Oggi molto è stato scoperto e isolato nella sua forma pura elementi chimici tavole periodiche, e un quinto di esse si trova in ogni organismo vivente. Loro, come i mattoni, sono i componenti principali dell'organico e sostanze inorganiche.

Quali elementi chimici fanno parte della cellula, in base alla biologia di quali sostanze si può giudicare la loro presenza nel corpo - considereremo tutto questo più avanti nell'articolo.

Qual è la costanza della composizione chimica

Per mantenere la stabilità nel corpo, ogni cellula deve mantenere la concentrazione di ciascuno dei suoi componenti a un livello costante. Questo livello è determinato da specie, habitat, fattori ambientali.

Per rispondere alla domanda su quali elementi chimici fanno parte della cellula, è necessario comprendere chiaramente che qualsiasi sostanza contiene uno qualsiasi dei componenti della tavola periodica.

Qualche volta in questione circa centesimi e millesimi di percento del contenuto di un determinato elemento in una cella, ma allo stesso tempo una modifica del numero nominato di almeno un millesimo può già comportare conseguenze serie per il corpo.

Dei 118 elementi chimici in una cellula umana, dovrebbero essercene almeno 24. Non ci sono tali componenti che si troverebbero in un organismo vivente, ma non facevano parte di oggetti inanimati della natura. Questo fatto conferma la stretta relazione tra vivente e non vivente nell'ecosistema.

Il ruolo dei vari elementi che compongono la cellula

Allora quali sono gli elementi chimici che compongono una cellula? Il loro ruolo nella vita dell'organismo, va notato, dipende direttamente dalla frequenza di occorrenza e dalla loro concentrazione nel citoplasma. Tuttavia, nonostante contenuto diverso elementi nella cella, il significato di ciascuno di essi è ugualmente alto. Una carenza di uno qualsiasi di essi può portare a un effetto dannoso sul corpo, disattivando le reazioni biochimiche più importanti dal metabolismo.

Elencando quali elementi chimici fanno parte della cellula umana, dobbiamo menzionare tre tipi principali, che considereremo di seguito:

I principali elementi biogenici della cellula

Non sorprende che gli elementi O, C, H, N siano biogenici, perché formano tutte sostanze organiche e molte inorganiche. È impossibile immaginare proteine, grassi, carboidrati o acidi nucleici senza questi componenti essenziali per l'organismo.

La funzione di questi elementi determinava il loro alto contenuto nel corpo. Insieme rappresentano il 98% del peso corporeo totale secco. In quale altro modo si può manifestare l'attività di questi enzimi?

1. Ossigeno. Il suo contenuto nella cellula è circa il 62% della massa secca totale. Funzioni: costruzione di sostanze organiche ed inorganiche, partecipazione alla catena respiratoria;
2. Carbonio. Il suo contenuto raggiunge il 20%. Funzione principale: inclusa in tutto;
3. Idrogeno. La sua concentrazione assume un valore del 10%. Questo elemento, oltre ad essere un componente della materia organica e dell'acqua, partecipa anche alle trasformazioni energetiche;
4. Azoto. L'importo non supera il 3-5%. Il suo ruolo principale è la formazione di aminoacidi, acidi nucleici, ATP, molte vitamine, emoglobina, emocianina, clorofilla.

Questi sono gli elementi chimici che compongono la cellula e formano la maggior parte delle sostanze necessarie alla vita normale.

Importanza dei macronutrienti

I macronutrienti aiuteranno anche a suggerire quali elementi chimici fanno parte della cellula. Dal corso di biologia emerge che, oltre a quelle principali, il 2% della massa secca è costituito da altre componenti della tavola periodica. E i macronutrienti includono quelli il cui contenuto non è inferiore allo 0,01%. Le loro funzioni principali sono presentate sotto forma di tabella.

Calcio (Ca)		Responsabile della contrazione delle fibre muscolari, fa parte della pectina, delle ossa e dei denti. Migliora la coagulazione del sangue.
Fosforo (P)		Fa parte della più importante fonte di energia: l'ATP.
		Partecipa alla formazione di ponti disolfuro durante il ripiegamento delle proteine ​​in una struttura terziaria. Incluso nella composizione di cisteina e metionina, alcune vitamine.
		Gli ioni potassio sono coinvolti nelle cellule e influenzano anche il potenziale di membrana.
		Anione maggiore nel corpo
Sodio (Na)		Analogo del potassio coinvolto negli stessi processi.
Magnesio (Mg)		Gli ioni di magnesio sono i regolatori del processo Al centro della molecola di clorofilla si trova anche un atomo di magnesio.
		Partecipa al trasporto di elettroni attraverso l'ETC della respirazione e della fotosintesi, è un legame strutturale di mioglobina, emoglobina e molti enzimi.

Ci auguriamo che da quanto sopra non sia difficile determinare quali elementi chimici fanno parte della cellula e sono macronutrienti.

oligoelementi

Esistono anche tali componenti della cellula, senza i quali il corpo non può funzionare normalmente, ma il loro contenuto è sempre inferiore allo 0,01%. Determiniamo quali elementi chimici fanno parte della cellula e appartengono al gruppo di microelementi.

