Danas je mnogo toga otkriveno i izolirano u svom čistom obliku kemijski elementi periodne tablice, a petina ih se nalazi u svakom živom organizmu. Oni su, poput cigle, glavne komponente organskih i anorganske tvari.

Koji su kemijski elementi dio stanice, biologija kojih se tvari može koristiti za procjenu njihove prisutnosti u tijelu - sve ćemo to razmotriti kasnije u članku.

Kolika je postojanost kemijskog sastava

Za održavanje stabilnosti u tijelu, svaka stanica mora održavati koncentraciju svake svoje komponente na konstantnoj razini. Ovu razinu određuju vrste, stanište, okolišni čimbenici.

Da bismo odgovorili na pitanje koji su kemijski elementi dio stanice, potrebno je jasno razumjeti da bilo koja tvar sadrži bilo koju od komponenti periodnog sustava.

Ponekad u pitanju oko stotinki i tisućinki postotka sadržaja određenog elementa u ćeliji, ali u isto vrijeme promjena imenovanog broja za barem tisućiti dio već može nositi ozbiljne posljedice za tijelo.

Od 118 kemijskih elemenata u ljudskoj stanici trebalo bi biti najmanje 24. Ne postoje takve komponente koje bi se nalazile u živom organizmu, a nisu bile dio neživih objekata prirode. Ova činjenica potvrđuje blisku povezanost živog i neživog u ekosustavu.

Uloga raznih elemenata koji čine stanicu

Dakle, koji su kemijski elementi koji čine stanicu? Njihova uloga u životu organizma, valja napomenuti, izravno ovisi o učestalosti pojavljivanja i njihovoj koncentraciji u citoplazmi. Međutim, unatoč različit sadržaj elemenata u ćeliji, značaj svakog od njih je jednako velik. Nedostatak bilo kojeg od njih može dovesti do štetnog učinka na tijelo, isključivši najvažnije biokemijske reakcije iz metabolizma.

Navodeći koji su kemijski elementi dio ljudske stanice, moramo spomenuti tri glavne vrste, koje ćemo razmotriti u nastavku:

Glavni biogeni elementi stanice

Nije iznenađujuće da su elementi O, C, H, N biogeni, jer tvore sve organske i mnoge anorganske tvari. Nemoguće je zamisliti proteine, masti, ugljikohidrate ili nukleinske kiseline bez ovih bitnih komponenti za tijelo.

Funkcija ovih elemenata odredila je njihov visok sadržaj u tijelu. Zajedno čine 98% ukupne suhe tjelesne težine. Kako se još može očitovati aktivnost ovih enzima?

1. Kisik. Njegov sadržaj u stanici je oko 62% ukupne suhe mase. Funkcije: izgradnja organskih i anorganskih tvari, sudjelovanje u respiratornom lancu;
2. Ugljik. Njegov sadržaj doseže 20%. Glavna funkcija: uključeno u sve;
3. Vodik. Njegova koncentracija zauzima vrijednost od 10%. Osim što je sastavni dio organske tvari i vode, ovaj element također sudjeluje u energetskim transformacijama;
4. Dušik. Iznos ne prelazi 3-5%. Njegova glavna uloga je stvaranje aminokiselina, nukleinskih kiselina, ATP-a, mnogih vitamina, hemoglobina, hemocijanina, klorofila.

To su kemijski elementi koji čine stanicu i čine većinu tvari potrebnih za normalan život.

Važnost makronutrijenata

Makronutrijenti će također pomoći da se sugerira koji su kemijski elementi dio stanice. Iz kolegija biologije postaje jasno da, osim glavnih, 2% suhe mase čine i druge komponente periodnog sustava. A makronutrijenti uključuju one čiji sadržaj nije niži od 0,01%. Njihove glavne funkcije prikazane su u obliku tablice.

kalcij (Ca)		Odgovoran za kontrakciju mišićnih vlakana, dio je pektina, kostiju i zuba. Poboljšava zgrušavanje krvi.
fosfor (P)		Dio je najvažnijeg izvora energije – ATP-a.
		Sudjeluje u stvaranju disulfidnih mostova tijekom savijanja proteina u tercijarnu strukturu. Uključeno u sastav cisteina i metionina, nekih vitamina.
		Kalijevi ioni su uključeni u stanice i također utječu na membranski potencijal.
		Glavni anion u tijelu
natrij (Na)		Analog kalija uključen u iste procese.
magnezij (Mg)		Magnezijevi ioni su regulatori procesa U središtu molekule klorofila nalazi se i atom magnezija.
		Sudjeluje u transportu elektrona kroz ETC disanja i fotosinteze, strukturna je karika mioglobina, hemoglobina i mnogih enzima.

Nadamo se da je iz navedenog lako odrediti koji su kemijski elementi dio stanice i makroelementi.

elementi u tragovima

Postoje i takve komponente stanice, bez kojih tijelo ne može normalno funkcionirati, ali je njihov sadržaj uvijek manji od 0,01%. Odredimo koji su kemijski elementi dio stanice i pripadaju skupini mikroelemenata.

