de mest udbredte maltose, lactose og saccharose.

Saccharose, eller rørsukker, syntetiseres i planter. Maltose dannes af stivelse under fordøjelsen hos dyr. Laktose eller mælkesukker findes kun i mælk.

Polysaccharider (simpelt) dannes som følge af en kondensationsreaktion stort antal monosaccharider. Simple polysaccharider omfatter stivelse (syntetiseret i planter), glykogen (findes i leverceller og muskler hos dyr og mennesker), cellulose (former cellevæg i planter).

Komplekse polysaccharider dannes som et resultat af interaktionen mellem kulhydrater og lipider. For eksempel er glykolipider en del af membraner. Komplekse polysaccharider omfatter også forbindelser af kulhydrater med proteiner (glykoproteiner). For eksempel er glykoproteiner en del af slimet, der udskilles af kirtlerne i mave-tarmkanalen.

Funktioner af kulhydrater:

1. Energi: Kroppen får 60 % af sin energi fra nedbrydning af kulhydrater. Når 1 g kulhydrater nedbrydes, frigives 17,6 kJ energi.

2. Struktur og støtte: kulhydrater er inkluderet plasma membran membraner af plante- og bakterieceller.

3. Opbevaring: næringsstoffer (glykogen, stivelse) lagres i celler.

4. Beskyttende: sekreter (slim) udskilt af forskellige kirtler beskytter væggene i hule organer, bronkier, mave, tarme mod mekanisk skade, skadelige bakterier og vira.

5. Deltag i fotosyntese.

Fedtstoffer og fedtlignende stoffer

Fedtstofferbestår af kulstof, brint, ilt. Monomerer fedtstoffer er fedtsyre Og glycerol. Fedtstoffernes egenskaber bestemmes sammensætning af høj kvalitet fedtsyrer og deres kvantitative forhold. Vegetabilsk fedt er flydende (olier), animalsk fedt er fast (f.eks. svinefedt). Fedtstoffer er uopløselige i vand - de er hydrofobe forbindelser. Fedtstoffer kombineres med proteiner for at danne lipoproteiner, og kombineres med kulhydrater for at danne glykolipider. Glykolipider og lipoproteiner er fedtlignende stoffer.

Fedtlignende stoffer er en del af cellemembraner, membranorganeller, nervevæv. Fedtstoffer kan kombineres med glukose og danne glykosider. For eksempel er digitoxinglycosid et stof, der bruges til behandling af hjertesygdomme.

Fedtets funktioner:

1. Energi: på fuldstændig sammenbrud 1 g fedt op til carbondioxid og vand, frigives 38,9 kJ energi.

2. Strukturel: er en del af cellemembranen.

3. Beskyttende: et fedtlag beskytter kroppen mod hypotermi, mekaniske stød og stød.

4. Lovpligtig: Steroidhormoner regulerer metaboliske processer og reproduktion.

5. Fed- kilde endogent vand. Når 100 g fedt er oxideret, frigives 107 ml vand.

Egern

Proteiner indeholder kulstof, ilt, brint og nitrogen. Monomerer egern er aminosyrer. Proteiner er bygget af tyve forskellige aminosyrer. Aminosyreformel:

Sammensætningen af ​​aminosyrer omfatter: NH 2 - en aminogruppe med basiske egenskaber; COOH er en carboxylgruppe, har syreegenskaber. Aminosyrer adskiller sig fra hinanden ved deres radikaler - R. Aminosyrer er amfotere forbindelser. De er forbundet med hinanden i proteinmolekylet ved hjælp af peptidbindinger.

Skema for aminosyrekondensering (dannelse af peptidbinding)

Der er primære, sekundære, tertiære og kvaternære proteinstrukturer. Rækkefølgen, mængden og kvaliteten af ​​aminosyrer, der udgør et proteinmolekyle, bestemmer dets primære struktur. Proteiner med en primær struktur kan slutte sig til en helix ved hjælp af hydrogenbindinger og danne en sekundær struktur. Polypeptidkæder snoes på en bestemt måde til en kompakt struktur, der danner en kugle (kugle) - dette er den tertiære struktur af proteinet. De fleste proteiner har en tertiær struktur. Aminosyrer er kun aktive på overfladen af ​​kuglen. Proteiner, der har en kugleformet struktur, kombineres for at danne en kvaternær struktur. Udskiftning af én aminosyre fører til en ændring i proteinets egenskaber (fig. 30).

Når de udsættes for høj temperatur, syrer og andre faktorer, kan der ske ødelæggelse af proteinmolekylet. Dette fænomen kaldes denaturering (fig. 31). Nogle gange denatureret

Ris. tredive.Forskellige strukturer af proteinmolekyler.

1 - primær; 2 - sekundær; 3 - tertiær; 4 - kvartær (ved at bruge eksemplet med blodhæmoglobin).

Ris. 31.Proteindenaturering.

1 - proteinmolekyle før denaturering;

2 - denatureret protein;

3 - restaurering af det oprindelige proteinmolekyle.