		Fa parte degli enzimi delle polimerasi del DNA e dell'RNA, nonché di molti ormoni (ad esempio l'insulina).
		Partecipa ai processi di fotosintesi, sintesi dell'emocianina e di alcuni enzimi.
		È un componente strutturale degli ormoni T3 e T4 della tiroide
Manganese (Mn)	inferiore a 0,001	Incluso negli enzimi, nelle ossa. Partecipa alla fissazione dell'azoto nei batteri
	inferiore a 0,001	Influenza il processo di crescita delle piante.
		Fa parte delle ossa e dello smalto dei denti.

Sostanze organiche e inorganiche

Oltre a questi, quali altri elementi chimici sono inclusi nella composizione della cellula? Le risposte possono essere trovate semplicemente studiando la struttura della maggior parte delle sostanze nel corpo. Tra questi si distinguono molecole di origine organica e inorganica e ciascuno di questi gruppi ha un insieme fisso di elementi nella sua composizione.

Le principali classi di sostanze organiche sono proteine, acidi nucleici, grassi e carboidrati. Sono costruiti interamente dai principali elementi biogenici: lo scheletro della molecola è sempre formato da carbonio, e idrogeno, ossigeno e azoto fanno parte dei radicali. Negli animali le proteine ​​sono la classe dominante e nelle piante i polisaccaridi.

Le sostanze inorganiche sono tutti sali minerali e, naturalmente, acqua. Tra tutti gli inorganici nella cellula, il più è H 2 O, in cui il resto delle sostanze è disciolto.

Tutto quanto sopra ti aiuterà a determinare quali elementi chimici fanno parte della cellula e le loro funzioni nel corpo non saranno più un mistero per te.

La composizione di una cellula vivente comprende gli stessi elementi chimici che fanno parte della natura inanimata. Su 104 elementi sistema periodico D. I. Mendeleev nelle celle ha trovato 60.

Sono divisi in tre gruppi:

1. gli elementi principali sono ossigeno, carbonio, idrogeno e azoto (98% della composizione cellulare);
2. elementi che costituiscono decimi e centesimi di percentuale: potassio, fosforo, zolfo, magnesio, ferro, cloro, calcio, sodio (1,9% in totale);
3. tutti gli altri elementi presenti in quantità ancora minori sono oligoelementi.

La composizione molecolare della cellula è complessa ed eterogenea. Collegamenti separati- acqua e sali minerali - si trovano anche in natura inanimata; altri - composti organici: carboidrati, grassi, proteine, acidi nucleici, ecc. - sono caratteristici solo degli organismi viventi.

SOSTANZE INORGANICHE

L'acqua costituisce circa l'80% della massa della cellula; nelle cellule giovani a crescita rapida - fino al 95%, in quelle vecchie - 60%.

Il ruolo dell'acqua nella cellula è fantastico.

È il mezzo principale e solvente, partecipa di più reazioni chimiche, il movimento delle sostanze, la termoregolazione, la formazione di strutture cellulari, determina il volume e l'elasticità della cellula. La maggior parte delle sostanze entra nel corpo e viene espulsa da esso in una soluzione acquosa. Ruolo biologico l'acqua è determinata dalla specificità della struttura: la polarità delle sue molecole e la capacità di formare legami idrogeno, grazie ai quali sorgono complessi di diverse molecole d'acqua. Se l'energia di attrazione tra le molecole d'acqua è inferiore a quella tra le molecole d'acqua e una sostanza, si dissolve in acqua. Tali sostanze sono chiamate idrofile (dal greco "idro" - acqua, "filetto" - amo). Questi sono molti sali minerali, proteine, carboidrati, ecc. Se l'energia di attrazione tra le molecole d'acqua è maggiore dell'energia di attrazione tra le molecole di acqua e una sostanza, tali sostanze sono insolubili (o leggermente solubili), sono dette idrofobiche ( dal greco "phobos" - paura) - grassi, lipidi, ecc.

I sali minerali nelle soluzioni acquose della cellula si dissociano in cationi e anioni, fornendo una quantità stabile degli elementi chimici necessari e della pressione osmotica. Tra i cationi, i più importanti sono K + , Na + , Ca 2+ , Mg + . La concentrazione dei singoli cationi nella cellula e nell'ambiente extracellulare non è la stessa. In una cellula vivente, la concentrazione di K è alta, Na + è bassa e nel plasma sanguigno, al contrario, c'è un'alta concentrazione di Na + e un basso K +. Ciò è dovuto alla permeabilità selettiva delle membrane. La differenza nella concentrazione di ioni nella cellula e nell'ambiente assicura il flusso di acqua dall'ambiente nella cellula e l'assorbimento di acqua da parte delle radici delle piante. Difetto singoli elementi- Fe, P, Mg, Co, Zn - blocca la formazione di acidi nucleici, emoglobina, proteine ​​e altre sostanze vitali e porta a gravi malattie. Gli anioni determinano la costanza del pH dell'ambiente cellulare (neutro e leggermente alcalino). Tra gli anioni, i più importanti sono HPO 4 2-, H 2 PO 4 -, Cl -, HCO 3 -

SOSTANZE ORGANICHE

Sostanze organiche nella forma complessa circa il 20-30% della composizione cellulare.

Carboidrati- composti organici costituiti da carbonio, idrogeno e ossigeno. Si dividono in semplici - monosaccaridi (dal greco "monos" - uno) e complessi - polisaccaridi (dal greco "poli" - molto).

