Mūsdienās daudz kas ir atklāts un izolēts tīrā veidā ķīmiskie elementi periodiskās tabulas, un piektā daļa no tām ir atrodama katrā dzīvā organismā. Tie, tāpat kā ķieģeļi, ir galvenās organiskās un neorganiskās vielas.

Kādi ķīmiskie elementi ir šūnas sastāvdaļa, pēc kuru vielu bioloģijas var spriest par to klātbūtni organismā - to visu aplūkosim vēlāk rakstā.

Kāda ir ķīmiskā sastāva noturība

Lai saglabātu stabilitāti organismā, katrai šūnai ir jāsaglabā katras tās sastāvdaļas koncentrācija nemainīgā līmenī. Šo līmeni nosaka suga, biotops, vides faktori.

Lai atbildētu uz jautājumu par to, kādi ķīmiskie elementi ir šūnas daļa, ir skaidri jāsaprot, ka jebkura viela satur kādu no periodiskās tabulas sastāvdaļām.

Dažkārt jautājumā apmēram simtdaļas un tūkstošdaļas no noteikta elementa satura šūnā, bet tajā pašā laikā nosauktā skaitļa izmaiņas vismaz par tūkstošdaļu jau var veikt nopietnas sekasķermenim.

No 118 ķīmiskajiem elementiem cilvēka šūnā vajadzētu būt vismaz 24. Nav tādu komponentu, kas būtu atrodami dzīvā organismā, bet nebūtu daļa no nedzīviem dabas objektiem. Šis fakts apstiprina ciešās attiecības starp dzīvo un nedzīvo ekosistēmā.

Dažādu elementu loma, kas veido šūnu

Tātad, kādi ir ķīmiskie elementi, kas veido šūnu? Jāatzīmē, ka to loma organisma dzīvē ir tieši atkarīga no sastopamības biežuma un koncentrācijas citoplazmā. Tomēr, neskatoties uz atšķirīgs saturs elementi šūnā, katra no tiem nozīme ir vienlīdz augsta. Jebkura no tām deficīts var negatīvi ietekmēt ķermeni, izslēdzot svarīgākās bioķīmiskās reakcijas no vielmaiņas.

Uzskaitot, kādi ķīmiskie elementi ir daļa no cilvēka šūnas, ir jāmin trīs galvenie veidi, kurus mēs apsvērsim tālāk:

Šūnas galvenie biogēnie elementi

Nav pārsteidzoši, ka elementi O, C, H, N ir biogēni, jo tie veido visas organiskās un daudzas neorganiskās vielas. Nav iespējams iedomāties olbaltumvielas, taukus, ogļhidrātus vai nukleīnskābes bez šīm organismam būtiskajām sastāvdaļām.

Šo elementu funkcija noteica to augsto saturu organismā. Kopā tie veido 98% no kopējā sausā ķermeņa svara. Kā gan citādi var izpausties šo enzīmu darbība?

1. Skābeklis. Tā saturs šūnā ir aptuveni 62% no kopējās sausās masas. Funkcijas: organisko un neorganisko vielu uzbūve, līdzdalība elpošanas ķēdē;
2. Ogleklis. Tās saturs sasniedz 20%. Galvenā funkcija: iekļauta visās;
3. Ūdeņradis. Tās koncentrācija ir 10%. Papildus tam, ka šis elements ir organisko vielu un ūdens sastāvdaļa, tas piedalās arī enerģijas pārveidojumos;
4. Slāpeklis. Summa nepārsniedz 3-5%. Tās galvenā loma ir aminoskābju, nukleīnskābju, ATP, daudzu vitamīnu, hemoglobīna, hemocianīna, hlorofila veidošanās.

Tie ir ķīmiskie elementi, kas veido šūnu un veido lielāko daļu normālai dzīvei nepieciešamo vielu.

Makroelementu nozīme

Makroelementi arī palīdzēs noteikt, kuri ķīmiskie elementi ir šūnas daļa. No bioloģijas kursa kļūst skaidrs, ka papildus galvenajām 2% no sausās masas veido citi periodiskās tabulas komponenti. Un makroelementi ietver tos, kuru saturs nav zemāks par 0,01%. To galvenās funkcijas ir parādītas tabulas veidā.

Kalcijs (Ca)		Atbild par muskuļu šķiedru kontrakciju, ir daļa no pektīna, kauliem un zobiem. Uzlabo asins recēšanu.
Fosfors (P)		Tā ir daļa no vissvarīgākā enerģijas avota - ATP.
		Piedalās disulfīdu tiltu veidošanā proteīnu locīšanas laikā terciārajā struktūrā. Iekļauts cisteīna un metionīna, dažu vitamīnu sastāvā.
		Kālija joni ir iesaistīti šūnās un ietekmē arī membrānas potenciālu.
		Galvenais anjons organismā
Nātrijs (Na)		Kālija analogs, kas iesaistīts tajos pašos procesos.
Magnijs (Mg)		Magnija joni ir procesa regulatori Hlorofila molekulas centrā atrodas arī magnija atoms.
		Piedalās elektronu transportēšanā caur elpošanas un fotosintēzes ETC, ir mioglobīna, hemoglobīna un daudzu enzīmu strukturālā saite.