		Dio je enzima DNA i RNA polimeraza, kao i mnogih hormona (na primjer, inzulina).
		Sudjeluje u procesima fotosinteze, sinteze hemocijanina i nekih enzima.
		Strukturna je komponenta hormona T3 i T4 štitnjače
mangan (Mn)	manje od 0,001	Uključeno u enzime, kosti. Sudjeluje u fiksaciji dušika u bakterijama
	manje od 0,001	Utječe na proces rasta biljaka.
		Dio je kostiju i zubne cakline.

Organske i anorganske tvari

Osim ovih, koji su još kemijski elementi uključeni u sastav stanice? Odgovori se mogu pronaći jednostavnim proučavanjem strukture većine tvari u tijelu. Među njima se razlikuju molekule organskog i anorganskog podrijetla, a svaka od tih skupina u svom sastavu ima fiksni skup elemenata.

Glavne klase organskih tvari su proteini, nukleinske kiseline, masti i ugljikohidrati. U potpunosti su izgrađeni od glavnih biogenih elemenata: kostur molekule uvijek čini ugljik, a vodik, kisik i dušik dio su radikala. Kod životinja dominantna klasa su proteini, a u biljkama polisaharidi.

Anorganske tvari su sve mineralne soli i, naravno, voda. Među svim anorganskim tvarima u stanici najviše je H 2 O u kojem su otopljene ostale tvari.

Sve navedeno pomoći će vam da odredite koji su kemijski elementi dio stanice, a njihove funkcije u tijelu vam više neće biti misterij.

Sastav žive stanice uključuje iste kemijske elemente koji su dio nežive prirode. Od 104 elementa periodični sustav D. I. Mendeljejev u ćelijama pronašao 60.

Podijeljeni su u tri skupine:

1. glavni elementi su kisik, ugljik, vodik i dušik (98% staničnog sastava);
2. elementi koji čine desetinke i stotinke postotka - kalij, fosfor, sumpor, magnezij, željezo, klor, kalcij, natrij (ukupno 1,9%);
3. svi ostali elementi prisutni u još manjim količinama su elementi u tragovima.

Molekularni sastav stanice je složen i heterogen. Odvojene veze- voda i mineralne soli - nalaze se i u neživoj prirodi; drugi - organski spojevi: ugljikohidrati, masti, bjelančevine, nukleinske kiseline itd. - karakteristični su samo za žive organizme.

ANORGANSKE TVARI

Voda čini oko 80% mase stanice; u mladim brzorastućim stanicama - do 95%, u starim - 60%.

Uloga vode u stanici je velika.

To je glavni medij i otapalo, sudjeluje u većini kemijske reakcije, kretanje tvari, termoregulacija, stvaranje staničnih struktura, određuje volumen i elastičnost stanice. Većina tvari ulazi u tijelo i izlučuje se iz njega u vodenoj otopini. Biološka uloga voda je određena specifičnošću strukture: polaritetom njezinih molekula i sposobnošću stvaranja vodikovih veza, zbog čega nastaju kompleksi nekoliko molekula vode. Ako je energija privlačenja između molekula vode manja nego između molekula vode i tvari, ona se otapa u vodi. Takve tvari nazivaju se hidrofilnim (od grčkog "hydro" - voda, "filet" - volim). To su mnoge mineralne soli, bjelančevine, ugljikohidrati itd. Ako je energija privlačenja između molekula vode veća od energije privlačenja između molekula vode i tvari, takve tvari su netopive (ili slabo topljive), nazivaju se hidrofobne ( od grčkog "phobos" - strah) - masti, lipidi itd.

Mineralne soli u vodenim otopinama stanice disociraju na katione i anione, osiguravajući stabilnu količinu potrebnih kemijskih elemenata i osmotski tlak. Od kationa najvažniji su K + , Na + , Ca 2+ , Mg + . Koncentracija pojedinih kationa u stanici i u izvanstaničnom okruženju nije ista. U živoj stanici koncentracija K je visoka, Na + niska, a u krvnoj plazmi, naprotiv, visoka je koncentracija Na+ i niska K+. To je zbog selektivne propusnosti membrana. Razlika u koncentraciji iona u stanici i okolišu osigurava protok vode iz okoliša u stanicu i apsorpciju vode korijenjem biljaka. Mana pojedinačni elementi- Fe, P, Mg, Co, Zn - blokira stvaranje nukleinskih kiselina, hemoglobina, proteina i drugih vitalnih tvari i dovodi do ozbiljnih bolesti. Anioni određuju postojanost okoliša pH stanice (neutralna i blago alkalna). Od aniona najvažniji su HPO 4 2-, H 2 PO 4 -, Cl -, HCO 3 -

ORGANSKE TVARI

Organske tvari u kompleksu čine oko 20-30% staničnog sastava.

Ugljikohidrati- organski spojevi koji se sastoje od ugljika, vodika i kisika. Dijele se na jednostavne - monosaharide (od grčkog "monos" - jedan) i složene - polisaharide (od grčkog "poli" - puno).

