세포와 유기체에 가장 중요한 화학 원소와 화합물의 중요성. 살아있는 유기체의 세포에 있는 화학 원소 - Knowledge Hypermarket

신체의 원소 구성

에 의해 화학적 구성 요소다른 유기체의 세포는 현저하게 다를 수 있지만 동일한 요소로 구성됩니다. D.I. 주기율표의 약 70개 요소 Mendeleev, 그러나 그 중 24 개만이 매우 중요하며 살아있는 유기체에서 끊임없이 발견됩니다.

다량 영양소 - 산소, 탄화수소, 수소, 질소 - 유기 물질 분자의 일부입니다. 거대 원소에는 최근 칼륨, 나트륨, 칼슘, 황, 인, 마그네슘, 철, 염소가 포함됩니다. 셀의 내용은 1/10 및 1/100%입니다.

마그네슘은 엽록소의 일부입니다. 철 - 헤모글로빈; 인 - 뼈 조직, 핵산; 칼슘 - 뼈, 조개 거북이, 유황 - 단백질 구성; 칼륨, 나트륨 및 염화물 이온은 세포막의 전위를 변화시키는 데 참여합니다.

미량 원소 퍼센트의 1/100 및 1000분의 1로 셀에 표시됩니다. 이들은 아연, 구리, 요오드, 불소, 몰리브덴, 붕소 등입니다.

미량 원소는 효소, 호르몬, 색소의 일부입니다.

초미세 원소 - 셀의 함량이 0.000001%를 초과하지 않는 요소. 이들은 우라늄, 금, 수은, 세슘 등입니다.

물과 그 생물학적 중요성

물은 다음 중에서 정량적으로 순위를 매깁니다. 화합물모든 세포에서 1 위. 세포의 유형, 기능 상태, 유기체의 유형 및 존재 조건에 따라 세포의 함량이 크게 다릅니다.

뼈 조직 세포는 20% 이하의 수분, 지방 조직(약 40%), 근육 세포(76%), 배아 세포(90% 이상)를 포함합니다.

비고 1

모든 유기체의 세포에서 물의 양은 나이가 들어감에 따라 현저하게 감소합니다.

따라서 유기체 전체와 개별 세포의 기능적 활동이 높을수록 수분 함량이 높아지고 그 반대의 경우도 마찬가지입니다.

비고 2

세포의 중요한 활동의 전제 조건은 물의 존재입니다. 그것은 세포질의 주요 부분이며 세포질을 구성하는 콜로이드의 구조와 안정성을 지원합니다.

세포에서 물의 역할은 화학적 및 구조적 특성에 의해 결정됩니다. 우선, 이것은 분자의 작은 크기, 극성 및 수소 결합을 사용하여 결합하는 능력 때문입니다.

수소 결합은 전기 음성 원자(보통 산소 또는 질소)에 연결된 수소 원자의 참여로 형성됩니다. 이 경우 수소 원자는 다른 전기 음성 원자(산소 또는 질소)와 새로운 결합을 형성할 수 있을 정도로 큰 양전하를 얻습니다. 물 분자는 또한 한쪽 끝이 양전하를 띠고 다른 쪽 끝이 음전하를 띠는 서로 결합합니다. 이러한 분자를 쌍극자. 한 물 분자의 전기 음성도가 더 큰 산소 원자는 다른 분자의 양전하를 띤 수소 원자에 끌려 수소 결합을 형성합니다.

물 분자는 극성이고 수소 결합을 형성할 수 있다는 사실 때문에 물은 극성 물질에 대한 완벽한 용매입니다. 친수성. 이들은 이온 성질의 화합물로, 물질(염)이 용해될 때 하전 입자(이온)가 물에서 해리(분리)됩니다. 일부 비이온성 화합물은 분자에 전하를 띤(극성) 기(당, 아미노산, 단순 알코올의 경우 OH 기임)가 있는 동일한 능력을 가지고 있습니다. 비극성 분자(지질)로 구성된 물질은 물에 거의 녹지 않습니다. 소수성.

물질이 용액 속으로 들어가면 구조 입자(분자 또는 이온)가 보다 자유롭게 움직일 수 있는 능력을 획득하므로 물질의 반응성이 증가합니다. 이 때문에 물은 대부분의 화학 반응이 일어나는 주요 매개체입니다. 또한 모든 산화 환원 반응 및 가수 분해 반응은 물의 직접적인 참여로 발생합니다.

물은 알려진 모든 물질 중 가장 높은 비열 용량을 가지고 있습니다. 이것은 열 에너지가 크게 증가하면 수온이 상대적으로 약간 상승한다는 것을 의미합니다. 이것은 물 분자의 이동성을 제한하는 수소 결합을 끊기 위해 상당한 양의 이 에너지를 사용하기 때문입니다.

높은 열용량으로 인해 물은 강력하고 급격한 온도 상승으로부터 동식물 조직을 보호하는 역할을 하며 높은 기화열은 체온을 안정적으로 안정화하는 기반이 됩니다. 물을 증발시키는 데 상당한 양의 에너지가 필요한 것은 분자 사이에 수소 결합이 존재하기 때문입니다. 이 에너지는 환경에서 나오므로 증발에는 냉각이 수반됩니다. 이 과정은 땀을 흘리는 동안 관찰될 수 있으며, 개의 열 헐떡거림의 경우 특히 사막 조건과 건조한 대초원의 조건 및 다른 지역의 가뭄 기간에서 식물의 발산 기관을 냉각시키는 과정에서도 중요합니다.

물은 또한 열전도율이 높기 때문에 몸 전체에 열이 균일하게 분포됩니다. 따라서 세포 요소에 손상을 줄 수 있는 국부적인 "핫스팟"의 위험이 없습니다. 이것은 액체에 대한 높은 비열 용량과 높은 열전도율이 물을 최적의 신체 열 체계를 유지하기 위한 이상적인 매개체로 만든다는 것을 의미합니다.

물은 표면 장력이 높습니다. 이 속성은 매우 중요합니다. 흡착 공정, 조직을 통한 용액의 이동(혈액 순환, 식물을 통한 위쪽 및 아래쪽 이동 등).

물은 광합성의 가벼운 단계에서 방출되는 산소와 수소의 공급원으로 사용됩니다.