Mēs ceram, ka no iepriekš minētā ir viegli noteikt, kuri ķīmiskie elementi ir šūnas daļa un ir makroelementi.

mikroelementi

Ir arī tādas šūnas sastāvdaļas, bez kurām organisms nevar normāli funkcionēt, bet to saturs vienmēr ir mazāks par 0,01%. Noteiksim, kuri ķīmiskie elementi ir šūnas daļa un pieder pie mikroelementu grupas.

		Tā ir daļa no DNS un RNS polimerāzes enzīmiem, kā arī daudziem hormoniem (piemēram, insulīna).
		Piedalās fotosintēzes procesos, hemocianīna un dažu enzīmu sintēzē.
		Tā ir vairogdziedzera hormonu T3 un T4 strukturāla sastāvdaļa
Mangāns (Mn)	mazāks par 0,001	Iekļauts fermentos, kaulos. Piedalās slāpekļa fiksācijā baktērijās
	mazāks par 0,001	Ietekmē augu augšanas procesu.
		Tā ir daļa no kauliem un zobu emaljas.

Organiskās un neorganiskās vielas

Kādi ķīmiskie elementi papildus tiem ir iekļauti šūnas sastāvā? Atbildes var atrast, vienkārši izpētot vairuma vielu uzbūvi organismā. Starp tiem izšķir organiskas un neorganiskas izcelsmes molekulas, un katrai no šīm grupām ir noteikts elementu kopums.

Galvenās organisko vielu klases ir olbaltumvielas, nukleīnskābes, tauki un ogļhidrāti. Tie ir pilnībā uzbūvēti no galvenajiem biogēnajiem elementiem: molekulas skeletu vienmēr veido ogleklis, un ūdeņradis, skābeklis un slāpeklis ir daļa no radikāļiem. Dzīvniekiem olbaltumvielas ir dominējošā klase, bet augos - polisaharīdi.

Neorganiskās vielas ir visi minerālsāļi un, protams, ūdens. Starp visām šūnā esošajām neorganiskajām vielām visvairāk ir H 2 O, kurā ir izšķīdinātas pārējās vielas.

Viss iepriekš minētais palīdzēs jums noteikt, kuri ķīmiskie elementi ir daļa no šūnas, un to funkcijas organismā jums vairs nebūs noslēpums.

Dzīvās šūnas sastāvā ir tie paši ķīmiskie elementi, kas ir daļa no nedzīvās dabas. No 104 elementiem periodiska sistēma D. I. Mendeļejevs kamerās atrada 60.

Tie ir sadalīti trīs grupās:

1. galvenie elementi ir skābeklis, ogleklis, ūdeņradis un slāpeklis (98% no šūnu sastāva);
2. elementi, kas veido procenta desmitdaļas un simtdaļas - kālijs, fosfors, sērs, magnijs, dzelzs, hlors, kalcijs, nātrijs (kopā 1,9%);
3. visi pārējie elementi, kas atrodas vēl mazākos daudzumos, ir mikroelementi.

Šūnas molekulārais sastāvs ir sarežģīts un neviendabīgs. Atsevišķi savienojumi- ūdens un minerālsāļi - sastopami arī nedzīvajā dabā; citi - organiskie savienojumi: ogļhidrāti, tauki, olbaltumvielas, nukleīnskābes utt. - ir raksturīgi tikai dzīviem organismiem.

NEORGANISKAS VIELAS

Ūdens veido apmēram 80% no šūnas masas; jaunās strauji augošās šūnās - līdz 95%, vecās - 60%.

Ūdens loma šūnā ir liela.

Tas ir galvenais līdzeklis un šķīdinātājs, piedalās lielākajā daļā ķīmiskās reakcijas, vielu kustība, termoregulācija, šūnu struktūru veidošanās, nosaka šūnas apjomu un elastību. Lielākā daļa vielu nonāk organismā un izdalās no tā ūdens šķīdumā. Bioloģiskā lomaūdeni nosaka struktūras specifika: tā molekulu polaritāte un spēja veidot ūdeņraža saites, kuru dēļ rodas vairāku ūdens molekulu kompleksi. Ja pievilkšanās enerģija starp ūdens molekulām ir mazāka nekā starp ūdens molekulām un vielu, tā izšķīst ūdenī. Šādas vielas sauc par hidrofilām (no grieķu "hydro" - ūdens, "fileja" - es mīlu). Tie ir daudzi minerālsāļi, olbaltumvielas, ogļhidrāti utt. Ja pievilkšanās enerģija starp ūdens molekulām ir lielāka par pievilkšanās enerģiju starp ūdens molekulām un vielu, šādas vielas nešķīst (vai nedaudz šķīst), tās sauc par hidrofobām ( no grieķu valodas "phobos" - bailes) - tauki, lipīdi utt.

Minerālsāļi šūnas ūdens šķīdumos sadalās katjonos un anjonos, nodrošinot stabilu nepieciešamo ķīmisko elementu daudzumu un osmotisko spiedienu. No katjoniem svarīgākie ir K + , Na + , Ca 2+ , Mg + . Atsevišķu katjonu koncentrācija šūnā un ārpusšūnu vidē nav vienāda. Dzīvā šūnā K koncentrācija ir augsta, Na + ir zema, un asins plazmā, gluži pretēji, ir augsta Na + un zema K + koncentrācija. Tas ir saistīts ar selektīvo membrānu caurlaidību. Jonu koncentrācijas atšķirība šūnā un vidē nodrošina ūdens plūsmu no apkārtējās vides šūnā un ūdens uzsūkšanos ar augu saknēm. Trūkums atsevišķi elementi- Fe, P, Mg, Co, Zn - bloķē nukleīnskābju, hemoglobīna, olbaltumvielu un citu dzīvībai svarīgu vielu veidošanos un izraisa nopietnas slimības. Anjoni nosaka pH-šūnu vides noturību (neitrāla un viegli sārmaina). No anjoniem svarīgākie ir HPO 4 2-, H 2 PO 4 -, Cl -, HCO 3 -

ORGANISKAS VIELAS

Organiskās vielas kompleksā veido aptuveni 20-30% no šūnu sastāva.