Monosaharidi(ih opća formula C n H 2n O n) - bezbojne tvari ugodnog slatkog okusa, vrlo topljive u vodi. Razlikuju se po broju ugljikovih atoma. Od monosaharida najčešće su heksoze (sa 6 C atoma): glukoza, fruktoza (nalazi se u voću, medu, krvi) i galaktoza (nalazi se u mlijeku). Od pentoza (s 5 C atoma) najčešće su riboza i deoksiriboza, koje su dio nukleinskih kiselina i ATP-a.

Polisaharidi odnosi se na polimere - spojeve u kojima se isti monomer ponavlja više puta. Monomeri polisaharida su monosaharidi. Polisaharidi su topljivi u vodi i mnogi imaju slatki okus. Od njih su najjednostavniji disaharidi, koji se sastoje od dva monosaharida. Na primjer, saharoza se sastoji od glukoze i fruktoze; mliječni šećer - od glukoze i galaktoze. S povećanjem broja monomera, topljivost polisaharida se smanjuje. Od polisaharida visoke molekularne mase, glikogen je najčešći u životinjama, a škrob i vlakna (celuloza) u biljkama. Potonji se sastoji od 150-200 molekula glukoze.

Ugljikohidrati- glavni izvor energije za sve oblike stanične aktivnosti (kretanje, biosinteza, izlučivanje itd.). Dijeljenjem na najjednostavnije produkte CO 2 i H 2 O, 1 g ugljikohidrata oslobađa 17,6 kJ energije. Ugljikohidrati djeluju građevna funkcija kod biljaka (ljuske su im od celuloze) i uloga rezervnih tvari (u biljkama - škrob, u životinja - glikogen).

Lipidi- to su u vodi netopive tvari i masti slične mastima, koje se sastoje od glicerola i visoke molekularne težine masne kiseline. Životinjske masti nalaze se u mlijeku, mesu, potkožnom tkivu. Na sobna temperatura Ovaj čvrste tvari. U biljkama se masti nalaze u sjemenkama, plodovima i drugim organima. Na sobnoj temperaturi su tekućine. Tvari slične mastima po kemijskoj strukturi slične su mastima. Ima ih mnogo u žumanjku jaja, moždanim stanicama i drugim tkivima.

Uloga lipida određena je njihovom strukturnom funkcijom. Oni čine stanične membrane, koje zbog svoje hidrofobnosti sprječavaju miješanje sadržaja stanice s okoliš. Lipidi obavljaju energetsku funkciju. Dijeljenjem na CO 2 i H 2 O, 1 g masti oslobađa 38,9 kJ energije. Ne provode dobro toplinu, nakupljajući se u potkožnom tkivu (i drugim organima i tkivima), obavljaju zaštitnu funkciju i ulogu rezervnih tvari.

Vjeverice- najspecifičnije i najvažnije za tijelo. Spadaju u neperiodične polimere. Za razliku od ostalih polimera, njihove se molekule sastoje od sličnih, ali neidentičnih monomera – 20 različitih aminokiselina.

Svaka aminokiselina ima svoje ime, posebnu strukturu i svojstva. Njihova opća formula može se predstaviti na sljedeći način

Molekula aminokiseline sastoji se od specifičnog dijela (radikal R) i dijela koji je isti za sve aminokiseline, uključujući amino skupinu (- NH 2) s bazičnim svojstvima i karboksilnu skupinu (COOH) s kiselinska svojstva. Prisutnost kiselih i bazičnih skupina u jednoj molekuli određuje njihovu visoku reaktivnost. Preko ovih skupina dolazi do povezivanja aminokiselina u tvorbi polimera – proteina. U ovom slučaju, molekula vode se oslobađa iz amino skupine jedne aminokiseline i karboksila druge, a oslobođeni elektroni se spajaju kako bi tvorili peptidnu vezu. Stoga se proteini nazivaju polipeptidima.

Proteinska molekula je lanac od nekoliko desetaka ili stotina aminokiselina.

Molekule proteina su ogromne, pa se nazivaju makromolekulama. Proteini su, poput aminokiselina, vrlo reaktivni i sposobni su reagirati s kiselinama i lužinama. Razlikuju se po sastavu, količini i slijedu aminokiselina (broj takvih kombinacija od 20 aminokiselina je gotovo beskonačan). To objašnjava raznolikost proteina.

Postoje četiri razine organizacije u strukturi proteinskih molekula (59)

• Primarna struktura- polipeptidni lanac aminokiselina povezanih u određenom slijedu kovalentnim (jakim) peptidnim vezama.
• sekundarna struktura- polipeptidni lanac upleten u čvrstu spiralu. U njemu nastaju vodikove veze male čvrstoće između peptidnih veza susjednih zavoja (i drugih atoma). Zajedno daju prilično jaku strukturu.
• Tercijarna struktura je bizarna, ali specifična konfiguracija za svaki protein - globula. Drže ga slabe hidrofobne veze ili kohezivne sile između nepolarnih radikala koji se nalaze u mnogim aminokiselinama. Zbog svoje višestrukosti osiguravaju dovoljnu stabilnost proteinske makromolekule i njezinu mobilnost. Tercijarna struktura proteina također je podržana kovalentnim S - S (es - es) vezama koje nastaju između radikala cisteina aminokiseline koja sadrži sumpor, a koji su međusobno udaljeni.
• Kvartarna struktura nije tipično za sve proteine. Nastaje kada se nekoliko proteinskih makromolekula spoji u komplekse. Na primjer, hemoglobin ljudske krvi je kompleks od četiri makromolekule ovog proteina.