물의 중요한 생리학적 특성에는 기체($O_2$, $CO_2$ 등)를 용해하는 능력이 포함됩니다. 또한, 용매인 물은 세포와 신체의 생명에 중요한 역할을 하는 삼투 과정에 관여합니다.

탄화수소 특성과 생물학적 역할

물을 고려하지 않으면 대부분의 세포 분자가 탄화수소, 즉 유기 화합물에 속한다고 말할 수 있습니다.

비고 3

생명의 근원이 되는 독특한 화학적 능력을 가진 탄화수소는 그 화학적 기초입니다.

덕분에 작은 크기및 가용성 외부 쉘 4개의 전자, 탄화수소 원자는 다른 원자와 4개의 강력한 공유 결합을 형성할 수 있습니다.

가장 중요한 것은 탄화수소 원자가 서로 결합하여 사슬, 고리, 그리고 마지막으로 크고 복잡한 유기 분자의 골격을 형성하는 능력입니다.

또한 탄화수소는 다른 생물학적 요소(보통 $H, Mg, P, O, S$와 함께)와 공유 결합을 쉽게 형성합니다. 이것은 천문학적인 수의 다양한 존재를 설명합니다. 유기 화합물모든 징후에서 살아있는 유기체의 존재를 보장합니다. 그들의 다양성은 분자의 구조와 크기에서 나타납니다. 화학적 특성, 탄소 골격의 포화 정도 및 다른 형태분자 내 결합의 각도에 의해 결정되는 분자.

바이오폴리머

이들은 고분자 (분자량 103-109) 유기 화합물로, 그 거대 분자는 많은 수의 반복 단위-단량체로 구성됩니다.

바이오폴리머는 단백질, 핵산, 다당류 및 그 유도체(전분, 글리코겐, 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스, 펙틴, 키틴 등). 이들의 단량체는 각각 아미노산, 뉴클레오티드 및 단당류입니다.

비고 4

세포 건조 질량의 약 90%는 생체 고분자로 구성됩니다. 다당류는 식물에서 우세하고 단백질은 동물에서 우세합니다.

실시예 1

세균의 세포에는 약 3,000종의 단백질과 1,000종의 핵산이 존재하며, 인간의 경우 약 500만 개의 단백질로 추정된다.

바이오폴리머는 살아있는 유기체의 구조적 기초를 형성할 뿐만 아니라 생명 과정에서 중요한 역할을 합니다.

바이오폴리머의 구조적 기초는 선형(단백질, 핵산, 셀룰로오스) 또는 분지형(글리코겐) 사슬입니다.

그리고 핵산, 면역 반응, 대사 반응 - 생체 고분자 복합체의 형성 및 생체 고분자의 다른 특성으로 인해 수행됩니다.

오늘날 많은 것들이 순수한 형태로 발견되고 분리되었습니다. 화학 원소주기율표, 그리고 그 중 5분의 1은 모든 살아있는 유기체에서 발견됩니다. 그들은 벽돌과 마찬가지로 유기 및 무기물.

어떤 화학 원소가 세포의 일부인지, 어떤 물질이 신체에 존재하는지 판단하는 데 사용할 수 있는 생물학 - 이 모든 내용은 이 기사의 뒷부분에서 고려할 것입니다.

화학 조성의 불변성은 무엇입니까

신체의 안정성을 유지하려면 각 세포는 각 구성 요소의 농도를 일정한 수준으로 유지해야 합니다. 이 수준은 종, 서식지, 환경 요인에 의해 결정됩니다.

어떤 화학 원소가 세포의 일부인지에 대한 질문에 답하려면 모든 물질에 주기율표의 구성 요소가 포함되어 있음을 명확하게 이해해야 합니다.

때때로 문제의셀의 특정 요소 내용의 약 1/100 및 1/1000,000,000,000,000,000000000000000000000000000000000000000b000명된 숫자의 변경은 이미 심각한 결과몸을 위해.

인간 세포에 있는 118개의 화학 원소 중 적어도 24개가 있어야 합니다. 살아있는 유기체에서 발견되는 그러한 구성 요소는 없지만 무생물의 일부가 아닌 자연의 일부입니다. 이 사실은 생태계에서 생물과 무생물 사이의 밀접한 관계를 확인시켜줍니다.

세포를 구성하는 다양한 요소들의 역할

그렇다면 세포를 구성하는 화학 원소는 무엇입니까? 유기체의 삶에서 그들의 역할은 발생 빈도와 세포질에서의 농도에 직접적으로 의존한다는 점에 유의해야합니다. 그러나 그럼에도 불구하고 다른 콘텐츠셀의 요소에서 각 요소의 중요성은 동일하게 높습니다. 그들 중 하나가 결핍되면 신체에 해로운 영향을 미치고 가장 중요한 생체 기능을 차단할 수 있습니다. 화학 반응.

어떤 화학 원소가 인간 세포의 일부인지 나열하면 아래에서 고려할 세 가지 주요 유형을 언급해야 합니다.

세포의 주요 생물학적 요소

원소 O, C, H, N이 모든 유기 물질과 많은 무기 물질을 형성하기 때문에 생물학적인 것은 놀라운 일이 아닙니다. 신체에 이러한 필수 구성 요소가 없는 단백질, 지방, 탄수화물 또는 핵산을 상상하는 것은 불가능합니다.

이러한 요소의 기능은 신체의 높은 함량을 결정합니다. 그들은 함께 총 건조 체중의 98%를 차지합니다. 이 효소의 활성이 다른 방법으로 나타날 수 있습니까?

산소. 셀의 함량은 전체 건조 질량의 약 62%입니다. 기능: 유기 및 무기 물질의 구성, 호흡 사슬에 참여;
탄소. 그 함량은 20%에 이릅니다. 주요 기능: 모두에 포함됨;
수소. 농도는 10%의 값을 취합니다. 이 원소는 유기물과 물의 구성 요소일 뿐만 아니라 에너지 변환에도 참여합니다.
질소. 금액은 3-5%를 초과하지 않습니다. 주요 역할은 아미노산, 핵산, ATP, 많은 비타민, 헤모글로빈, 헤모시아닌, 엽록소의 형성입니다.

이들은 세포를 구성하고 정상적인 생활에 필요한 대부분의 물질을 형성하는 화학 원소입니다.