Ogļhidrāti- organiskie savienojumi, kas sastāv no oglekļa, ūdeņraža un skābekļa. Tos iedala vienkāršos - monosaharīdos (no grieķu "monos" - viens) un kompleksajos - polisaharīdos (no grieķu "poly" - daudz).

Monosaharīdi(viņi vispārējā formula C n H 2n O n) - bezkrāsainas vielas ar patīkamu saldu garšu, labi šķīst ūdenī. Tie atšķiras pēc oglekļa atomu skaita. No monosaharīdiem visizplatītākās ir heksozes (ar 6 C atomiem): glikoze, fruktoze (augļos, medū, asinīs) un galaktoze (pienā). No pentozēm (ar 5 C atomiem) visizplatītākā ir riboze un dezoksiriboze, kas ir daļa no nukleīnskābēm un ATP.

Polisaharīdi attiecas uz polimēriem - savienojumiem, kuros viens un tas pats monomērs atkārtojas daudzas reizes. Polisaharīdu monomēri ir monosaharīdi. Polisaharīdi ir ūdenī šķīstoši, un daudziem ir salda garša. No tiem vienkāršākie disaharīdi, kas sastāv no diviem monosaharīdiem. Piemēram, saharoze sastāv no glikozes un fruktozes; piena cukurs - no glikozes un galaktozes. Palielinoties monomēru skaitam, samazinās polisaharīdu šķīdība. No augstas molekulmasas polisaharīdiem glikogēns ir visizplatītākais dzīvniekos, bet ciete un šķiedra (celuloze) augos. Pēdējais sastāv no 150-200 glikozes molekulām.

Ogļhidrāti- galvenais enerģijas avots visu veidu šūnu darbībai (kustībai, biosintēzei, sekrēcijai utt.). Sadalot līdz vienkāršākajiem produktiem CO 2 un H 2 O, 1 g ogļhidrātu atbrīvo 17,6 kJ enerģijas. Ogļhidrāti veic ēkas funkcija augos (to čaumalas ir no celulozes) un rezerves vielu loma (augos - ciete, dzīvniekos - glikogēns).

Lipīdi- tās ir ūdenī nešķīstošas ​​taukiem līdzīgas vielas un tauki, kas sastāv no glicerīna un ar augstu molekulmasu taukskābes. Dzīvnieku tauki ir atrodami pienā, gaļā, zemādas audos. Plkst telpas temperatūraŠis cietvielas. Augos tauki atrodas sēklās, augļos un citos orgānos. Istabas temperatūrā tie ir šķidrumi. Taukiem līdzīgas vielas pēc ķīmiskās struktūras ir līdzīgas taukiem. Daudz no tiem ir olu dzeltenumā, smadzeņu šūnās un citos audos.

Lipīdu lomu nosaka to strukturālā funkcija. Tie veido šūnu membrānas, kas to hidrofobitātes dēļ neļauj šūnas saturam sajaukties ar vide. Lipīdi veic enerģijas funkciju. Sadaloties līdz CO 2 un H 2 O, 1 g tauku atbrīvo 38,9 kJ enerģijas. Tie slikti vada siltumu, uzkrājoties zemādas audos (un citos orgānos un audos), veic aizsargfunkciju un rezerves vielu lomu.

Vāveres- organismam specifiskākais un svarīgākais. Tie pieder pie neperiodiskiem polimēriem. Atšķirībā no citiem polimēriem, to molekulas sastāv no līdzīgiem, bet ne identiskiem monomēriem – 20 dažādām aminoskābēm.

Katrai aminoskābei ir savs nosaukums, īpaša struktūra un īpašības. To vispārīgo formulu var attēlot šādi

Aminoskābes molekula sastāv no noteiktas daļas (radikāļa R) un daļas, kas ir vienāda visām aminoskābēm, ieskaitot aminogrupu (-NH 2) ar bāziskām īpašībām un karboksilgrupu (COOH) ar skābes īpašības. Skābu un bāzisku grupu klātbūtne vienā molekulā nosaka to augsto reaktivitāti. Caur šīm grupām aminoskābju saistīšanās notiek, veidojot polimēru – proteīnu. Šajā gadījumā ūdens molekula tiek atbrīvota no vienas aminoskābes aminogrupas un citas aminoskābes karboksilgrupas, un atbrīvotie elektroni tiek apvienoti, veidojot peptīdu saiti. Tāpēc olbaltumvielas sauc par polipeptīdiem.

Olbaltumvielu molekula ir vairāku desmitu vai simtu aminoskābju ķēde.