Ova složenost strukture proteinskih molekula povezana je s različitim funkcijama svojstvenim ovim biopolimerima. Međutim, struktura proteinskih molekula ovisi o svojstvima okoliša.

Povreda prirodne strukture proteina naziva se denaturacija. Može nastati pod utjecajem visoke temperature, kemikalija, energije zračenja i drugih čimbenika. Kod slabijeg utjecaja dolazi do raspada samo kvartarne strukture, kod jačeg tercijarne, pa sekundarne, a protein ostaje u obliku primarne strukture – polipeptidnog lanca.Taj proces je djelomično reverzibilan, a denaturirani protein je u stanju obnoviti svoju strukturu.

Uloga proteina u životu stanica je ogromna.

Vjeverice- Ovo građevinski materijal organizam. Oni sudjeluju u izgradnji ljuske, organela i membrana stanice i pojedinih tkiva (kosa, krvne žile i sl.). Mnogi proteini djeluju kao katalizatori u stanici – enzimi koji ubrzavaju stanične reakcije za desetke, stotine milijuna puta. Poznato je oko tisuću enzima. Osim proteina, njihov sastav uključuje metale Mg, Fe, Mn, vitamine itd.

Svaku reakciju katalizira vlastiti enzim. U ovom slučaju ne djeluje cijeli enzim, već određeno područje - aktivno središte. Pristaje na podlogu kao ključ za bravu. Enzimi djeluju pri određenoj temperaturi i pH. Posebni kontraktilni proteini osiguravaju motoričke funkcije stanica (kretanje flagelata, cilijata, kontrakcija mišića itd.). Odvojeni proteini (hemoglobin u krvi) obavljaju transportnu funkciju, isporučujući kisik svim organima i tkivima tijela. Specifični proteini - antitijela - obavljaju zaštitnu funkciju, neutralizirajući strane tvari. Neki proteini obavljaju energetsku funkciju. Razgradnja na aminokiseline, a zatim na još više jednostavne tvari, 1 g proteina oslobađa 17,6 kJ energije.

Nukleinske kiseline(od latinskog "nucleus" - jezgra) prvi put su otkriveni u jezgri. Oni su dvije vrste - deoksiribonukleinske kiseline(DNK) i ribonukleinske kiseline(RNA). Njihova biološka uloga je velika, određuju sintezu proteina i prijenos nasljednih informacija s jedne generacije na drugu.

Molekula DNK ima složena struktura. Sastoji se od dva spiralno uvijena lanca. Širina dvostruke spirale je 2 nm 1, duljina nekoliko desetaka, pa čak i stotina mikromikrona (stotine ili tisuće puta veća od najveće proteinske molekule). DNK je polimer čiji su monomeri nukleotidi – spojevi koji se sastoje od molekule fosforne kiseline, ugljikohidrata – deoksiriboze i dušične baze. Njihova opća formula je sljedeća:

Fosforna kiselina i ugljikohidrati su isti za sve nukleotide, a postoje četiri vrste dušičnih baza: adenin, gvanin, citozin i timin. Oni određuju naziv odgovarajućih nukleotida:

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

Svaki lanac DNK je polinukleotid koji se sastoji od nekoliko desetaka tisuća nukleotida. U njemu su susjedni nukleotidi povezani jakom kovalentnom vezom između fosforne kiseline i deoksiriboze.

Na enormne veličine molekula DNA, kombinacija četiri nukleotida u njima može biti beskonačno velika.

Tijekom formiranja dvostruke spirale DNA, dušične baze jednog lanca poredane su u strogo definiranom redoslijedu naspram dušičnih baza drugog. Istodobno, T uvijek ispada protiv A, a samo je C protiv G. To se objašnjava činjenicom da A i T, kao i G i C, strogo odgovaraju jedno drugome, poput dvije polovice razbijeno staklo, a komplementarni su ili komplementarne(od grčkog "dopuna" - dodatak) jedno drugome. Ako je poznat slijed nukleotida u jednom lancu DNA, onda se nukleotidi drugog lanca mogu utvrditi po principu komplementarnosti (vidi Dodatak, zadatak 1). Komplementarni nukleotidi povezani su vodikovim vezama.

Između A i T postoje dvije veze, između G i C - tri.

Umnožavanje molekule DNK njezina je jedinstvena značajka, koja osigurava prijenos nasljednih informacija iz matične stanice u stanice kćeri. Proces umnožavanja DNK tzv DNK replikacija. Provodi se na sljedeći način. Neposredno prije diobe stanice, molekula DNA se odmotava i njezin se dvostruki lanac dijeli na dva neovisna lanca djelovanjem enzima s jednog kraja. Na svakoj polovici slobodnih nukleotida stanice, prema principu komplementarnosti, gradi se drugi lanac. Kao rezultat, umjesto jedne molekule DNK pojavljuju se dvije potpuno identične molekule.