다량 영양소의 중요성

다량 영양소는 또한 어떤 화학 원소가 세포의 일부인지 제안하는 데 도움이 됩니다. 생물학 과정에서 주요 것들 외에도 건조 질량의 2 %가 주기율표의 다른 구성 요소로 구성되어 있음이 분명해졌습니다. 그리고 다량 영양소는 함량이 0.01% 이상인 것을 포함합니다. 주요 기능은 테이블 형식으로 제공됩니다.


칼슘(Ca)		근육 섬유의 수축을 담당하며 펙틴, 뼈 및 치아의 일부입니다. 혈액 응고를 향상시킵니다.
인(P)		가장 중요한 에너지원인 ATP의 일부입니다.
		단백질이 3차 구조로 접히는 동안 이황화 다리 형성에 참여합니다. 시스테인과 메티오닌, 일부 비타민의 구성에 포함됩니다.
		칼륨 이온은 세포에 관여하며 막 전위에도 영향을 미칩니다.
		체내 주요 음이온
나트륨(Na)		동일한 과정에 관련된 칼륨 유사체.
마그네슘(Mg)		마그네슘 이온은 이 과정의 조절자입니다. 엽록소 분자의 중심에는 마그네슘 원자도 있습니다.
		호흡과 광합성의 ETC를 통한 전자 수송에 참여하고 미오글로빈, 헤모글로빈 및 많은 효소의 구조적 연결입니다.

우리는 위에서 어떤 화학 원소가 세포의 일부이고 거대 원소인지 쉽게 결정할 수 있기를 바랍니다.

미량 원소

신체가 정상적으로 기능할 수 없는 세포의 구성 요소도 있지만 그 함량은 항상 0.01% 미만입니다. 어떤 화학 원소가 세포의 일부이고 미량 원소 그룹에 속하는지 결정합시다.


		이것은 많은 호르몬(예: 인슐린)뿐만 아니라 DNA 및 RNA 중합효소의 효소의 일부입니다.
		광합성, 헤모시아닌 및 일부 효소 합성 과정에 참여합니다.
		그것은 갑상선의 호르몬 T3와 T4의 구조적 구성 요소입니다.
망간(Mn)	0.001 미만	효소, 뼈에 포함되어 있습니다. 박테리아의 질소 고정에 참여
	0.001 미만	식물 성장 과정에 영향을 미칩니다.
		뼈와 치아 법랑질의 일부입니다.

유기 및 무기 물질

이 외에도 세포의 구성에 어떤 다른 화학 원소가 포함되어 있습니까? 답은 몸에 있는 대부분의 물질의 구조를 연구하면 간단히 찾을 수 있습니다. 그 중 유기 및 무기 기원의 분자가 구별되며 이러한 각 그룹은 구성 요소에 고정 된 요소 집합이 있습니다.

유기 물질의 주요 부류는 단백질, 핵산, 지방 및 탄수화물입니다. 그것들은 전적으로 주요 생물학적 요소로 구성됩니다. 분자의 골격은 항상 탄소로 형성되며 수소, 산소 및 질소는 라디칼의 일부입니다. 동물에서는 단백질이 지배적이며 식물에서는 다당류입니다.

무기 물질은 모두 미네랄 염과 물론 물입니다. 세포에 있는 모든 무기물 중에서 가장 많은 것은 H 2 O이며, 여기에 나머지 물질이 용해됩니다.

위의 모든 내용은 어떤 화학 원소가 세포의 일부인지 결정하는 데 도움이 될 것이며 신체에서 그 기능은 더 이상 당신에게 신비하지 않을 것입니다.

서로 다른 유기체의 세포에서 약 70가지 요소가 발견되었습니다. 주기율표 D. I. Mendeleev의 요소이지만 그 중 24개만이 잘 정립된 가치를 가지며 모든 유형의 세포에서 지속적으로 발견됩니다.

가장 큰 비중세포의 원소 구성에서 산소, 탄소, 수소 및 질소에 해당합니다. 이들은 이른바 기본또는 영양소. 이들 원소는 세포질량의 95% 이상을 차지하며, 생물체에서 이들의 상대적 함량은 다른 세포보다 훨씬 높다. 지각. 또한 칼슘, 인, 황, 칼륨, 염소, 나트륨, 마그네슘, 요오드 및 철도 중요합니다. 셀의 내용은 1/10 및 1/100% 단위로 계산됩니다. 나열된 요소는 그룹을 형성합니다. 다량 영양소.

기타 화학 원소: 구리, 망간, 몰리브덴, 코발트, 아연, 붕소, 불소, 크롬, 셀레늄, 알루미늄, 요오드, 철, 규소 - 극소량(세포 질량의 0.01% 미만)으로 발견됩니다. 그들은 그룹에 속해 있습니다. 미량 원소.

신체의 하나 또는 다른 요소의 비율은 신체의 중요성과 필요성의 정도를 나타내는 것이 아닙니다. 예를 들어, 많은 미량 원소는 효소, 비타민(코발트는 비타민 B 12의 일부), 호르몬(요오드는 티록신의 일부)과 같은 다양한 생물학적 활성 물질의 일부이며 유기체(아연, 망간, 구리) , 조혈 (철, 구리), 세포 호흡 과정 (구리, 아연) 등 다양한 화학 원소 전체로서의 세포와 신체의 수명에 대한 내용과 중요성이 표에 나와 있습니다.