Når forholdene ændrer sig, kan det badede protein igen genoprette sin struktur. Denne proces kaldes renaturering og er kun mulig, når primær struktur egern.

Proteiner kan være simple eller komplekse. Simple proteiner består kun af aminosyrer: for eksempel albuminer, globuliner, fibrinogen, myosin.

Komplekse proteiner består af aminosyrer og andre organiske forbindelser: for eksempel lipoproteiner, glycoproteiner, nukleoproteiner.

Funktioner af proteiner:

1. Energi. Nedbrydningen af ​​1 g protein frigiver 17,6 kJ energi.

2. Katalytisk. Tjen som katalysator for biokemiske reaktioner. Katalysatorer er enzymer. Enzymer fremskynder biokemiske reaktioner, men er ikke en del af slutprodukterne. Enzymer er strengt specifikke. Hvert substrat har sit eget enzym. Enzymets navn inkluderer navnet på substratet og slutningen "ase": maltase, ribonuklease. Enzymer er aktive når bestemt temperatur(35-45°C).

3. Strukturel. Proteiner er en del af membraner.

4. Transportere. For eksempel transporterer hæmoglobin ilt og CO 2 i blodet hos hvirveldyr.

5. Beskyttende. Beskytter kroppen mod skadelige virkninger: antistofproduktion.

6. Sammentrækkende. På grund af tilstedeværelsen af ​​actin og myosinproteiner i muskelfibre opstår muskelsammentrækning.

Nukleinsyrer

Der er to typer nukleinsyrer: DNA(deoxyribonukleinsyre) og RNA(ribonukleinsyre). Monomerer nukleinsyrer er nukleotider.

DNA (deoxyribonukleinsyre). DNA-nukleotidet indeholder en af ​​de nitrogenholdige baser: adenin (A), guanin (G), thymin (T) eller cytosin (C) (fig. 32), kulhydratet deoxyribose og en phosphorsyrerest. DNA-molekylet er dobbelt helix, bygget på princippet om komplementaritet. Følgende nitrogenholdige baser er komplementære i et DNA-molekyle: A = T; G = C. To DNA-spiraler er forbundet med hydrogenbindinger (fig. 33).

Ris. 32.Nukleotidstruktur.

Ris. 33.Udsnit af et DNA-molekyle. Komplementær forbindelse af nukleotider af forskellige kæder.

DNA er i stand til selvduplikation (replikation) (fig. 34). Replikation begynder med adskillelse af to komplementære strenge. Hver streng bruges som skabelon til at danne et nyt DNA-molekyle. Enzymer er involveret i processen med DNA-syntese. Hvert af de to dattermolekyler inkluderer nødvendigvis en gammel helix og en ny. Det nye DNA-molekyle er absolut identisk med det gamle med hensyn til nukleotidsekvens. Denne replikationsmetode sikrer nøjagtig reproduktion i dattermolekyler af den information, der blev registreret i moder-DNA-molekylet.

Ris. 34.Duplikering af et DNA-molekyle.

1 - skabelon-DNA;

2 - dannelse af to nye kæder baseret på matrixen;

3 - datter-DNA-molekyler.

Funktioner af DNA:

1. Opbevaring af arvelige oplysninger.

2. Sikring af overførsel af genetisk information.

3. Tilstedeværelse i kromosomet som en strukturel komponent.

DNA findes i cellekernen samt i celleorganeller som mitokondrier og kloroplaster.

RNA (ribonukleinsyre). Der er 3 typer ribonukleinsyrer: ribosomal, transport Og oplysende RNA. Et RNA-nukleotid består af en af ​​de nitrogenholdige baser: adenin (A), guanin (G), cytosin (C), uracil (U), kulhydratet ribose og en phosphorsyrerest.

Ribosomalt RNA (rRNA) i kombination med protein er det en del af ribosomer. rRNA udgør 80 % af alt RNA i en celle. Proteinsyntese sker på ribosomer.

Messenger RNA (mRNA) udgør fra 1 til 10 % af alt RNA i cellen. Strukturen af ​​mRNA er komplementær til den del af DNA-molekylet, der bærer information om syntese bestemt protein. Længden af ​​mRNA'et afhænger af længden af ​​DNA-sektionen, hvorfra informationen blev læst. mRNA bærer information om proteinsyntese fra kernen til cytoplasmaet til ribosomet.

Overfør RNA (tRNA) udgør omkring 10 % af alt RNA. Det har en kort kæde af nukleotider i form af en trefoil og findes i cytoplasmaet. I den ene ende af trefoil er en triplet af nukleotider (et antikodon), der koder for en specifik aminosyre. I den anden ende er en triplet af nukleotider, hvortil en aminosyre er knyttet. Hver aminosyre har sit eget tRNA. tRNA transporterer aminosyrer til stedet for proteinsyntese, dvs. til ribosomer (fig. 35).