Monosaccaridi(loro formula generale C n H 2n O n) - sostanze incolori con un gradevole sapore dolce, altamente solubili in acqua. Differiscono nel numero di atomi di carbonio. Tra i monosaccaridi, i più comuni sono gli esosi (con 6 atomi di C): glucosio, fruttosio (che si trova nella frutta, miele, sangue) e galattosio (che si trova nel latte). Dei pentosi (con 5 atomi di carbonio), i più comuni sono il ribosio e il desossiribosio, che fanno parte degli acidi nucleici e dell'ATP.

polisaccaridi si riferisce ai polimeri - composti in cui lo stesso monomero viene ripetuto molte volte. I monomeri dei polisaccaridi sono monosaccaridi. I polisaccaridi sono solubili in acqua e molti hanno un sapore dolce. Di questi, i più semplici sono i disaccaridi, costituiti da due monosaccaridi. Ad esempio, il saccarosio è costituito da glucosio e fruttosio; zucchero del latte - da glucosio e galattosio. Con l'aumento del numero di monomeri, la solubilità dei polisaccaridi diminuisce. Tra i polisaccaridi ad alto peso molecolare, il glicogeno è il più comune negli animali e l'amido e la fibra (cellulosa) nelle piante. Quest'ultimo è costituito da 150-200 molecole di glucosio.

Carboidrati- la principale fonte di energia per tutte le forme di attività cellulare (movimento, biosintesi, secrezione, ecc.). Suddividendo nei prodotti più semplici CO 2 e H 2 O, 1 g di carboidrati rilascia 17,6 kJ di energia. I carboidrati funzionano funzione edilizia nelle piante (i loro gusci sono fatti di cellulosa) e il ruolo delle sostanze di riserva (nelle piante - amido, negli animali - glicogeno).

Lipidi- si tratta di sostanze e grassi simili ai grassi insolubili in acqua, costituiti da glicerolo e ad alto peso molecolare acidi grassi. I grassi animali si trovano nel latte, nella carne, nel tessuto sottocutaneo. In temperatura ambiente questo è solidi. Nelle piante, i grassi si trovano nei semi, nei frutti e in altri organi. A temperatura ambiente sono liquidi. Le sostanze simili ai grassi sono simili ai grassi nella struttura chimica. Ce ne sono molti nel tuorlo di uova, cellule cerebrali e altri tessuti.

Il ruolo dei lipidi è determinato dalla loro funzione strutturale. Costituiscono membrane cellulari che, a causa della loro idrofobicità, impediscono al contenuto della cellula di mescolarsi ambiente. I lipidi svolgono una funzione energetica. Dividendosi in CO 2 e H 2 O, 1 g di grasso rilascia 38,9 kJ di energia. Non conducono bene il calore, accumulandosi nel tessuto sottocutaneo (e altri organi e tessuti), svolgono una funzione protettiva e il ruolo di sostanze di riserva.

Scoiattoli- il più specifico e importante per l'organismo. Appartengono a polimeri non periodici. A differenza di altri polimeri, le loro molecole sono costituite da monomeri simili ma non identici: 20 amminoacidi diversi.

Ogni amminoacido ha il proprio nome, struttura e proprietà speciali. La loro formula generale può essere rappresentata come segue

Una molecola amminoacidica è costituita da una parte specifica (radicale R) e da una parte uguale per tutti gli amminoacidi, compreso un gruppo amminico (-NH 2) con proprietà basiche, e un gruppo carbossilico (COOH) con proprietà acide. La presenza di gruppi acidi e basici in una molecola determina la loro elevata reattività. Attraverso questi gruppi, la connessione degli amminoacidi avviene nella formazione di un polimero - proteina. In questo caso, una molecola d'acqua viene rilasciata dal gruppo amminico di un amminoacido e dal carbossile di un altro e gli elettroni rilasciati vengono combinati per formare un legame peptidico. Pertanto, le proteine ​​sono chiamate polipeptidi.

Una molecola proteica è una catena di diverse decine o centinaia di aminoacidi.

Le molecole proteiche sono enormi, quindi sono chiamate macromolecole. Le proteine, come gli amminoacidi, sono altamente reattive e sono in grado di reagire con acidi e alcali. Differiscono per composizione, quantità e sequenza di amminoacidi (il numero di tali combinazioni di 20 amminoacidi è quasi infinito). Questo spiega la diversità delle proteine.

Ci sono quattro livelli di organizzazione nella struttura delle molecole proteiche (59)

• Struttura primaria- una catena polipeptidica di aminoacidi legati in una certa sequenza da legami peptidici covalenti (forti).
• struttura secondaria- una catena polipeptidica avvolta in una stretta elica. In esso, sorgono legami idrogeno a bassa resistenza tra i legami peptidici delle spire adiacenti (e altri atomi). Insieme, forniscono una struttura abbastanza forte.
• Struttura terziariaè una configurazione bizzarra, ma specifica per ogni proteina: un globulo. È tenuto insieme da deboli legami idrofobici o forze coesive tra radicali non polari che si trovano in molti amminoacidi. A causa della loro molteplicità, forniscono una sufficiente stabilità della macromolecola proteica e la sua mobilità. La struttura terziaria delle proteine ​​è anche supportata da legami covalenti S - S (es - es) che sorgono tra i radicali dell'amminoacido cisteina contenente zolfo, che sono distanti l'uno dall'altro.
• Struttura quaternaria non tipico per tutte le proteine. Si verifica quando diverse macromolecole proteiche si combinano per formare complessi. Ad esempio, l'emoglobina nel sangue umano è un complesso di quattro macromolecole di questa proteina.