세포의 가장 중요한 화학 원소

요소	상징	대략적인 내용, %	세포와 유기체에 대한 중요성
산소	영형	62	물 및 유기물에 포함됨; 세포 호흡에 관여
탄소	씨	20	모든 유기 물질에 포함
수소	시간	10	물과 유기물에 포함됨; 에너지 변환 과정에 참여
질소	N	3	아미노산, 단백질, 핵산, ATP, 엽록소, 비타민에 포함
칼슘	카	2,5	식물, 뼈, 치아의 세포벽에 포함되어 있어 혈액 응고를 증가시키고 근육 섬유의 수축성을 증가시킵니다.
인	피	1,0	뼈 조직 및 치아 법랑질, 핵산, ATP, 일부 효소에 포함
황	에스	0,25	아미노산(시스테인, 시스틴 및 메티오닌)에 포함된 일부 비타민은 단백질의 3차 구조 형성에서 이황화 결합 형성에 참여합니다.
칼륨	케이	0,25	그것은 이온의 형태로만 세포에 포함되어 있으며, 단백질 합성 효소를 활성화하고, 심장 활동의 정상적인 리듬을 유발하고, 광합성 과정에 참여하고, 생체 전위를 생성합니다.
염소	클	0,2	음이온은 동물의 몸에 우세합니다. 위액의 염산 성분
나트륨	나	0,10	이온 형태로만 세포에 함유되어 심장 활동의 정상적인 리듬을 유발하고 호르몬 합성에 영향을 미칩니다.
마그네슘	mg	0,07	뼈와 치아 뿐만 아니라 엽록소 분자에 포함되어 에너지 대사 및 DNA 합성을 활성화합니다.
요오드	나	0,01	갑상선 호르몬에 포함
철	철	0,01	그것은 많은 효소, 헤모글로빈 및 미오글로빈의 일부이며 엽록소의 생합성, 전자 수송, 호흡 및 광합성 과정에 참여합니다.
구리	구	흔적	무척추 동물의 헤모시아닌 구성, 일부 효소 구성, 조혈, 광합성, 헤모글로빈 합성 과정에 참여
망간	미네소타	흔적	그것은 특정 효소의 일부이거나 활성을 증가시키고 뼈의 발달, 질소 동화 및 광합성 과정에 참여합니다.
몰리브덴	모	흔적	그것은 일부 효소(질산염 환원효소)의 일부이며 결절 박테리아가 대기 중 질소를 결합시키는 과정에 참여합니다.
코발트	공동	흔적	비타민 B12에 포함되어 결절박테리아에 의한 대기중 질소고정에 관여
보르	비	흔적	식물의 성장 과정에 영향을 미치고 호흡의 회복 효소를 활성화합니다.
아연	아연	흔적	그것은 폴리펩타이드를 분해하는 일부 효소의 일부이며, 식물 호르몬(옥신)의 합성과 해당 작용에 관여합니다.
플루오르	에프	흔적	치아와 뼈의 법랑질 부분

세포는 지구 생명체의 기본 단위입니다. 그것은 살아있는 유기체의 모든 특성을 가지고 있습니다. 성장, 번식, 물질 및 에너지를 환경과 교환하고 외부 자극에 반응합니다. 생물학적 진화의 시작은 지구상의 세포 생명체의 출현과 관련이 있습니다. 단세포 생물은 서로 별개로 존재하는 세포입니다. 모든 다세포 유기체(동물과 식물)의 몸은 복잡한 유기체를 구성하는 일종의 빌딩 블록인 다소간의 세포로 구성됩니다. 세포가 완전한 살아있는 시스템인지 여부에 관계없이 별도의 유기체인지 또는 그 일부일 뿐인지에 관계없이 모든 세포에 공통적인 일련의 특징과 속성이 부여됩니다.

세포의 화학적 조성

멘델레예프의 주기율표의 약 60개 요소가 무생물에서도 발견되는 세포에서 발견되었습니다. 이것은 생물과 무생물의 공통점에 대한 증거 중 하나입니다. 수소, 산소, 탄소 및 질소는 세포 질량의 약 98%를 구성하는 살아있는 유기체에서 가장 흔합니다. 이것은 수소, 산소, 탄소 및 질소의 화학적 특성의 특성으로 인해 생물학적 기능을 수행하는 분자의 형성에 가장 적합한 것으로 판명되었습니다. 이 네 가지 원소는 두 원자에 속하는 전자의 쌍을 통해 매우 강한 공유 결합을 형성할 수 있습니다. 공유 결합된 탄소 원자는 셀 수 없이 많은 다른 유기 분자의 골격을 형성할 수 있습니다. 탄소 원자는 산소, 수소, 질소 및 황과 쉽게 공유 결합을 형성하기 때문에 유기 분자는 매우 복잡하고 다양한 구조에 도달합니다.

네 가지 주요 요소 외에도 세포에는 철, 칼륨, 나트륨, 칼슘, 마그네슘, 염소, 인 및 황이 눈에 띄게 많이 포함되어 있습니다(퍼센트의 10분의 10 및 100분의 1). 다른 모든 원소(아연, 구리, 요오드, 불소, 코발트, 망간 등)는 세포에서 매우 소량으로 발견되므로 미량 원소라고 합니다.

화학 원소는 무기 및 유기 화합물의 일부입니다. 무기 화합물에는 물, 무기염, 이산화탄소, 산 및 염기가 포함됩니다. 유기 화합물은 단백질, 핵산, 탄수화물, 지방(지질) 및 지질입니다. 산소, 수소, 탄소 및 질소 외에도 다른 요소가 구성에 포함될 수 있습니다. 일부 단백질에는 황이 포함되어 있습니다. 인은 핵산의 구성 성분입니다. 헤모글로빈 분자는 철을 포함하고, 마그네슘은 엽록소 분자의 구성에 관여합니다. 미량원소는 살아있는 유기체에서 극히 낮은 함량에도 불구하고 생명 과정에서 중요한 역할을 합니다. 요오드는 갑상선 호르몬(티록신, 코발트)의 일부이며 췌장 섬의 비타민 B 12 호르몬인 인슐린에는 아연이 포함되어 있습니다. 일부 물고기에서는 산소를 운반하는 안료 분자에서 철의 위치를 구리가 차지합니다.

무기물

물. H 2 O는 살아있는 유기체에서 가장 흔한 화합물입니다. 다른 세포의 함량은 치아 법랑질의 10%에서 해파리의 몸의 98%까지 상당히 광범위하지만 평균적으로 체중의 약 80%입니다. 생명 과정을 보장하는 물의 매우 중요한 역할은 물리화학적 성질. 분자의 극성과 수소 결합을 형성하는 능력은 물을 수많은 물질에 대한 좋은 용매로 만듭니다. 세포에서 일어나는 대부분의 화학 반응은 수용액에서만 일어날 수 있습니다. 물은 또한 많은 화학적 변형에 관여합니다.

물 분자 사이의 총 수소 결합 수는 t에 따라 다릅니다. °. t에서 ° 녹는 얼음은 t ° 40 ° C - 절반에서 수소 결합의 약 15%를 파괴합니다. 기체 상태로 전환되면 모든 수소 결합이 파괴됩니다. 이것은 높은 비열물. 외부 환경의 t °가 변경되면 물은 파열 또는 수소 결합의 새로운 형성으로 인해 열을 흡수하거나 방출합니다. 이러한 방식으로 셀 내부의 t ° 변동은 환경. 높은 증발열은 식물과 동물의 효율적인 열 전달 메커니즘의 기초가 됩니다.