RNA- polimer sličan strukturi jednom lancu DNK, ali mnogo manji. RNA monomeri su nukleotidi koji se sastoje od fosforne kiseline, ugljikohidrata (riboze) i dušične baze. Tri dušične baze RNA - adenin, gvanin i citozin - odgovaraju onima u DNK, a četvrta je drugačija. Umjesto timina, RNA sadrži uracil. RNA polimer nastaje kroz kovalentne veze između riboze i fosforne kiseline susjednih nukleotida. Poznate su tri vrste RNA: glasničku RNA(i-RNA) prenosi informacije o strukturi proteina iz molekule DNA; prijenos RNA(t-RNA) prenosi aminokiseline do mjesta sinteze proteina; ribosomska RNA (rRNA) nalazi se u ribosomima i sudjeluje u sintezi proteina.

ATP- adenozin trifosforna kiselina je važan organski spoj. Strukturno, to je nukleotid. Sastoji se od dušične baze adenina, ugljikohidrata - riboze i tri molekule fosforne kiseline. ATP je nestabilna struktura, pod utjecajem enzima dolazi do prekida veze između "P" i "O", odvaja se molekula fosforne kiseline i ATP prelazi u

Kemijski sastav biljnih i životinjskih stanica vrlo je sličan, što ukazuje na jedinstvo njihova podrijetla. U stanicama je pronađeno više od 80 kemijskih elemenata.

Kemijski elementi prisutni u stanici se dijele na 3 velike grupe: makronutrijenti, mezoelementi, mikroelementi.

Makronutrijenti uključuju ugljik, kisik, vodik i dušik. Mezoelementi su sumpor, fosfor, kalij, kalcij, željezo. Elementi u tragovima - cink, jod, bakar, mangan i drugi.

Biološki važni kemijski elementi stanice:

dušik - strukturna komponenta proteina i NA.

Vodik- dio je vode i svih bioloških spojeva.

Magnezij- aktivira rad mnogih enzima; strukturna komponenta klorofila.

Kalcij- glavna komponenta kostiju i zuba.

Željezo- ulazi u hemoglobin.

Jod- dio hormona štitnjače.

Tvari stanice dijele se na organske(proteini, nukleinske kiseline, lipidi, ugljikohidrati, ATP) i anorganski(voda i mineralne soli).

Vodačini do 80% mase stanice, igra važna uloga:

voda u stanici je otapalo

· prenosi hranjive tvari;

voda se uklanja iz tijela štetne tvari;

visok toplinski kapacitet vode;

Isparavanje vode pomaže u hlađenju životinja i biljaka.

Daje elastičnost stanici.

Minerali:

sudjeluju u održavanju homeostaze regulacijom protoka vode u stanicu;

Kalij i natrij osiguravaju transport tvari kroz membranu te sudjeluju u nastanku i provođenju živčanog impulsa.

Mineralne soli, prvenstveno kalcijevi fosfati i karbonati, daju tvrdoću koštanom tkivu.

Riješite problem o genetici ljudske krvi

Proteini, njihova uloga u tijelu

Protein- organske tvari koje se nalaze u svim stanicama, koje se sastoje od monomera.

Protein- neperiodični polimer visoke molekularne mase.

Monomer je aminokiselina (20).

Aminokiseline sadrže amino skupinu, karboksilnu skupinu i radikal. Aminokiseline su međusobno povezane kako bi tvorile peptidnu vezu. Proteini su iznimno raznoliki, primjerice, u ljudskom tijelu ih ima preko 10 milijuna.

Raznolikost proteina ovisi o:

1. različita AK sekvenca

2. po veličini

3. iz sastava

Proteinske strukture

Primarna struktura proteina - slijed aminokiselina povezanih peptidnom vezom (linearna struktura).

Sekundarna struktura proteina - spiralna struktura.

Tercijarna struktura proteina- globula (glomerularna struktura).

Kvartarna struktura proteina- sastoji se od nekoliko globula. Karakteristično za hemoglobin i klorofil.

Proteinska svojstva

1. Komplementarnost: sposobnost proteina da se u obliku uklapa u neku drugu tvar poput ključa od brave.

2. Denaturacija: kršenje prirodne strukture proteina (temperatura, kiselost, slanost, dodavanje drugih tvari, itd.). Primjeri denaturacije: promjene u svojstvima proteina kada se jaja kuhaju, prijenos proteina iz tekućem stanju u čvrstu.

3. Renaturacija - obnova strukture proteina, ako nije poremećena primarna struktura.

Funkcije proteina

1. Izgradnja: stvaranje svih staničnih membrana

2. Katalitički: proteini su katalizatori; ubrzati kemijske reakcije

3. Motor: aktin i miozin su dio mišićnih vlakana.

4. Transport: prijenos tvari u različita tkiva i organe tijela (hemoglobin je protein koji je dio crvenih krvnih stanica)

5. Zaštitni: antitijela, fibrinogen, trombin – proteini koji sudjeluju u razvoju imuniteta i zgrušavanju krvi;

6. Energija: sudjelujte u reakcijama plastične izmjene za izgradnju novih proteina.

7. Regulatorna: uloga hormona inzulina u regulaciji šećera u krvi.

8. Skladištenje: nakupljanje proteina u tijelu kao rezerve hranjive tvari, na primjer, u jajima, mlijeku, sjemenu biljaka.