Tale complessità della struttura delle molecole proteiche è associata a una varietà di funzioni inerenti a questi biopolimeri. Tuttavia, la struttura delle molecole proteiche dipende dalle proprietà dell'ambiente.

Viene chiamata la violazione della struttura naturale della proteina denaturazione. Può verificarsi sotto l'influenza di alte temperature, sostanze chimiche, energia radiante e altri fattori. Con un impatto debole, solo la struttura quaternaria si rompe, con una più forte, quella terziaria, quindi quella secondaria, e la proteina rimane nella forma di una struttura primaria: una catena polipeptidica.Questo processo è parzialmente reversibile e la proteina denaturata è in grado di ripristinare la sua struttura.

Il ruolo delle proteine ​​nella vita cellulare è enorme.

Scoiattoli- questo è materiale da costruzione organismo. Sono coinvolti nella costruzione del guscio, degli organelli e delle membrane della cellula e dei singoli tessuti (capelli, vasi sanguigni, ecc.). Molte proteine ​​agiscono come catalizzatori nella cellula, enzimi che accelerano le reazioni cellulari di decine, centinaia di milioni di volte. Sono noti circa un migliaio di enzimi. Oltre alle proteine, la loro composizione comprende metalli Mg, Fe, Mn, vitamine, ecc.

Ogni reazione è catalizzata dal suo particolare enzima. In questo caso, non agisce l'intero enzima, ma una determinata area: il centro attivo. Si adatta al supporto come la chiave di una serratura. Gli enzimi agiscono a una certa temperatura e pH. Speciali proteine ​​contrattili forniscono funzioni motorie delle cellule (movimento di flagellati, ciliati, contrazione muscolare, ecc.). Proteine ​​separate (emoglobina nel sangue) svolgono una funzione di trasporto, fornendo ossigeno a tutti gli organi e tessuti del corpo. Proteine ​​specifiche - anticorpi - svolgono una funzione protettiva, neutralizzando le sostanze estranee. Alcune proteine ​​svolgono una funzione energetica. Scomposizione in amminoacidi e poi ancora di più sostanze semplici, 1 g di proteine ​​rilascia 17,6 kJ di energia.

Acidi nucleici(dal latino "nucleus" - il nucleo) furono scoperti per la prima volta nel nucleo. Sono di due tipi - acidi desossiribonucleici(DNA) e acidi ribonucleici(RNA). Il loro ruolo biologico è grande, determinano la sintesi delle proteine ​​e il trasferimento di informazioni ereditarie da una generazione all'altra.

La molecola del DNA ha struttura complessa. È costituito da due catene attorcigliate a spirale. La larghezza della doppia elica è di 2 nm 1 , la lunghezza è di diverse decine e persino centinaia di micromicron (centinaia o migliaia di volte più grande della più grande molecola proteica). Il DNA è un polimero, i cui monomeri sono nucleotidi - composti costituiti da una molecola di acido fosforico, un carboidrato - desossiribosio e una base azotata. La loro formula generale è la seguente:

L'acido fosforico e i carboidrati sono gli stessi per tutti i nucleotidi e ci sono quattro tipi di basi azotate: adenina, guanina, citosina e timina. Determinano il nome dei nucleotidi corrispondenti:

• adenile (A),
• guanile (G),
• citosile (C),
• timidile (T).

Ogni filamento di DNA è un polinucleotide costituito da diverse decine di migliaia di nucleotidi. In esso, i nucleotidi vicini sono collegati da un forte legame covalente tra acido fosforico e desossiribosio.

In dimensioni enormi di molecole di DNA, la combinazione di quattro nucleotidi in esse può essere infinitamente grande.

Durante la formazione della doppia elica del DNA, le basi azotate di un filamento sono disposte in un ordine rigorosamente definito contro le basi azotate dell'altro. Allo stesso tempo, T risulta sempre essere contro A, e solo C è contro G. Ciò è spiegato dal fatto che A e T, così come G e C, corrispondono strettamente tra loro, come due metà vetro rotto, e sono complementari o complementare(dal greco "complemento" - aggiunta) gli uni agli altri. Se la sequenza di nucleotidi in un filamento di DNA è nota, i nucleotidi di un altro filamento possono essere stabiliti dal principio di complementarità (vedi Appendice, compito 1). I nucleotidi complementari sono uniti da legami a idrogeno.

Tra A e T ci sono due legami, tra G e C - tre.

La duplicazione della molecola del DNA è la sua caratteristica unica, che assicura il trasferimento di informazioni ereditarie dalla cellula madre alle cellule figlie. Viene chiamato il processo di duplicazione del DNA Replicazione del DNA. Si effettua come segue. Poco prima della divisione cellulare, la molecola di DNA si svolge e la sua doppia catena viene divisa in due catene indipendenti dall'azione di un enzima da un'estremità. Su ciascuna metà dei nucleotidi liberi della cellula, secondo il principio di complementarità, si costruisce una seconda catena. Di conseguenza, invece di una molecola di DNA, appaiono due molecole completamente identiche.