Olbaltumvielu molekulas ir milzīgas, tāpēc tās sauc par makromolekulām. Olbaltumvielas, tāpat kā aminoskābes, ir ļoti reaģējošas un spēj reaģēt ar skābēm un sārmiem. Tās atšķiras pēc sastāva, daudzuma un aminoskābju secības (šādu 20 aminoskābju kombināciju skaits ir gandrīz bezgalīgs). Tas izskaidro olbaltumvielu daudzveidību.

Olbaltumvielu molekulu struktūrā ir četri organizācijas līmeņi (59)

• Primārā struktūra- aminoskābju polipeptīda ķēde, kas noteiktā secībā savienota ar kovalentām (spēcīgām) peptīdu saitēm.
• sekundārā struktūra- polipeptīdu ķēde, kas savīta ciešā spirālē. Tajā starp blakus esošo vijumu peptīdu saitēm (un citiem atomiem) rodas zemas stiprības ūdeņraža saites. Kopā tie nodrošina diezgan spēcīgu struktūru.
• Terciārā struktūra ir dīvaina, bet katra proteīna specifiska konfigurācija - globula. To satur vājas hidrofobās saites vai kohēzijas spēki starp nepolāriem radikāļiem, kas atrodas daudzās aminoskābēs. Pateicoties to daudzveidībai, tie nodrošina pietiekamu proteīna makromolekulas stabilitāti un tās mobilitāti. Olbaltumvielu terciāro struktūru atbalsta arī kovalentās S-S (es-es) saites, kas rodas starp sēru saturošās aminoskābes cisteīna radikāļiem, kas atrodas tālu viens no otra.
• Kvartāra struktūra nav raksturīga visiem proteīniem. Tas notiek, kad vairākas olbaltumvielu makromolekulas apvienojas, veidojot kompleksus. Piemēram, cilvēka asins hemoglobīns ir četru šī proteīna makromolekulu komplekss.

Šī olbaltumvielu molekulu struktūras sarežģītība ir saistīta ar dažādām funkcijām, kas raksturīgas šiem biopolimēriem. Tomēr olbaltumvielu molekulu struktūra ir atkarīga no vides īpašībām.

Tiek saukts proteīna dabiskās struktūras pārkāpums denaturācija. Tas var rasties augstas temperatūras, ķīmisko vielu, starojuma enerģijas un citu faktoru ietekmē. Ar vāju triecienu noārdās tikai ceturkšņa struktūra, ar spēcīgāku - terciārā un pēc tam sekundārā, un proteīns paliek primārās struktūras - polipeptīdu ķēdes formā.Šis process ir daļēji atgriezenisks, un denaturētais proteīns spēj atjaunot savu struktūru.

Olbaltumvielu loma šūnu dzīvē ir milzīga.

Vāveres-Šo celtniecības materiāls organisms. Tie ir iesaistīti šūnas un atsevišķu audu (matu, asinsvadu utt.) apvalka, organellu un membrānu veidošanā. Daudzi proteīni šūnā darbojas kā katalizatori – fermenti, kas paātrina šūnu reakcijas desmitiem, simtiem miljonu reižu. Ir zināmi apmēram tūkstotis fermentu. Papildus olbaltumvielām to sastāvā ir metāli Mg, Fe, Mn, vitamīni utt.

Katru reakciju katalizē tās īpašais enzīms. Šajā gadījumā darbojas nevis viss enzīms, bet noteikta zona - aktīvais centrs. Tā pieguļ pamatnei kā slēdzenes atslēga. Fermenti darbojas noteiktā temperatūrā un pH. Speciālie saraušanās proteīni nodrošina šūnu motoriskās funkcijas (ziepju, ciliātu pārvietošanos, muskuļu kontrakcijas utt.). Atsevišķi proteīni (asins hemoglobīns) veic transporta funkciju, piegādājot skābekli visiem ķermeņa orgāniem un audiem. Specifiskas olbaltumvielas – antivielas – veic aizsargfunkciju, neitralizējot svešas vielas. Daži proteīni pilda enerģijas funkciju. Sadalās līdz aminoskābēm un pēc tam vēl vairāk vienkāršas vielas, 1 g proteīna atbrīvo 17,6 kJ enerģijas.

Nukleīnskābes(no latīņu "kodols" - kodols) pirmo reizi tika atklāti kodolā. Tie ir divu veidu - dezoksiribonukleīnskābes(DNS) un ribonukleīnskābes(RNS). Viņu bioloģiskā loma ir liela, tie nosaka olbaltumvielu sintēzi un iedzimtas informācijas pārnesi no vienas paaudzes uz otru.

DNS molekulai ir sarežģīta struktūra. Tas sastāv no divām spirāli savītām ķēdēm. Dubultās spirāles platums ir 2 nm 1, garums ir vairāki desmiti un pat simti mikromikronu (simtiem vai tūkstošiem reižu lielāks nekā lielākā proteīna molekula). DNS ir polimērs, kura monomēri ir nukleotīdi – savienojumi, kas sastāv no fosforskābes molekulas, ogļhidrāta – dezoksiribozes un slāpekļa bāzes. To vispārējā formula ir šāda:

Fosforskābe un ogļhidrāti ir vienādi visiem nukleotīdiem, un ir četru veidu slāpekļa bāzes: adenīns, guanīns, citozīns un timīns. Tie nosaka atbilstošo nukleotīdu nosaukumus:

• adenils (A),
• guanils (G),
• citozils (C),
• timidils (T).