Stanica nije samo strukturna jedinica svega živog, svojevrsna cigla života, već i mala biokemijska tvornica u kojoj se svaki djelić sekunde odvijaju razne transformacije i reakcije. Tako nastaju organizmi potrebni za život i rast. strukturne komponente: minerali stanice, voda i organski spojevi. Stoga je vrlo važno znati što će se dogoditi ako jedan od njih nije dovoljan. Kakvu ulogu imaju različiti spojevi u životu tih sićušnih, strukturnih čestica živih sustava koje nisu vidljive golim okom? Pokušajmo razumjeti ovo pitanje.

Klasifikacija staničnih tvari

Svi spojevi koji čine masu stanice, čine njezine strukturne dijelove i odgovorni su za njezin razvoj, prehranu, disanje, plastičnost i normalan razvoj, mogu se podijeliti u tri velike skupine. To su kategorije kao što su:

• organski;
• stanice (mineralne soli);
• voda.

Često se potonje odnosi na drugu skupinu anorganskih komponenti. Osim ovih kategorija, možete odrediti i one koje se sastoje od njihove kombinacije. To su metali koji čine molekulu. organski spojevi(na primjer, molekula hemoglobina koja sadrži ion željeza je protein u prirodi).

Minerali stanice

Ako govorimo konkretno o mineralnim ili anorganskim spojevima koji čine svaki živi organizam, onda oni također nisu isti ni po prirodi ni po kvantitativnom sadržaju. Stoga imaju svoju klasifikaciju.

Svi anorganski spojevi mogu se podijeliti u tri skupine.

1. Makronutrijenti. Oni čiji sadržaj unutar stanice iznosi više od 0,02% ukupne mase anorganskih tvari. Primjeri: ugljik, kisik, vodik, dušik, magnezij, kalcij, kalij, klor, sumpor, fosfor, natrij.
2. Elementi u tragovima - manje od 0,02%. To uključuje: cink, bakar, krom, selen, kobalt, mangan, fluor, nikal, vanadij, jod, germanij.
3. Ultramikroelementi - sadržaj je manji od 0,0000001%. Primjeri: zlato, cezij, platina, srebro, živa i neki drugi.

Također možete istaknuti nekoliko elemenata koji su organogeni, odnosno čine osnovu organskih spojeva od kojih je izgrađeno tijelo živog organizma. To su elementi kao što su:

• vodik;
• dušik;
• ugljik;
• kisik.

Oni grade molekule proteina (osnova života), ugljikohidrata, lipida i drugih tvari. Međutim, minerali su također odgovorni za normalno funkcioniranje tijela. Kemijski sastav stanice izračunat je u desecima elemenata iz periodnog sustava koji su ključ uspješnog života. Samo oko 12 atoma uopće ne igra ulogu, ili je zanemariva i nije proučavana.

Posebno su važne neke soli koje se svakodnevno moraju unositi hranom u dovoljnim količinama kako se ne bi razvile razne bolesti. Za biljke je to npr. natrij, za ljude i životinje to su kalcijeve soli, sol kao izvor natrija i klora itd.

Voda

Minerali stanice se spajaju s vodom zajednička grupa pa se njegovo značenje ne može zanemariti. Kakvu ulogu ima u tijelu živih bića? Ogroman. Na početku članka usporedili smo stanicu s biokemijskom tvornicom. Dakle, sve transformacije tvari koje se događaju svake sekunde provode se upravo u vodenom okolišu. To je univerzalno otapalo i medij za kemijske interakcije, sintezu i procese raspadanja.

Osim toga, voda je dio unutarnjeg okoliša:

• citoplazma;
• stanični sok u biljkama;
• krv u životinja i ljudi;
• urin;
• sline drugih bioloških tekućina.

Dehidracija znači smrt za sve organizme bez iznimke. Voda je životno okruženje za veliku raznolikost flore i faune. Stoga je teško precijeniti važnost ove anorganske tvari, ona je uistinu beskrajno velika.

Makronutrijenti i njihovo značenje

Mineralne tvari stanice za njezin normalan rad od velike su važnosti. Prije svega, to se odnosi na makronutrijente. Uloga svakog od njih detaljno je proučavana i odavno utvrđena. Već smo naveli koji atomi čine skupinu makroelemenata pa se nećemo ponavljati. Ukratko ocrtajmo ulogu glavnih.

1. Kalcij. Njegove soli neophodne su za opskrbu tijela Ca 2+ ionima. Sami ioni sudjeluju u procesima zaustavljanja krvi i zgrušavanja, osiguravaju egzocitozu stanica, kao i kontrakcije mišića, uključujući srčane kontrakcije. Netopljive soli osnova su jakih kostiju i zuba životinja i ljudi.
2. Kalij i natrij. Održavajte stanje stanice, formirajte natrij-kalijevu pumpu srca.
3. Klor - sudjeluje u osiguravanju elektroneutralnosti stanice.
4. Fosfor, sumpor, dušik su sastavni dijelovi mnogi organski spojevi, a također sudjeluju u radu mišića, sastavu kostiju.