RNA findes i nukleolus, cytoplasma, ribosomer, mitokondrier og plastider.

ATP - Adenazintriphosphorsyre. Adenazintriphosphorsyre (ATP) består af en nitrogenholdig base - adenin, sukker - ribose, Og tre phosphorsyrerester(Fig. 36). ATP-molekylet lagrer en stor mængde energi, der er nødvendig for biokemiske processer gå i et bur. ATP-syntese forekommer i mitokondrier. ATP-molekylet er meget ustabilt

aktiv og i stand til at spalte et eller to fosfatmolekyler, hvilket frigiver en stor mængde energi. Bindingerne i et ATP-molekyle kaldes makroergisk.

ATP → ADP + P + 40 kJ ADP → AMP + P + 40 kJ

Ris. 35. Struktur af tRNA.

A, B, C og D - områder med komplementær forbindelse inden for en RNA-kæde; D - sted (aktivt center) for forbindelse med en aminosyre; E - sted for komplementær forbindelse med molekylet.

Ris. 36.Strukturen af ​​ATP og dens konvertering til ADP.

Spørgsmål til selvkontrol

1. Hvilke stoffer i en celle er klassificeret som uorganiske?

2. Hvilke stoffer i en celle er klassificeret som organiske?

3. Hvad er monomeren af ​​kulhydrater?

4. Hvilken struktur har kulhydrater?

5. Hvilke funktioner udfører kulhydrater?

6. Hvad er fedtets monomer?

7. Hvilken struktur har fedtstoffer?

8. Hvilke funktioner udfører fedtstoffer?

9. Hvad er en proteinmonomer? 10. Hvilken struktur har proteiner? 11.Hvilke strukturer har proteiner?

12. Hvad sker der, når et proteinmolekyle denaturerer?

13. Hvilke funktioner udfører proteiner?

14. Hvilke nukleinsyrer kendes?

15. Hvad er en monomer af nukleinsyrer?

16. Hvad er inkluderet i DNA-nukleotidet?

17.Hvad er strukturen af ​​et RNA-nukleotid?

18.Hvad er strukturen af ​​et DNA-molekyle?

19. Hvilke funktioner udfører DNA-molekylet?

20. Hvad er strukturen af ​​rRNA?

21.Hvad er strukturen af ​​mRNA?

22.Hvad er strukturen af ​​tRNA?

23. Hvilke funktioner udfører ribonukleinsyrer?

24.Hvad er strukturen af ​​ATP?

25. Hvilke funktioner udfører ATP i en celle?

Emnesøgeord " Kemisk sammensætning celler"

nitrogenbaseret albumin

aminosyregruppe

amfotere forbindelser

anticodon

bakterie

egern

biologisk aktivitet biologisk katalysator

biokemiske reaktioner

sygdom

stoffer

artsspecificitet

vitaminer

vand

hydrogenbindinger sekundær struktur antistofproduktion varme galactose hexoser hæmoglobin heparin

hydrofobe forbindelser

glykogen

glykosider

glykoproteiner

glycerol

kugle

globuliner

glukose

hormoner

guanin

dobbelt helix deoxyribose denaturerings disaccharid

dissocieret tilstand

DNA

informationsenhed levende organisme dyrs vital aktivitet fedtsyrer fedtvæv fedtlignende stoffer fedtstoffer

lager næringsstoffer overskydende

individuel specificitet

energikilde

dråber

carboxylgruppe

kvalitetssyre

cellevægskodon

temperaturudsving

antal

komplementaritet

endelige produkter

knogler

stivelse

laktose

behandling

lipoproteiner

makronæringsstoffer

makroerge forbindelser

maltose

vægt

celle membran

mikroelementer

mineralske salte

myosin

mitokondrier

molekyle

mælkesukker

monomer

monosaccharid

mucopolysaccharider

mukoproteiner

arvelig informationsmangel

uorganiske stoffer nervevæv nukleinsyrer nukleoproteiner nukleotidmetabolisme metaboliske processer organiske stoffer pentoser

peptidbindinger primær struktur iltoverførsel frugter

subkutant væv

polymer polysaccharid

semipermeabel membran

bestille

et tab

vandindtrængning

procent

radikal

ødelæggelse

henfald

opløsningsmiddel

plante

dele

kondensationsreaktion

renaturering

ribose

ribonuklease

ribosom

RNA

sukker

blodstørkning

fri stat

bundet tilstand

frø

hjerte

proteinsyntese

lag

spyt

kontraktile proteiner

struktur

substrat

varmeledningsevne

tetrose thymin

vævsspecificitet

tertiær struktur

shamrock

trioser

trilling

rørsukker kulhydrater

ultramikroelementer

uracil

grund

enzymer

fibrinogen

formel

phosphorsyre fotosyntese fructose funktion

kemiske elementer

kloroplaster

kromosom

cellulose

kæde

cytosin

cytoplasma

kvartær strukturkugle

skjoldbruskkirtlen

elementer

kerne