Katra DNS virkne ir polinukleotīds, kas sastāv no vairākiem desmitiem tūkstošu nukleotīdu. Tajā blakus esošie nukleotīdi ir savienoti ar spēcīgu kovalento saiti starp fosforskābi un dezoksiribozi.

Plkst milzīgs izmērs no DNS molekulām, četru nukleotīdu kombinācija tajās var būt bezgalīgi liela.

DNS dubultspirāles veidošanās laikā vienas virknes slāpekļa bāzes ir izkārtotas stingri noteiktā secībā pret otras spirāles slāpekļa bāzēm. Tajā pašā laikā T vienmēr izrādās pret A, un tikai C ir pret G. Tas izskaidrojams ar to, ka A un T, kā arī G un C stingri atbilst viens otram, piemēram, divas pusītes. saplīsis stikls, un ir papildinoši vai papildinoši(no grieķu "papildinājums" - papildinājums) viens otram. Ja ir zināma nukleotīdu secība vienā DNS virknē, tad citas virknes nukleotīdus var noteikt pēc komplementaritātes principa (sk. pielikuma 1. uzdevumu). Papildu nukleotīdus savieno ūdeņraža saites.

Starp A un T ir divas saites, starp G un C - trīs.

DNS molekulas dublēšanās ir tās unikālā īpašība, kas nodrošina iedzimtas informācijas pārnešanu no mātes šūnas uz meitas šūnām. DNS dublēšanās procesu sauc DNS replikācija. To veic šādi. Īsi pirms šūnu dalīšanās DNS molekula atritinās, un tās dubultā virkne fermenta ietekmē tiek sadalīta no viena gala divās neatkarīgās ķēdēs. Uz katras šūnas brīvo nukleotīdu puses saskaņā ar komplementaritātes principu tiek veidota otrā ķēde. Rezultātā vienas DNS molekulas vietā parādās divas pilnīgi identiskas molekulas.

RNS- polimērs, kas pēc struktūras ir līdzīgs vienai DNS virknei, bet daudz mazāks. RNS monomēri ir nukleotīdi, kas sastāv no fosforskābes, ogļhidrāta (ribozes) un slāpekļa bāzes. Trīs RNS slāpekļa bāzes - adenīns, guanīns un citozīns - atbilst DNS, un ceturtā ir atšķirīga. Timīna vietā RNS satur uracilu. RNS polimērs veidojas caur kovalentās saites starp ribozi un blakus esošo nukleotīdu fosforskābi. Ir zināmi trīs RNS veidi: kurjers RNS(i-RNS) pārraida informāciju par proteīna struktūru no DNS molekulas; pārnes RNS(t-RNS) transportē aminoskābes uz olbaltumvielu sintēzes vietu; ribosomu RNS (rRNS) atrodas ribosomās un ir iesaistīta proteīnu sintēzē.

ATP- Adenozīna trifosforskābe ir svarīgs organisks savienojums. Strukturāli tas ir nukleotīds. Tas sastāv no slāpekļa bāzes adenīna, ogļhidrātu - ribozes un trīs fosforskābes molekulām. ATP ir nestabila struktūra, fermenta ietekmē tiek pārtraukta saite starp "P" un "O", tiek atdalīta fosforskābes molekula un ATP pāriet

Augu un dzīvnieku šūnu ķīmiskais sastāvs ir ļoti līdzīgs, kas liecina par to izcelsmes vienotību. Šūnās ir atrasti vairāk nekā 80 ķīmiskie elementi.

Šūnā esošie ķīmiskie elementi ir sadalīti 3 lielas grupas: makroelementi, mezoelementi, mikroelementi.

Makroelementi ir ogleklis, skābeklis, ūdeņradis un slāpeklis. Mezoelementi ir sērs, fosfors, kālijs, kalcijs, dzelzs. Mikroelementi - cinks, jods, varš, mangāns un citi.

Bioloģiski svarīgi šūnas ķīmiskie elementi:

Slāpeklis - proteīnu un NA strukturālā sastāvdaļa.

Ūdeņradis- ir ūdens un visu bioloģisko savienojumu sastāvdaļa.

Magnijs- aktivizē daudzu enzīmu darbu; hlorofila strukturālā sastāvdaļa.

Kalcijs- galvenā kaulu un zobu sastāvdaļa.

Dzelzs- nonāk hemoglobīnā.

Jods- daļa no vairogdziedzera hormona.

Šūnas vielas tiek sadalītas organiskās(olbaltumvielas, nukleīnskābes, lipīdi, ogļhidrāti, ATP) un neorganisks(ūdens un minerālsāļi).

Ūdens veido līdz 80% no šūnas masas, spēlē svarīga loma:

ūdens šūnā ir šķīdinātājs

· transportē barības vielas;

ūdens tiek izvadīts no ķermeņa kaitīgās vielas;

augsta ūdens siltuma jauda;

Ūdens iztvaikošana palīdz atdzesēt dzīvniekus un augus.

Piešķir šūnai elastību.

Minerālvielas:

piedalīties homeostāzes uzturēšanā, regulējot ūdens plūsmu šūnā;

Kālijs un nātrijs nodrošina vielu transportēšanu cauri membrānai un ir iesaistīti nervu impulsa rašanās un vadīšanas procesā.

Minerālie sāļi, galvenokārt kalcija fosfāti un karbonāti, nodrošina kaulu audu cietību.