Naravno, ako detaljnije razmotrimo svaki element, onda se mnogo može reći o njegovom višku u tijelu i o njegovom nedostatku. Uostalom, oboje su štetni i dovode do bolesti raznih vrsta.

elementi u tragovima

Uloga minerali u stanici, koji pripadaju skupini elemenata u tragovima, također je velika. Unatoč činjenici da je njihov sadržaj u stanici vrlo mali, bez njih neće moći normalno funkcionirati dugo vremena. Najvažniji od svih gore navedenih atoma u ovoj kategoriji su:

• cinkov;
• bakar;
• selen;
• fluor;
• kobalt.

Normalna razina joda neophodna je za održavanje funkcije štitnjače i proizvodnju hormona. Fluor je potreban tijelu za jačanje zubne cakline, a biljkama - za održavanje elastičnosti i bogate boje lišća.

Cink i bakar su elementi koji čine mnoge enzime i vitamine. Važni su sudionici u procesima sinteze i plastične razmjene.

Selen je aktivan sudionik u regulacijskim procesima, neophodan je za rad endokrilni sustav element. Kobalt, s druge strane, ima još jedno ime - vitamin B 12, a svi spojevi ove skupine iznimno su važni za imunološki sustav.

Stoga funkcije mineralnih tvari u stanici, koje tvore mikroelementi, nisu manje od onih koje obavljaju makrostrukture. Stoga je važno konzumirati oboje u dovoljnim količinama.

Ultramikroelementi

Mineralne tvari stanice, koje tvore ultramikroelementi, ne igraju tako značajnu ulogu kao gore spomenute. Međutim, njihov dugotrajni nedostatak može dovesti do razvoja vrlo neugodnih, a ponekad i vrlo opasnih posljedica po zdravlje.

Na primjer, selen je također uključen u ovu skupinu. Njegov dugotrajni nedostatak izaziva razvoj kancerozni tumori. Stoga se smatra nezamjenjivim. Ali zlato i srebro su metali koji negativno utječu na bakterije, uništavajući ih. Stoga unutar stanica igraju baktericidnu ulogu.

Međutim, općenito, treba reći da znanstvenici još nisu u potpunosti otkrili funkcije ultramikroelemenata, a njihov značaj ostaje nejasan.

Metali i organske tvari

Mnogi metali su dio organskih molekula. Na primjer, magnezij je koenzim klorofila, neophodan za fotosintezu biljaka. Željezo je dio molekule hemoglobina, bez kojeg je nemoguće disati. Bakar, cink, mangan i drugi dijelovi su molekula enzima, vitamina i hormona.

Očito su svi ti spojevi važni za tijelo. Nemoguće ih je u potpunosti pripisati mineralima, ali ipak dijelom slijedi.

Mineralne tvari stanice i njihovo značenje: ocjena 5, tablica

Da rezimiramo ono što smo rekli tijekom članka, sastavit ćemo opću tablicu u kojoj ćemo prikazati što su mineralni spojevi i zašto su potrebni. Možete ga koristiti kada objašnjavate ovu temu školarcima, na primjer, u petom razredu.

Dakle, mineralne tvari stanice i njihov značaj učit će školarci tijekom glavne faze obrazovanja.

Posljedice nedostatka mineralnih spojeva

Kada kažemo da je uloga minerala u stanici važna, moramo navesti primjere koji to dokazuju.

Navodimo neke bolesti koje se razvijaju uz nedostatak ili višak nekog od spojeva navedenih u članku.

1. Hipertenzija.
2. Ishemija, zatajenje srca.
3. Gušavost i druge bolesti štitnjače (Basedowova bolest i druge).
4. Anemija.
5. Pogrešan rast i razvoj.
6. Tumori raka.
7. Fluoroza i karijes.
8. Bolesti krvi.
9. Poremećaj mišićnog i živčanog sustava.
10. Probavne smetnje.

Naravno, ovo je daleko od toga cijeli popis. Stoga je potrebno pažljivo pratiti da li je dnevna prehrana ispravna i uravnotežena.

Anorganske tvari koje čine stanicu

Svrha lekcije: istražiti kemijski sastav stanice, otkrivaju ulogu anorganskih tvari.

Ciljevi lekcije:

obrazovni: pokazati raznolikost kemijskih elemenata i spojeva koji čine žive organizme, njihov značaj u procesu života;

razvijanje: nastaviti formiranje vještina i sposobnosti samostalan rad s udžbenikom, sposobnost isticanja glavne stvari, formuliranja zaključaka;

obrazovni: odgojiti odgovoran odnos prema provedbi zadanih zadataka.

Oprema: multimedijski projektor, prezentacija, materijal.

Plan učenja

I. Organizacijski trenutak.

Pozdrav; - priprema publike za rad; - dostupnost studenata.

II. Motivacija odgojno-obrazovne aktivnosti.

- Evo skupa riječi: bakar, proteini, željezo, ugljikohidrati, masti, vitamini, magnezij, zlato, sumpor, kalcij, fosfor.