용매로서의 물은 신체 세포의 중요한 활동에 중요한 역할을 하는 삼투 현상에 참여합니다. 삼투는 용매 분자가 반투막을 통해 물질의 용액으로 침투하는 것을 말합니다. 반투막은 용매 분자는 통과할 수 있지만 용질 분자(또는 이온)는 통과하지 않는 막입니다. 따라서 삼투는 용액 방향으로 물 분자의 단방향 확산입니다.

미네랄 염.무기 세포 내 대부분은 해리 또는 고체 상태의 염 형태입니다. 세포와 환경에서 양이온과 음이온의 농도는 동일하지 않습니다. 세포에는 상당히 많은 K와 많은 Na가 포함되어 있습니다. 세포 외 환경, 예를 들어 혈장, 해수에는 반대로 나트륨이 많고 칼륨이 적습니다. 세포 과민성은 Na + , K + , Ca 2+ , Mg 2+ 이온 농도의 비율에 따라 다릅니다. 다세포 동물의 조직에서 K는 세포의 응집력과 질서 있는 배열을 보장하는 다세포 물질의 일부입니다. 세포의 삼투압과 완충액 특성은 염의 농도에 크게 좌우됩니다. 버퍼링은 세포가 내용물의 약알칼리성 반응을 일정한 수준으로 유지하는 능력입니다. 셀 내부의 버퍼링은 주로 H 2 PO 4 및 HPO 4 2- 이온에 의해 제공됩니다. 세포 외액과 혈액에서 H 2 CO 3 및 HCO 3 - 완충제 역할을합니다. 음이온은 H 이온과 수산화 이온(OH -)을 결합하므로 세포 외액의 세포 내부 반응이 실제로 변하지 않습니다. 불용성 무기염(예: 인산칼슘)은 척추동물과 연체동물 껍질의 뼈 조직에 강도를 제공합니다.

세포의 유기물

다람쥐.세포의 유기 물질 중에서 단백질은 양(전체 세포 질량의 10-12%)과 가치 모두에서 1위입니다. 단백질은 단량체가 아미노산인 고분자량 고분자(분자량 6,000~100만 이상)입니다. 살아있는 유기체는 20개의 아미노산을 사용하지만 더 많은 아미노산이 있습니다. 모든 아미노산의 조성은 염기성을 갖는 아미노기(-NH 2 )와 산성을 갖는 카르복실기(-COOH)를 포함한다. 두 개의 아미노산은 물 분자의 방출과 함께 HN-CO 결합을 설정함으로써 하나의 분자로 결합됩니다. 한 아미노산의 아미노기와 다른 아미노산의 카르복실기 사이의 결합을 펩티드 결합이라고 합니다. 단백질은 수십 또는 수백 개의 아미노산을 포함하는 폴리펩타이드입니다. 다양한 단백질의 분자는 분자량, 수, 아미노산 조성 및 폴리펩티드 사슬의 서열이 서로 다릅니다. 따라서 단백질은 매우 다양하며 모든 유형의 살아있는 유기체에서 그 수는 10 10 - 10 12로 추정됩니다.

특정 서열에서 공유 펩타이드 결합으로 연결된 아미노산 단위의 사슬을 단백질의 1차 구조라고 합니다. 세포에서 단백질은 나선형으로 꼬인 섬유 또는 공(구체)의 형태를 가지고 있습니다. 이것은 천연 단백질에서 폴리펩타이드 사슬이 엄격하게 정의된 방식으로 접혀 있다는 사실 때문입니다. 화학 구조그 구성 아미노산.

첫째, 폴리펩타이드 사슬이 나선으로 감겨 있습니다. 인접한 턴의 원자 사이에 인력이 발생하고 특히 NH-와 수소 결합이 형성됩니다. CO 그룹인접한 회전에 위치. 나선형 형태로 꼬인 아미노산 사슬은 단백질의 2차 구조를 형성합니다. 나선의 추가 접힘의 결과로 3차 구조라고 하는 각 단백질에 고유한 구성이 발생합니다. 3차 구조는 일부 아미노산에 존재하는 소수성 라디칼 사이의 응집력과 아미노산 시스테인의 SH 그룹 사이의 공유 결합의 작용으로 인한 것입니다. S-S 연결). 아미노산 소수성 라디칼과 시스테인의 수와 폴리펩티드 사슬의 배열 순서는 각 단백질에 따라 다릅니다. 결과적으로, 단백질의 3차 구조의 특징은 1차 구조에 의해 결정됩니다. 단백질은 3차 구조의 형태로만 생물학적 활성을 나타낸다. 따라서, 폴리펩타이드 사슬에서 하나의 아미노산이라도 교체하면 단백질의 배열이 변경되고 생물학적 활성이 감소하거나 손실될 수 있습니다.

어떤 경우에는 단백질 분자가 서로 결합하여 복합체 형태로만 기능을 수행할 수 있습니다. 따라서 헤모글로빈은 4분자의 복합체로 이 형태에서만 산소를 부착하고 운반할 수 있으며 이러한 응집체는 단백질의 4차 구조를 나타냅니다. 구성에 따라 단백질은 단순하고 복잡한 두 가지 주요 클래스로 나뉩니다. 단순 단백질은 아미노산 핵산(뉴클레오티드), 지질(지단백질), Me(금속 단백질), P(인단백질)로만 구성됩니다.