Atrisiniet problēmu par cilvēka asiņu ģenētiku

Olbaltumvielas, to loma organismā

Olbaltumvielas- visās šūnās atrodamas organiskas vielas, kas sastāv no monomēriem.

Olbaltumvielas- augstas molekulmasas neperiodisks polimērs.

Monomērs ir aminoskābe (20).

Aminoskābes satur aminogrupu, karboksilgrupu un radikāli. Aminoskābes ir savienotas kopā, veidojot peptīdu saiti. Olbaltumvielas ir ārkārtīgi daudzveidīgas, piemēram, cilvēka organismā to ir vairāk nekā 10 miljoni.

Olbaltumvielu daudzveidība ir atkarīga no:

1. dažāda AK secība

2. pēc izmēra

3. no sastāva

Olbaltumvielu struktūras

Olbaltumvielu primārā struktūra - aminoskābju secība, kas savienota ar peptīdu saiti (lineāra struktūra).

Olbaltumvielu sekundārā struktūra - spirālveida struktūra.

Olbaltumvielu terciārā struktūra- globula (glomerulārā struktūra).

Kvartārā proteīna struktūra- sastāv no vairākām lodītēm. Raksturīgs hemoglobīnam un hlorofilam.

Olbaltumvielu īpašības

1. Komplementaritāte: proteīna spēja pielāgoties kādai citai vielai, piemēram, slēdzenes atslēgai.

2. Denaturācija: proteīna dabiskās struktūras pārkāpums (temperatūra, skābums, sāļums, citu vielu pievienošana utt.). Denaturācijas piemēri: olbaltumvielu īpašību izmaiņas, vārot olas, proteīna pārnese no šķidrs stāvoklis cietā stāvoklī.

3. Renaturācija - proteīna struktūras atjaunošana, ja nav traucēta primārā struktūra.

Olbaltumvielu funkcijas

1. Celtniecība: visu šūnu membrānu veidošanās

2. katalītiskais: olbaltumvielas ir katalizatori; paātrināt ķīmiskās reakcijas

3. Motors: aktīns un miozīns ir daļa no muskuļu šķiedrām.

4. Transports: vielu pārnešana uz dažādiem ķermeņa audiem un orgāniem (hemoglobīns ir olbaltumviela, kas ir sarkano asins šūnu daļa)

5. Aizsardzības: antivielas, fibrinogēns, trombīns - olbaltumvielas, kas iesaistītas imunitātes veidošanā un asins koagulācijā;

6. Enerģija: piedalieties plastmasas apmaiņas reakcijās, lai izveidotu jaunas olbaltumvielas.

7. Regulējošais: hormona insulīna loma cukura līmeņa regulēšanā asinīs.

8. Uzglabāšana: olbaltumvielu uzkrāšanās organismā kā rezerves barības vielas, piemēram, olās, pienā, augu sēklās.

Šūna ir ne tikai visa dzīvā struktūrvienība, sava veida dzīvības ķieģelis, bet arī neliela bioķīmiskā rūpnīca, kurā ik sekundes daļai notiek dažādas pārvērtības un reakcijas. Tā veidojas dzīvībai un izaugsmei nepieciešamie organismi. strukturālās sastāvdaļas: minerālvielas šūnas, ūdens un organiskie savienojumi. Tāpēc ir ļoti svarīgi zināt, kas notiks, ja ar vienu no tiem nepietiks. Kādu lomu spēlē dažādi savienojumi šo sīko, ar neapbruņotu aci neredzamo dzīvo sistēmu strukturālo daļiņu dzīvē? Mēģināsim izprast šo jautājumu.

Šūnu vielu klasifikācija

Visus savienojumus, kas veido šūnas masu, veido tās strukturālās daļas un ir atbildīgi par tās attīstību, uzturu, elpošanu, plastisko un normālu attīstību, var iedalīt trīs lielās grupās. Tās ir tādas kategorijas kā:

• organisks;
• šūnas (minerālsāļi);
• ūdens.

Bieži vien pēdējais tiek apzīmēts ar otro neorganisko komponentu grupu. Papildus šīm kategorijām varat norādīt tās, kuras veido to kombinācija. Tie ir metāli, kas veido molekulu. organiskie savienojumi(piemēram, hemoglobīna molekula, kas satur dzelzs jonu, pēc savas būtības ir proteīns).

Šūnu minerāli

Ja mēs runājam konkrēti par minerālu vai neorganiskajiem savienojumiem, kas veido katru dzīvo organismu, tad tie arī nav vienādi gan pēc būtības, gan kvantitatīvā satura. Tāpēc viņiem ir sava klasifikācija.

Visus neorganiskos savienojumus var iedalīt trīs grupās.

1. Makroelementi. Tie, kuru saturs šūnā ir vairāk nekā 0,02% no kopējās neorganisko vielu masas. Piemēri: ogleklis, skābeklis, ūdeņradis, slāpeklis, magnijs, kalcijs, kālijs, hlors, sērs, fosfors, nātrijs.
2. Mikroelementi - mazāk par 0,02%. Tajos ietilpst: cinks, varš, hroms, selēns, kobalts, mangāns, fluors, niķelis, vanādijs, jods, germānija.
3. Ultramikroelementi - saturs ir mazāks par 0,0000001%. Piemēri: zelts, cēzijs, platīns, sudrabs, dzīvsudrabs un daži citi.