U koje se dvije skupine mogu podijeliti ove riječi? Objasnite odgovor. (organski i anorganski; kemijske tvari i kemikalije).

- Tko od vas može imenovati ulogu pojedinih tvari, elemenata u životu živih organizama?

- Postavite sebi cilj i ciljeve naše lekcije, na temelju naslova teme.

III. Prezentacija novog materijala.

Prezentacija. Prezentacija uključuje 3 lekcije na ovu temu odjednom. Započinjemo rad s ključnim drugim slajdom: slijedite hipervezu da biste otišli na željenu lekciju.

3. slajd: razgovor prema shemi "Sadržaj kemijskih elemenata u ljudskom tijelu".:

- Stanica sadrži oko 80 različitih kemijskih elemenata koji se nalaze u predmetima nežive prirode. Što može reći? (o zajedništvu žive i nežive prirode). 27 elemenata obavlja određene funkcije, ostali ulaze u tijelo hranom, vodom, zrakom.

- Koji su kemijski elementi i u kojoj se količini nalaze u ljudskom tijelu?

- Svi kemijski spojevi koji se nalaze u živim organizmima podijeljeni su u skupine.

- Pomoću tablice izradite dijagram “Glavne skupine kemijskih elemenata u prirodi” (vidi tablicu “Elementi koji čine stanice živih organizama”, v. stol 1 ). Kisik, vodik, ugljik, dušik, sumpor i fosfor su potrebne komponente molekule bioloških polimera (proteini, nukleinske kiseline), često se nazivaju bioelementima.

Shema

Slajd 5: Počnite ispunjavati tablicu - referentni sažetak u svojoj bilježnici (ova tablica će biti dopunjena u sljedećim lekcijama, vidi tablicu 2 ).

- Od svega kemijski spojevi sadržana u živim organizmima, voda čini 75 - 85% tjelesne težine.

Zašto je potrebna ova količina vode? Koja je funkcija vode u živom organizmu?

– Već znate da su struktura i funkcije međusobno povezane. Pogledajmo pobliže strukturu molekule vode kako bismo saznali zašto voda ima takva svojstva. U toku objašnjenja popunjavate prateće bilješke u svojoj bilježnici (vidi slajd 5).

Slajdovi 6 - 7 demonstrirati strukturne značajke molekule vode, njezina svojstva.

- Među anorganskim spojevima koji čine organizme, najviša vrijednost imaju soli mineralnih kiselina i odgovarajućih kationa i aniona. Iako se potreba ljudi i životinja za mineralima izražava u desecima, pa čak i tisućinkama grama, međutim, nedostatak u hrani bilo kojeg od biološki važnih elemenata vodi do ozbiljne bolesti.

- Popunite tablicu, stupac “Mineralne soli”, koristeći udžbenički materijal str.104 - 107. ( slajd 8, kliknite na hipervezu za provjeru obavljenog posla).

- Navedite primjere koji dokazuju ulogu mineralnih soli u životu živih organizama.

IV. Popravljanje novog materijala:

nekoliko učenika (koliko računala u razredu) izvodi interaktivni test 1 “Anorganske tvari stanice”;

ostali nastupaju zadaci za uvježbavanje razmišljanja i sposobnosti donošenja zaključaka(Handout) :

Između prva dva pojma postoji određena povezanost. Između četvrtog i jednog od sljedećih pojmova postoji ista veza. Pronađi:

1. Jod: štitnjača = fluor: ___________________

a) gušterača b) zubnu caklinu u) nukleinske kiseline d) nadbubrežne žlijezde

2. Željezo: hemoglobin = __________: klorofil:

a) kobalt b) bakar c) jod d) magnezij

3. Izvedite digitalni diktat "Molekule". 1. Vodikove veze su najslabije veze u molekuli (1). 2. Struktura i sastav su jedno te isto (0). 3. Sastav uvijek određuje strukturu (0). 4. Sastav i struktura molekule određuju njezina svojstva (1). 5. Polaritet molekula vode objašnjava njenu sposobnost polaganog zagrijavanja i hlađenja (0). 6. Atom kisika u molekuli vode nosi pozitivan naboj. (0)

V. Sažetak lekcije.

Jeste li postigli svoje ciljeve i ciljeve lekcije? Koje ste nove stvari otkrili u ovoj lekciji?

Književnost:

Biologija. 9. razred: nastavni planovi prema udžbeniku S. G. Mamontova, V. B. Zakharova, N. I. Sonine / ur. - komp. M.M. Gumenyuk. Volgograd: Učitelj, 2006.

Lerner G.I. Opća biologija. Testovi i zadaci lekcija. 10 - 11 razred. / - M .: Akvarij, 1998.

Mamontov S.G., Zakharov V.B., Sonin N.I. Biologija. Opći obrasci. 9. razred: Proc. za opće obrazovanje udžbenik ustanove. – M.: Drfa, 2000.

CD Skup digitalnih obrazovnih izvora za udžbenik Teremov A.V., Petrosova R.A., Nikishov A.I. Biologija. Opći obrasci života: 9 stanica. humanite ur. Centar VLADOS, 2003. Physicon doo, 2007.