RNA- un polimero simile nella struttura a un filamento di DNA, ma molto più piccolo. I monomeri di RNA sono nucleotidi costituiti da acido fosforico, un carboidrato (ribosio) e una base azotata. Le tre basi azotate dell'RNA - adenina, guanina e citosina - corrispondono a quelle del DNA e la quarta è diversa. Invece della timina, l'RNA contiene uracile. Il polimero di RNA è formato attraverso legami covalenti tra ribosio e acido fosforico dei nucleotidi vicini. Sono noti tre tipi di RNA: RNA messaggero(i-RNA) trasmette informazioni sulla struttura della proteina dalla molecola di DNA; trasferire l'RNA(t-RNA) trasporta gli amminoacidi nel sito di sintesi proteica; L'RNA ribosomiale (rRNA) si trova nei ribosomi ed è coinvolto nella sintesi proteica.

ATP- l'acido adenosina trifosforico è un importante composto organico. Strutturalmente, è un nucleotide. È costituito dalla base azotata adenina, carboidrati - ribosio e tre molecole di acido fosforico. L'ATP è una struttura instabile, sotto l'influenza dell'enzima, il legame tra "P" e "O" si rompe, una molecola di acido fosforico viene scissa e l'ATP passa in

La composizione chimica delle cellule vegetali e animali è molto simile, il che indica l'unità della loro origine. Più di 80 elementi chimici sono stati trovati nelle cellule.

Gli elementi chimici presenti nella cellula sono suddivisi in 3 grandi gruppi: macronutrienti, mesoelementi, microelementi.

I macronutrienti includono carbonio, ossigeno, idrogeno e azoto. Mesoelementi sono zolfo, fosforo, potassio, calcio, ferro. Oligoelementi: zinco, iodio, rame, manganese e altri.

Elementi chimici biologicamente importanti della cellula:

Azoto - componente strutturale di proteine ​​e NA.

Idrogeno- fa parte dell'acqua e di tutti i composti biologici.

Magnesio- attiva il lavoro di molti enzimi; componente strutturale della clorofilla.

Calcio- il componente principale di ossa e denti.

Ferro da stiro- entra nell'emoglobina.

Iodio- parte dell'ormone tiroideo.

Le sostanze della cellula sono divise in organiche(proteine, acidi nucleici, lipidi, carboidrati, ATP) e inorganico(acqua e sali minerali).

Acqua costituisce fino all'80% della massa della cellula, riproduce ruolo importante:

l'acqua nella cellula è un solvente

· trasporta i nutrienti;

l'acqua viene rimossa dal corpo sostanze nocive;

elevata capacità termica dell'acqua;

L'evaporazione dell'acqua aiuta a raffreddare animali e piante.

Dona elasticità alla cellula.

Minerali:

partecipare al mantenimento dell'omeostasi regolando il flusso di acqua nella cellula;

Il potassio e il sodio assicurano il trasporto di sostanze attraverso la membrana e sono coinvolti nell'insorgenza e nella conduzione di un impulso nervoso.

I sali minerali, principalmente fosfati di calcio e carbonati, conferiscono durezza al tessuto osseo.

Risolvi un problema sulla genetica del sangue umano

Proteine, il loro ruolo nell'organismo

Proteina- sostanze organiche presenti in tutte le cellule, che sono costituite da monomeri.

Proteina- polimero non periodico ad alto peso molecolare.

Monomeroè amminoacido (20).

Gli amminoacidi contengono un gruppo amminico, un gruppo carbossilico e un radicale. Gli amminoacidi sono legati insieme per formare un legame peptidico. Le proteine ​​sono estremamente diverse, ad esempio ce ne sono oltre 10 milioni nel corpo umano.

La diversità delle proteine ​​dipende da:

1. diversa sequenza AK

2. per dimensione

3. dalla composizione

Strutture proteiche

La struttura primaria di una proteina - una sequenza di amminoacidi collegati da un legame peptidico (struttura lineare).

La struttura secondaria di una proteina - struttura a spirale.

Struttura terziaria di una proteina- globulo (struttura glomerulare).

Struttura proteica quaternaria- è costituito da diversi globuli. Caratteristica dell'emoglobina e della clorofilla.

Proprietà proteiche

1. Complementarità: la capacità di una proteina di adattarsi in forma a qualche altra sostanza come la chiave di una serratura.

2. Denaturazione: violazione della struttura naturale della proteina (temperatura, acidità, salinità, aggiunta di altre sostanze, ecc.). Esempi di denaturazione: cambiamenti nelle proprietà proteiche quando le uova vengono bollite, trasferimento di proteine ​​da stato liquido in solido.

3. Rinaturazione - ripristino della struttura proteica, se la struttura primaria non è stata disturbata.

Funzioni proteiche

1. Edilizia: la formazione di tutte le membrane cellulari

2. Catalitico: le proteine ​​sono catalizzatori; accelerare le reazioni chimiche

3. Motore: actina e miosina fanno parte delle fibre muscolari.

4. Trasporto: trasferimento di sostanze a vari tessuti e organi del corpo (l'emoglobina è una proteina che fa parte dei globuli rossi)

5. Protettivo: anticorpi, fibrinogeno, trombina - proteine ​​coinvolte nello sviluppo dell'immunità e della coagulazione del sangue;

6. Energia: partecipare alle reazioni di scambio plastico per costruire nuove proteine.

7. Regolatorio: il ruolo dell'ormone insulina nella regolazione della glicemia.

8. Stoccaggio: l'accumulo di proteine ​​nel corpo come riserva nutrienti, ad esempio, nelle uova, nel latte, nei semi delle piante.