Varat arī izcelt vairākus elementus, kas ir organogēni, tas ir, tie veido organisko savienojumu pamatu, no kuriem tiek veidots dzīvā organisma ķermenis. Tie ir tādi elementi kā:

• ūdeņradis;
• slāpeklis;
• ogleklis;
• skābeklis.

Tie veido olbaltumvielu (dzīvības pamatu), ogļhidrātu, lipīdu un citu vielu molekulas. Taču minerālvielas ir atbildīgas arī par normālu organisma darbību. Šūnas ķīmiskais sastāvs tiek aprēķināts desmitiem elementu no periodiskās tabulas, kas ir veiksmīgas dzīves atslēga. Tikai aptuveni 12 no visiem atomiem vispār nespēlē lomu, vai arī tas ir niecīgs un nav pētīts.

Īpaši svarīgi ir daži sāļi, kas katru dienu ar pārtiku jāuzņem pietiekamā daudzumā, lai neattīstītos dažādas slimības. Augiem tas ir, piemēram, nātrijs. Cilvēkiem un dzīvniekiem tie ir kalcija sāļi, sāls kā nātrija un hlora avots utt.

Ūdens

Šūnu minerāli savienojas ar ūdeni kopīgā grupa tāpēc tā nozīmi nevar ignorēt. Kādu lomu tas spēlē dzīvo būtņu ķermenī? Milzīgs. Raksta sākumā mēs salīdzinājām šūnu ar bioķīmisko rūpnīcu. Tātad visas vielu pārvērtības, kas notiek katru sekundi, tiek veiktas tieši ūdens vidē. Tas ir universāls šķīdinātājs un vide ķīmiskai mijiedarbībai, sintēzei un sabrukšanas procesiem.

Turklāt ūdens ir daļa no iekšējās vides:

• citoplazma;
• šūnu sula augos;
• asinis dzīvniekiem un cilvēkiem;
• urīns;
• citu bioloģisko šķidrumu siekalas.

Dehidratācija nozīmē visu organismu nāvi bez izņēmuma. Ūdens ir dzīves vide ļoti daudzveidīgai florai un faunai. Tāpēc ir grūti pārvērtēt šīs neorganiskās vielas nozīmi, tā ir patiesi bezgala lieliska.

Makroelementi un to nozīme

Šūnas minerālvielām tās normālai darbībai ir liela nozīme. Pirmkārt, tas attiecas uz makroelementiem. Katra no tām loma ir detalizēti pētīta un jau sen noteikta. Mēs jau esam uzskaitījuši, kuri atomi veido makroelementu grupu, tāpēc mēs neatkārtosimies. Īsi izklāstīsim galveno lomu.

1. Kalcijs. Tās sāļi ir nepieciešami organisma piegādei ar Ca 2+ joniem. Paši joni ir iesaistīti asins apstāšanās un recēšanas procesos, nodrošina šūnu eksocitozi, kā arī muskuļu kontrakcijas, tostarp sirds kontrakcijas. Nešķīstošie sāļi ir dzīvnieku un cilvēku spēcīgu kaulu un zobu pamats.
2. Kālijs un nātrijs. Saglabājiet šūnas stāvokli, veidojiet sirds nātrija-kālija sūkni.
3. Hlors - piedalās šūnas elektroneitrālitātes nodrošināšanā.
4. Fosfors, sērs, slāpeklis ir sastāvdaļas daudzus organiskos savienojumus, kā arī piedalās muskuļu darbā, kaulu sastāvā.

Protams, ja mēs apsvērsim katru elementu sīkāk, tad daudz var teikt par tā pārpalikumu organismā un par tā trūkumu. Galu galā abi ir kaitīgi un izraisa dažāda veida slimības.

mikroelementi

Loma minerālvielasšūnā, kas pieder pie mikroelementu grupas, ir arī liels. Neskatoties uz to, ka to saturs šūnā ir ļoti mazs, bez tiem tā nevarēs normāli funkcionēt ilgu laiku. Vissvarīgākie no visiem iepriekš minētajiem šīs kategorijas atomiem ir šādi:

• cinks;
• varš;
• selēns;
• fluors;
• kobalts.

Normāls joda līmenis ir būtisks, lai uzturētu vairogdziedzera darbību un hormonu ražošanu. Fluors organismam nepieciešams, lai stiprinātu zobu emalju, bet augiem – lai saglabātu lapu elastību un bagātīgu krāsu.

Cinks un varš ir elementi, kas veido daudzus fermentus un vitamīnus. Viņi ir nozīmīgi sintēzes un plastmasas apmaiņas procesu dalībnieki.

Selēns ir aktīvs regulēšanas procesu dalībnieks, nepieciešams darbam Endokrīnā sistēma elements. Savukārt kobaltam ir cits nosaukums – vitamīns B 12, un visi šīs grupas savienojumi ir ārkārtīgi svarīgi imūnsistēmai.

Tāpēc minerālvielu funkcijas šūnā, kuras veido mikroelementi, nav mazākas par tām, kuras veic makrostruktūras. Tāpēc ir svarīgi tos abus patērēt pietiekamā daudzumā.

Ultramikroelementi

Šūnas minerālvielām, kuras veido ultramikroelementi, nav tik nozīmīga loma kā iepriekš minētajām. Tomēr to ilgstošais trūkums var izraisīt ļoti nepatīkamas un dažkārt ļoti bīstamas sekas veselībai.