세포에서 단백질의 기능은 매우 다양합니다. 가장 중요한 것 중 하나는 건물 기능입니다. 단백질은 세포 내 구조뿐만 아니라 모든 세포막과 세포 소기관의 형성에 관여합니다. 특히 중요한 것은 단백질의 효소적(촉매) 역할입니다. 효소는 세포에서 일어나는 화학 반응의 속도를 10 ki 및 100 백만 배 가속화합니다. 운동 기능은 특수 수축 단백질에 의해 제공됩니다. 이 단백질은 세포와 유기체가 할 수 있는 모든 유형의 움직임에 관여합니다: 원생동물의 섬모 깜박임 및 편모 박동, 동물의 근육 수축, 식물의 잎 움직임 등 단백질의 수송 기능은 화학 원소를 부착하는 것입니다 (예를 들어, 헤모글로빈은 O를 부착) 또는 생물학적 활성 물질(호르몬)을 신체의 조직과 기관으로 전달합니다. 보호 기능은 외부 단백질이나 세포가 체내로 침투할 때 반응하여 항체라고 하는 특수 단백질을 생성하는 형태로 표현됩니다. 항체는 이물질을 결합하고 중화시킵니다. 단백질은 에너지원으로서 중요한 역할을 합니다. 1g의 완전한 분할로. 단백질은 17.6kJ(~4.2kcal)를 방출합니다.

탄수화물.탄수화물이나 당류는 유기화합물 일반식(CH 2 O) n. 대부분의 탄수화물은 H 원자 수의 2배 더 많은 숫자물 분자에서와 같이 O 원자. 따라서 이러한 물질을 탄수화물이라고 불렀습니다. 살아있는 세포에서 탄수화물은 1-2, 때로는 5%(간, 근육)를 초과하지 않는 양으로 발견됩니다. 식물 세포는 탄수화물이 가장 풍부하며, 어떤 경우에는 그 함량이 건조 물질 질량(종자, 감자 괴경 등)의 90%에 이릅니다.

탄수화물은 단순하고 복잡합니다. 단순 탄수화물단당류라고 합니다. 분자의 탄수화물 원자 수에 따라 단당류는 삼당류, 테트로오스, 오탄당 또는 육탄당이라고 합니다. 6개의 탄소 단당류 중에서 육탄당, 포도당, 과당, 갈락토오스가 가장 중요합니다. 포도당은 혈액에 포함되어 있습니다(0.1-0.12%). 오탄당 리보오스와 데옥시리보오스는 핵산과 ATP의 일부입니다. 두 개의 단당류가 한 분자에 결합하면 이러한 화합물을 이당류라고 합니다. 사탕무 또는 사탕무에서 얻은식이 설탕은 포도당 한 분자와 과당, 유당 - 포도당과 갈락토스 한 분자로 구성됩니다.

많은 단당류로 구성된 복합 탄수화물을 다당류라고 합니다. 전분, 글리코겐, 셀룰로오스와 같은 다당류의 단량체는 포도당입니다. 탄수화물은 구성과 에너지라는 두 가지 주요 기능을 수행합니다. 셀룰로오스는 식물 세포의 벽을 형성합니다. 복합 다당류 키틴은 절지 동물 외골격의 주요 구조 구성 요소입니다. 키틴은 또한 곰팡이에서 건물 기능을 수행합니다. 탄수화물은 세포에서 주요 에너지원의 역할을 합니다. 탄수화물 1g이 산화되는 과정에서 17.6kJ(~4.2kcal)가 방출됩니다. 식물의 전분과 동물의 글리코겐은 세포에 저장되어 에너지 저장고 역할을 합니다.

핵산.세포 내 핵산의 가치는 매우 높습니다. 그들의 화학 구조의 특성은 특정 단계에서 각 조직에서 합성되는 단백질 분자의 구조에 대한 정보를 저장, 전달 및 상속에 의해 딸 세포에 전달할 가능성을 제공합니다. 개인의 발전. 세포의 대부분의 성질과 특징은 단백질에 기인하기 때문에 핵산의 안정성이 필수 조건세포와 전체 유기체의 정상적인 기능. 세포 구조의 변화 또는 세포 내 생리적 과정의 활동으로 인해 생명에 영향을 미칩니다. 핵산 구조에 대한 연구는 유기체의 형질 유전과 개별 세포와 세포 시스템(조직 및 기관) 모두의 기능 패턴을 이해하는 데 매우 중요합니다.

핵산에는 DNA와 RNA의 2가지 유형이 있습니다. DNA는 이중 나선이 형성되도록 둘러싸인 두 개의 뉴클레오티드 나선으로 구성된 중합체입니다. DNA 분자의 단량체는 질소 염기(아데닌, 티민, 구아닌 또는 시토신), 탄수화물(데옥시리보스) 및 인산 잔기로 구성된 뉴클레오티드입니다. DNA 분자의 질소 염기는 서로 다른 수의 H-결합으로 연결되어 있으며 쌍으로 배열되어 있습니다. 도식적으로, DNA 분자의 뉴클레오티드 배열은 다음과 같이 나타낼 수 있습니다.

그림 1. DNA 분자의 뉴클레오티드 배열

그림 1에서. 뉴클레오타이드들이 무작위가 아닌 선택적으로 서로 연결되어 있음을 알 수 있다. 아데닌과 티민 및 구아닌과 시토신의 선택적 상호작용 능력을 상보성이라고 합니다. 특정 뉴클레오타이드의 상보적 상호 작용은 분자 내 원자의 공간적 배열의 특성으로 설명되어 서로 접근하여 H-결합을 형성할 수 있습니다. 폴리뉴클레오티드 사슬에서 인접한 뉴클레오티드는 당(데옥시리보스)과 인산 잔기를 통해 서로 연결됩니다. RNA는 DNA와 마찬가지로 단량체가 뉴클레오티드인 중합체입니다. 3개의 뉴클레오티드의 질소 염기는 DNA를 구성하는 염기(A, G, C)와 동일합니다. 네 번째 - 우라실(U) -은 티민 대신 RNA 분자에 존재합니다. RNA 뉴클레오티드는 탄수화물 구조에서 DNA 뉴클레오티드와 다릅니다(디옥시리보스 대신 리보스).

RNA 사슬에서 뉴클레오티드는 다음을 형성하여 연결됩니다. 공유 결합한 뉴클레오타이드의 리보스와 다른 뉴클레오타이드의 인산 잔기 사이. 이중 가닥 RNA는 구조가 다릅니다. 이중 가닥 RNA는 여러 바이러스의 유전 정보를 유지하는 역할을 합니다. 염색체의 기능을 수행합니다. 단일 가닥 RNA는 염색체에서 단백질 구조에 대한 정보를 합성 부위로 전달하고 단백질 합성에 참여합니다.