Una cellula non è solo un'unità strutturale di tutti gli esseri viventi, una sorta di mattone della vita, ma anche una piccola fabbrica biochimica in cui avvengono varie trasformazioni e reazioni ogni frazione di secondo. È così che si formano gli organismi necessari alla vita e alla crescita. componenti strutturali: cellule minerali, acqua e composti organici. Pertanto, è molto importante sapere cosa accadrà se uno di loro non è abbastanza. Che ruolo giocano i vari composti nella vita di queste minuscole particelle strutturali dei sistemi viventi che non sono visibili ad occhio nudo? Proviamo a capire questo problema.

Classificazione delle sostanze cellulari

Tutti i composti che costituiscono la massa della cellula, ne formano le parti strutturali e sono responsabili del suo sviluppo, nutrizione, respirazione, plastica e normale sviluppo, possono essere suddivisi in tre grandi gruppi. Queste sono categorie come:

• organico;
• cellule (sali minerali);
• acqua.

Spesso quest'ultimo è riferito al secondo gruppo di componenti inorganici. Oltre a queste categorie, puoi designare quelle che sono composte dalla loro combinazione. Questi sono i metalli che compongono la molecola. composti organici(ad esempio, una molecola di emoglobina contenente uno ione ferro è di natura proteica).

Minerali della cellula

Se parliamo specificamente dei composti minerali o inorganici che compongono ogni organismo vivente, allora non sono nemmeno gli stessi sia in natura che in contenuto quantitativo. Pertanto, hanno una propria classificazione.

Tutti i composti inorganici possono essere suddivisi in tre gruppi.

1. Macronutrienti. Quelli il cui contenuto all'interno della cellula è superiore allo 0,02% della massa totale di sostanze inorganiche. Esempi: carbonio, ossigeno, idrogeno, azoto, magnesio, calcio, potassio, cloro, zolfo, fosforo, sodio.
2. Oligoelementi - meno dello 0,02%. Questi includono: zinco, rame, cromo, selenio, cobalto, manganese, fluoro, nichel, vanadio, iodio, germanio.
3. Ultramicroelementi: il contenuto è inferiore allo 0,0000001%. Esempi: oro, cesio, platino, argento, mercurio e alcuni altri.

Puoi anche evidenziare diversi elementi che sono organogeni, cioè formano la base di composti organici da cui è costruito il corpo di un organismo vivente. Si tratta di elementi quali:

• idrogeno;
• azoto;
• carbonio;
• ossigeno.

Costruiscono le molecole di proteine ​​(la base della vita), carboidrati, lipidi e altre sostanze. Tuttavia, i minerali sono anche responsabili del normale funzionamento del corpo. La composizione chimica della cellula è calcolata in dozzine di elementi della tavola periodica, che sono la chiave per una vita di successo. Solo circa 12 di tutti gli atomi non svolgono alcun ruolo, oppure è trascurabile e non studiato.

Particolarmente importanti sono alcuni sali, che devono essere ingeriti quotidianamente con il cibo in quantità sufficienti affinché non si sviluppino varie malattie. Per le piante, questo è, ad esempio, sodio, per gli esseri umani e gli animali, questi sono sali di calcio, sale come fonte di sodio e cloro, ecc.

Acqua

I minerali della cellula si combinano con l'acqua gruppo comune quindi il suo significato non può essere ignorato. Che ruolo svolge nel corpo degli esseri viventi? Enorme. All'inizio dell'articolo, abbiamo confrontato la cellula con una fabbrica biochimica. Quindi, tutte le trasformazioni di sostanze che si verificano ogni secondo vengono eseguite proprio nell'ambiente acquatico. È un solvente universale e un mezzo per interazioni chimiche, sintesi e processi di decadimento.

Inoltre, l'acqua fa parte dell'ambiente interno:

• citoplasma;
• linfa cellulare nelle piante;
• sangue negli animali e nell'uomo;
• urina;
• saliva di altri fluidi biologici.

Disidratazione significa morte per tutti gli organismi senza eccezioni. L'acqua è un ambiente vitale per un'enorme varietà di flora e fauna. Pertanto, è difficile sopravvalutare l'importanza di questa sostanza inorganica, è davvero infinitamente grande.

Macronutrienti e loro significato

Le sostanze minerali di una gabbia per il suo lavoro normale sono di grande importanza. Prima di tutto, questo vale per i macronutrienti. Il ruolo di ciascuno di loro è stato studiato nel dettaglio ed è stato stabilito da tempo. Abbiamo già elencato quali atomi compongono il gruppo dei macroelementi, quindi non ci ripeteremo. Descriviamo brevemente il ruolo dei principali.

1. Calcio. I suoi sali sono necessari per la fornitura di ioni Ca 2+ al corpo. Gli ioni stessi sono coinvolti nei processi di arresto del sangue e coagulazione, forniscono esocitosi cellulare e contrazioni muscolari, comprese le contrazioni cardiache. I sali insolubili sono alla base delle ossa e dei denti forti di animali e umani.
2. Potassio e sodio. Mantieni lo stato della cellula, forma la pompa sodio-potassio del cuore.
3. Cloro - è coinvolto nel garantire l'elettroneutralità della cellula.
4. Fosforo, zolfo, azoto sono parti costitutive molti composti organici e partecipano anche al lavoro dei muscoli, alla composizione delle ossa.

Naturalmente, se consideriamo ogni elemento in modo più dettagliato, si può dire molto sul suo eccesso nel corpo e sulla sua carenza. Dopotutto, entrambi sono dannosi e portano a malattie di vario genere.

oligoelementi

Ruolo minerali nella cella, che appartengono al gruppo degli oligoelementi, è anche grande. Nonostante il loro contenuto sia molto piccolo nella cella, senza di loro non sarà in grado di funzionare normalmente per molto tempo. I più importanti di tutti gli atomi di cui sopra in questa categoria sono come:

• zinco;
• rame;
• selenio;
• fluoro;
• cobalto.

Un livello normale di iodio è essenziale per mantenere la funzione tiroidea e la produzione di ormoni. Il fluoro è necessario al corpo per rafforzare lo smalto dei denti e le piante - per mantenere l'elasticità e il colore ricco delle foglie.

Zinco e rame sono elementi che compongono molti enzimi e vitamine. Sono partecipanti importanti nei processi di sintesi e scambio plastico.

Il selenio partecipa attivamente ai processi di regolazione, è necessario per il lavoro sistema endocrino elemento. Il cobalto, d'altra parte, ha un altro nome: vitamina B 12 e tutti i composti di questo gruppo sono estremamente importanti per il sistema immunitario.

Pertanto, le funzioni delle sostanze minerali nella cellula, che sono formate da microelementi, non sono inferiori a quelle svolte dalle macrostrutture. Pertanto, è importante consumarli entrambi in quantità sufficienti.

Ultramicroelementi

Le sostanze minerali della cellula, che sono formate da ultramicroelementi, non svolgono un ruolo così significativo come quelle sopra menzionate. Tuttavia, la loro carenza a lungo termine può portare allo sviluppo di conseguenze molto spiacevoli e talvolta molto pericolose per la salute.

Ad esempio, anche il selenio è incluso in questo gruppo. La sua carenza a lungo termine provoca lo sviluppo tumori cancerosi. Pertanto, è considerato indispensabile. Ma l'oro e l'argento sono metalli che hanno un effetto negativo sui batteri, distruggendoli. Pertanto, all'interno delle cellule svolgono un ruolo battericida.

Tuttavia, in generale, va detto che le funzioni degli ultramicroelementi non sono state ancora completamente divulgate dagli scienziati e il loro significato rimane poco chiaro.

Metalli e sostanze organiche

Molti metalli fanno parte di molecole organiche. Ad esempio, il magnesio è un coenzima della clorofilla, necessario per la fotosintesi delle piante. Il ferro fa parte della molecola dell'emoglobina, senza la quale è impossibile respirare. Rame, zinco, manganese e altri sono parti delle molecole di enzimi, vitamine e ormoni.

Ovviamente, tutti questi composti sono importanti per il corpo. È impossibile attribuirli completamente a quelli minerali, ma ne consegue ancora in parte.

Sostanze minerali della cellula e loro significato: grado 5, tabella

Per riassumere quanto detto durante l'articolo, compileremo una tabella generale in cui rifletteremo su cosa sono i composti minerali e perché sono necessari. Puoi usarlo quando spieghi questo argomento agli scolari, ad esempio in quinta elementare.

Pertanto, le sostanze minerali della cellula e il loro significato saranno apprese dagli scolari nel corso della fase principale dell'istruzione.

Conseguenze della mancanza di composti minerali

Quando diciamo che il ruolo dei minerali nella cellula è importante, dobbiamo fornire esempi che lo dimostrino.

Elenchiamo alcune malattie che si sviluppano con la mancanza o l'eccesso di uno qualsiasi dei composti indicati nel corso dell'articolo.

1. Ipertensione.
2. Ischemia, insufficienza cardiaca.
3. Gozzo e altre malattie della tiroide (malattia di Basedow e altre).
4. Anemia.
5. Crescita e sviluppo sbagliati.
6. Tumori cancerosi.
7. Fluorosi e carie.
8. Malattie del sangue.
9. Disturbo del sistema muscolare e nervoso.
10. Indigestione.

Naturalmente, questo è tutt'altro che lista completa. Pertanto, è necessario monitorare attentamente che la dieta quotidiana sia corretta ed equilibrata.

Sostanze inorganiche che compongono la cellula

Lo scopo della lezione: Esplorare Composizione chimica cellule, rivelano il ruolo delle sostanze inorganiche.

Obiettivi della lezione:

educativo: mostrare la varietà di elementi e composti chimici che compongono gli organismi viventi, il loro significato nel processo della vita;

sviluppando: continuare la formazione di abilità e abilità lavoro indipendente con un libro di testo, la capacità di evidenziare la cosa principale, formulare conclusioni;

educativo: educare un atteggiamento responsabile verso l'attuazione dei compiti assegnati.

Attrezzatura: proiettore multimediale, presentazione, dispense.

Piano di lezione

I. Momento organizzativo.

Saluti; - preparare il pubblico al lavoro; - disponibilità degli studenti.