단일 가닥 RNA에는 여러 유형이 있습니다. 그들의 이름은 기능이나 세포에서의 위치 때문입니다. 대부분의 세포질 RNA(최대 80-90%)는 리보솜에 포함된 리보솜 RNA(rRNA)입니다. rRNA 분자는 상대적으로 작고 평균 10개의 뉴클레오티드로 구성됩니다. 리보솜으로 합성될 단백질의 아미노산 서열에 대한 정보를 전달하는 또 다른 유형의 RNA(mRNA). 이 RNA의 크기는 합성된 DNA 세그먼트의 길이에 따라 다릅니다. Transfer RNA는 여러 기능을 수행합니다. 그들은 아미노산을 단백질 합성 부위로 전달하고, 전달된 아미노산에 해당하는 삼중항과 RNA를 "인식"(상보성의 원리에 따라)하고, 리보솜에서 아미노산의 정확한 방향을 수행합니다.

지방과 지질.지방은 지방성 고분자산과 3가 알코올 글리세롤의 화합물입니다. 지방은 물에 녹지 않으며 소수성입니다. 세포에는 항상 지질이라고 하는 복잡한 소수성 지방 유사 물질이 있습니다. 지방의 주요 기능 중 하나는 에너지입니다. 지방 1g이 CO 2 및 H 2 O로 분해되는 동안 방출됩니다. 많은 수의에너지 - 38.9kJ(~ 9.3kcal). 세포의 지방 함량은 건조 물질 질량의 5-15%입니다. 살아있는 조직의 세포에서 지방의 양이 90%까지 증가합니다. 동물(그리고 부분적으로 식물) 세계에서 지방의 주요 기능은 저장입니다.

1g의 지방이 (이산화탄소와 물로) 완전히 산화되면 약 9kcal의 에너지가 방출됩니다. (1 kcal \u003d 1000 cal; 칼로리(cal, cal)는 일과 에너지 양의 오프 시스템 단위로, 표준 대기압에서 물 1ml를 1°C 가열하는 데 필요한 열량과 같습니다. 101.325kPa, 1kcal \u003d 4.19kJ) . (신체에서) 1g의 단백질이나 탄수화물이 산화되면 약 4kcal/g만 방출됩니다. 단세포 규조류에서 거대한 상어에 이르기까지 다양한 수생 생물에서 지방은 "떠서" 평균 신체 밀도를 줄입니다. 동물성 지방의 밀도는 약 0.91-0.95g/cm³입니다. 척추동물의 골밀도는 1.7-1.8g/cm³에 가깝고, 대부분의 다른 조직의 평균 밀도는 1g/cm³에 가깝습니다. 무거운 골격의 "균형"을 유지하려면 상당한 양의 지방이 필요하다는 것이 분명합니다.

지방과 지질은 수행하고 건물 기능: 세포막의 일부입니다. 열전도율이 낮기 때문에 지방은 보호 기능을 할 수 있습니다. 일부 동물(물개, 고래)에서는 피하 지방 조직에 침착되어 최대 1m 두께의 층을 형성하며 일부 지질의 형성은 여러 호르몬의 합성보다 먼저 형성됩니다. 결과적으로 이러한 물질은 대사 과정을 조절하는 기능도 가지고 있습니다.

에 현대적인 조건화학 교육의 가장 시급한 문제 중 하나는 교과 지식의 실용적인 방향을 보장하는 것입니다. 이것은 화학 지식의 응용 특성을 입증하기 위해 연구된 이론적 입장과 삶의 실천 사이의 밀접한 관계를 명확히 할 필요가 있음을 의미합니다. 학생들은 화학을 배우고 싶어합니다. 학생들의인지 적 관심을 유지하려면 화학 지식의 효과를 확신시키고 교육 자료를 마스터하려는 개인적인 필요성을 형성해야합니다.

이 수업의 목적:학생들의 지평을 넓히고 주제 연구에 대한인지 관심을 높이고 자연의 인식 가능성에 대한 세계관 개념을 형성합니다. 이 수업은 주기율표의 화학 원소를 공부한 후 아이들이 이미 다양성에 대한 아이디어를 가지고 있는 8학년에 진행하도록 제안되었습니다.

수업 중

선생님:

자연에는 다른 것이 없다.
여기도 저기도 아닌, 우주의 깊숙한 곳에서:
작은 모래알부터 행성까지 모든 것
단일 요소로 구성됩니다.
공식처럼 노동 일정처럼
Mendeleev 시스템의 구조는 엄격합니다.
당신을 둘러싼 세계는 살아있다
들어가고, 숨을 들이쉬고, 손으로 만지십시오.

수업은 "테이블에서 가장 중요한 사람은 누구입니까?"라는 연극 장면으로 시작됩니다. (센티미터. 부록 1).

선생님:인간의 몸에는 자연에서 발견되는 92가지 화학 원소 중 81가지가 있습니다. 인체는 복잡한 화학 실험실입니다. 우리의 일상적인 웰빙, 기분, 심지어 식욕이 미네랄에 의존할 수 있다는 것을 상상하기 어렵습니다. 그것들이 없으면 비타민은 쓸모가 없으며 단백질, 지방 및 탄수화물의 합성 및 분해는 불가능합니다.

학생들의 테이블에는 "화학 원소의 생물학적 역할"표가 있습니다 (참조. 부록 2). 그녀를 알아가는 시간을 가져보세요. 교사는 학생들과 함께 질문을 통해 테이블을 분석합니다.

선생님:생명의 기초는 처음 세 기간(H, C, N, O, P, S)의 6개 원소로, 생명체 질량의 98%를 차지합니다(주기율표의 나머지 원소는 2%).
생물학적 요소의 세 가지 주요 속성(H, C, N, O, P, S):

작은 크기의 원자
작은 친척 원자 질량,
강한 공유 결합을 형성하는 능력.

학생들에게 텍스트가 제공됩니다(참조. 부록 3). 작업: 텍스트를 주의 깊게 읽으십시오. 생명에 필요한 요소와 살아있는 유기체에 위험한 요소를 강조합니다. 주기율표에서 그것들을 찾고 그들의 역할을 설명하십시오.
과제를 완료한 후 여러 학생이 서로 다른 텍스트를 분석합니다.

선생님:자연 환경의 요소 유사체는 경쟁에 참여하고 살아있는 유기체에서 상호 교환되어 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다.
동물과 인간의 유기체에서 나트륨과 칼륨을 리튬으로 대체하면 신경계 장애가 발생합니다. 이 경우 세포가 신경 자극을 전도하지 않기 때문입니다. 이러한 장애는 정신분열증을 유발합니다.
칼륨의 생물학적 경쟁자인 탈륨은 세포벽에서 이를 대체하고 중추 및 말초 신경계, 위장관 및 신장에 영향을 미칩니다.
셀레늄은 단백질의 황을 대체할 수 있습니다. 이것은 식물에서 고농도로 발견될 때 그것을 먹는 동물과 인간에게 돌연사를 일으킬 수 있는 유일한 요소입니다.
토양에 결핍된 칼슘은 체내에서 스트론튬으로 대체되어 점차적으로 정상적인 골격 구조를 파괴합니다. 특히 위험한 것은 칼슘을 스트론튬-90으로 대체하는 것인데, 이는 핵폭발 장소(핵무기 시험 시)나 원자력 발전소 사고 시 엄청난 양으로 축적됩니다. 이 방사성 핵종은 골수를 파괴합니다.
카드뮴은 아연과 경쟁합니다. 이 요소는 소화 효소의 활성을 감소시키고 간에서 글리코겐 형성을 방해하고 골격 기형을 유발하고 뼈 성장을 억제하며 허리와 다리 근육에 심한 통증, 뼈 취약성(예: 기침 시 갈비뼈 부러짐)을 유발합니다. . 다른 부정적인 결과는 폐암 및 직장암, 췌장 기능 장애입니다. 신장 손상, 철, 칼슘, 인의 혈중 농도 감소. 이 요소는 수생 식물과 육상 식물의 자가 정화 과정을 억제합니다(예: 담배 잎에서 카드뮴이 20-30배 증가함).
할로겐은 체내에서 매우 쉽게 교환될 수 있습니다. 환경의 과도한 불소(불소수, 알루미늄 생산 공장 주변의 불소 화합물로 인한 토양 오염 및 기타 이유)는 요오드가 인체에 들어가는 것을 방지합니다. 그 결과 갑상선 질환 내분비 계일반적으로.

미리 준비한 학생 메시지.

첫 번째 학생:

중세 연금술사들은 금을 완벽하고 다른 금속으로 간주했습니다. 창조 행위의 실수이며 아시다시피이 오류를 제거하기 위해 많은 노력을 기울였습니다. 의료 행위에 금을 도입한다는 아이디어는 화학의 목표가 모든 금속을 금으로 변환하는 것이 아니라 의약품을 준비하는 것이라고 선언한 Paracelsus에 기인합니다. 금과 그 화합물로 만든 의약품은 많은 질병을 치료하기 위해 시도되었습니다. 그들은 나병, 루푸스, 결핵 치료를 받았습니다. 금에 민감한 사람들의 경우 혈액 구성, 신장, 간 반응, 기분, 치아 성장, 모발에 대한 반응을 위반할 수 있습니다. 금은 신경계의 기능을 보장합니다. 옥수수에서 발견됩니다. 그리고 혈관의 강도는 게르마늄에 달려 있습니다. 게르마늄을 함유한 유일한 식품은 마늘입니다.

두 번째 학생:

에 인간의 몸구리의 가장 많은 양은 뇌와 간에서 발견되며 이 상황만으로도 삶에서 구리의 중요성을 알 수 있습니다. 통증과 함께 혈액과 뇌척수액의 구리 농도가 증가하는 것으로 나타났습니다. 시리아와 이집트에서는 신생아가 구루병과 간질을 예방하기 위해 구리 팔찌를 착용합니다.

세 번째 학생:

알류미늄

알루미늄 식기는 노인성 죽상 동맥 경화증의 발병에 기여하기 때문에 가난한 사람들의기구라고합니다. 이러한 요리에서 요리할 때 알루미늄은 몸에 부분적으로 전달되어 축적됩니다.

4번째 학생:

사과에는 어떤 요소가 있습니까? (철.)
생물학적 역할은 무엇입니까? (신체에는 3g의 철분이 포함되어 있으며 그 중 2g은 혈액에 있습니다. 철분은 헤모글로빈의 일부입니다. 철분이 부족하면 두통, 빠른 피로.)

그런 다음 학생들은 특정 금속의 염이 단백질에 미치는 영향을 실험적으로 증명하기 위한 실험실 실험을 수행합니다. 그들은 단백질을 알칼리 및 황산구리 용액과 혼합하고 보라색 침전물의 침전을 관찰합니다. 단백질의 파괴에 대한 결론을 내리십시오.

다섯 번째 학생:

사람도 자연입니다.
그는 또한 일몰이자 일출이기도 하다.
그리고 4계절이 있습니다.
그리고 특별한 음악적 움직임.

그리고 색의 특별한 성사,
이제 잔인하게, 이제 좋은 불로.
남자는 겨울이다. 또는 여름.
또는 가을. 천둥과 비.

그 자체에 포함된 모든 것 - 마일과 시간.
그리고 원자 폭풍 때문에 그는 장님이 되었습니다.
인간은 흙이기도 하고 씨앗이기도 하다.
그리고 들판 한가운데에 있는 잡초. 그리고 빵.

그리고 그곳의 날씨는 어떻습니까?
얼마나 많은 외로움이 있습니까? 회의?
사람도 자연이다...
그러니 자연을 보살피자!

(S. 오스트로보이)

수업에서 얻은 지식을 통합하기 위해 "스마일"테스트가 수행됩니다 (참조. 부록 4).
다음으로 십자말풀이 "화학 만화경"을 채우는 것이 좋습니다(참조. 부록 5).
교사는 가장 활동적인 학생을 언급하면서 수업을 요약합니다.

6번째 학생:

변경, 변경!
전화가 오고 있습니다.
드디어 끝났다
지루한 강의!

변발로 유황을 당기고,
마그네슘이 지나갔습니다.
교실에서 증발된 요오드
그것은 전혀 일어나지 않은 것과 같습니다.

불소는 실수로 물에 불을 붙이고,
염소가 다른 사람의 책을 먹었습니다.
탄소가 갑자기 수소와 함께
보이지 않게 되는 데 성공했습니다.

칼륨, 브롬이 구석에서 싸우고 있습니다.
그들은 전자를 공유하지 않습니다.
산소 - 붕소에 장난 꾸러기
과거는 말을 타고 질주했습니다.