II. Motivazione dell'attività educativa.

- Ecco un insieme di parole: rame, proteine, ferro, carboidrati, grassi, vitamine, magnesio, oro, zolfo, calcio, fosforo.

In quali due gruppi si possono dividere queste parole? Spiega la risposta. (Organico e inorganico; sostanze chimiche e prodotti chimici).

- Chi di voi sa nominare il ruolo di determinate sostanze, elementi nella vita degli organismi viventi?

- Stabilisci tu stesso l'obiettivo e gli obiettivi della nostra lezione, in base al titolo dell'argomento.

III. Presentazione di nuovo materiale.

Presentazione. La presentazione include 3 lezioni su questo argomento in una volta. Iniziamo a lavorare con la seconda diapositiva chiave: segui il collegamento ipertestuale per andare alla lezione desiderata.

3a diapositiva: conversazione secondo lo schema "Il contenuto di elementi chimici nel corpo umano".:

- La cellula contiene circa 80 diversi elementi chimici che si trovano in oggetti di natura inanimata. Cosa può dire? (sulla comunanza di natura animata e inanimata). 27 elementi svolgono determinate funzioni, il resto entra nel corpo con cibo, acqua, aria.

- Quali sono gli elementi chimici e in che quantità sono contenuti nel corpo umano?

- Tutti i composti chimici che si trovano negli organismi viventi sono divisi in gruppi.

- Utilizzando la tabella, tracciare uno schema "I principali gruppi di elementi chimici in natura" (vedi tabella "Elementi che compongono le cellule degli organismi viventi", vedi Tabella 1 ). Sono ossigeno, idrogeno, carbonio, azoto, zolfo e fosforo componenti necessari molecole di polimeri biologici (proteine, acidi nucleici), sono spesso chiamati bioelementi.

schema

Diapositiva 5: Inizia a compilare la tabella - un riassunto di riferimento nel tuo quaderno (questa tabella sarà integrata nelle lezioni successive, vedi tabella 2 ).

- Di tutti composti chimici contenuta negli organismi viventi, l'acqua rappresenta il 75 - 85% del peso corporeo.

Perché è necessaria questa quantità di acqua? Qual è la funzione dell'acqua in un organismo vivente?

Sai già che struttura e funzione sono correlate. Diamo un'occhiata più da vicino alla struttura della molecola d'acqua per scoprire perché l'acqua ha tali proprietà. Nel corso della spiegazione, riempi le note di supporto nel tuo taccuino (vedi diapositiva 5).

Diapositive 6 - 7 dimostrare le caratteristiche strutturali della molecola d'acqua, le sue proprietà.

- Tra i composti inorganici che compongono gli organismi, valore più alto hanno sali di acidi minerali e i corrispondenti cationi e anioni. Sebbene il bisogno di minerali da parte dell'uomo e degli animali sia espresso in decine e persino millesimi di grammo, tuttavia, l'assenza negli alimenti di elementi importanti porta a malattie gravi.

- Compilare la tabella, colonna “Sali minerali”, utilizzando il materiale del libro di testo p.104 - 107. ( diapositiva 8, fare clic sul collegamento ipertestuale per verificare il lavoro svolto).

- Fornire esempi che dimostrino il ruolo dei sali minerali nella vita degli organismi viventi.

IV. Riparazione di nuovo materiale:

più studenti (quanti computer nella classe) svolgono il test interattivo 1 “Sostanze inorganiche della cellula”;

il resto si esibisce compiti per allenare il pensiero e la capacità di trarre conclusioni(Dispensa) :

C'è una certa connessione tra i primi due termini. Tra il quarto e uno dei seguenti concetti c'è la stessa connessione. Trovalo:

1. Iodio: tiroide = fluoro: ___________________

a) pancreas b) smalto dei denti in) acido nucleico d) ghiandole surrenali

2. Ferro: emoglobina = __________: clorofilla:

a) cobalto b) rame c) iodio d) magnesio

3. Esegui dettatura digitale "Molecole". 1. I legami idrogeno sono i legami più deboli in una molecola (1). 2. Struttura e composizione sono la stessa cosa (0). 3. La composizione determina sempre la struttura (0). 4. La composizione e la struttura di una molecola determinano le sue proprietà (1). 5. La polarità delle molecole d'acqua spiega la sua capacità di riscaldarsi e raffreddarsi lentamente (0). 6. L'atomo di ossigeno nella molecola d'acqua porta una carica positiva. (0)

V. Riassunto della lezione.

Hai raggiunto i tuoi obiettivi e obiettivi della lezione? Quali cose nuove hai scoperto in questa lezione?

Letteratura:

Biologia. Grado 9: programma della lezione secondo il libro di testo di S.G. Mamontov, V.B. Zakharov, N.I. Sonina / ed. - comp. MM Gumenyuk. Volgograd: Insegnante, 2006.

Lerner GI Biologia generale. Test di lezione e compiti. Classe 10 - 11. / - M.: Acquario, 1998.

Mamontov S.G., Zakharov V.B., Sonin N.I. Biologia. Modelli generali. Grado 9: Proc. per l'istruzione generale manuale stabilimenti. – M.: Otarda, 2000.

CD Una serie di risorse educative digitali per il libro di testo Teremov A.V., Petrosova R.A., Nikishov A.I. Biologia. Modelli generali di vita: 9 cellule. umanita ed. Centro VLADOS, 2003. Physicon LLC, 2007.