Piemēram, šajā grupā ietilpst arī selēns. Tā ilgtermiņa trūkums provocē attīstību vēža audzēji. Tāpēc tas tiek uzskatīts par neaizstājamu. Bet zelts un sudrabs ir metāli, kas negatīvi ietekmē baktērijas, tās iznīcinot. Tāpēc šūnu iekšienē ir baktericīda loma.

Tomēr kopumā jāsaka, ka ultramikroelementu funkcijas zinātnieki vēl nav pilnībā atklājuši, un to nozīme paliek neskaidra.

Metāli un organiskās vielas

Daudzi metāli ir organisko molekulu sastāvdaļa. Piemēram, magnijs ir hlorofila koenzīms, kas nepieciešams augu fotosintēzei. Dzelzs ir daļa no hemoglobīna molekulas, bez kuras nav iespējams elpot. Varš, cinks, mangāns un citi ir daļa no enzīmu, vitamīnu un hormonu molekulām.

Acīmredzot visi šie savienojumi ir svarīgi ķermenim. Nav iespējams tos pilnībā attiecināt uz minerāliem, bet tas joprojām daļēji izriet.

Šūnas minerālvielas un to nozīme: 5. pakāpe, tabula

Lai apkopotu raksta laikā teikto, mēs sastādīsim vispārīgu tabulu, kurā atspoguļosim, kas ir minerālu savienojumi un kāpēc tie ir nepieciešami. To var izmantot, skaidrojot šo tēmu skolēniem, piemēram, piektajā klasē.

Tādējādi šūnas minerālvielas un to nozīmi skolēni apgūs galvenā izglītības posma gaitā.

Minerālu savienojumu trūkuma sekas

Kad mēs sakām, ka minerālvielu loma šūnā ir svarīga, mums jāsniedz piemēri, kas pierāda šo faktu.

Mēs uzskaitām dažas slimības, kas attīstās ar kādu no raksta gaitā norādītajiem savienojumiem vai to pārpalikumu.

1. Hipertensija.
2. Išēmija, sirds mazspēja.
3. Goiter un citas vairogdziedzera slimības (Basedova slimība un citas).
4. Anēmija.
5. Nepareiza izaugsme un attīstība.
6. Vēža audzēji.
7. Fluoroze un kariess.
8. Asins slimības.
9. Muskuļu un nervu sistēmas traucējumi.
10. Gremošanas traucējumi.

Protams, tas ir tālu no pilns saraksts. Tāpēc ir rūpīgi jāuzrauga, lai ikdienas uzturs būtu pareizs un sabalansēts.

Neorganiskās vielas, kas veido šūnu

Nodarbības mērķis: izpētīt ķīmiskais sastāvsšūnas, atklāj neorganisko vielu lomu.

Nodarbības mērķi:

izglītojošs: parādīt dzīvos organismus veidojošo ķīmisko elementu un savienojumu daudzveidību, to nozīmi dzīvības procesā;

izstrādājot: turpināt prasmju un iemaņu veidošanos patstāvīgs darbs ar mācību grāmatu, prasme izcelt galveno, formulēt secinājumus;

izglītojošs: audzināt atbildīgu attieksmi pret uzdoto uzdevumu izpildi.

Aprīkojums: multimediju projektors, prezentācija, izdales materiāls.

Nodarbības plāns

I. Organizatoriskais moments.

Sveicieni; - auditorijas sagatavošana darbam; - studentu pieejamība.

II. Izglītības aktivitātes motivācija.

- Šeit ir vārdu kopums: varš, olbaltumvielas, dzelzs, ogļhidrāti, tauki, vitamīni, magnijs, zelts, sērs, kalcijs, fosfors.

Kādās divās grupās šos vārdus var iedalīt? Paskaidrojiet atbildi. (Organiskās un neorganiskās; ķīmiskās vielas un ķīmiskās vielas).

– Kurš no jums var nosaukt noteiktu vielu, elementu lomu dzīvo organismu dzīvē?

- Uzstādiet sev mūsu nodarbības mērķi un uzdevumus, pamatojoties uz tēmas nosaukumu.

III. Jauna materiāla prezentācija.

Prezentācija. Prezentācijā ir iekļautas uzreiz 3 nodarbības par šo tēmu. Mēs sākam darbu ar atslēgas otro slaidu: sekojiet hipersaitei, lai pārietu uz vajadzīgo nodarbību.

3. slaids: saruna pēc shēmas “Ķīmisko elementu saturs cilvēka organismā”.

- Šūnā ir ap 80 dažādu ķīmisko elementu, kas atrodami nedzīvās dabas objektos. Ko tas var pateikt? (par dzīvās un nedzīvās dabas kopību). 27 elementi veic noteiktas funkcijas, pārējie nonāk organismā ar pārtiku, ūdeni, gaisu.

- Kādi ir ķīmiskie elementi un kādā daudzumā tie atrodas cilvēka organismā?

- Visi ķīmiskie savienojumi, kas atrodami dzīvos organismos, ir sadalīti grupās.

- Izmantojot tabulu, sastādiet diagrammu “Galvenās ķīmisko elementu grupas dabā” (skat. tabulu “Elementi, kas veido dzīvo organismu šūnas”, sk. 1. tabula ). Skābeklis, ūdeņradis, ogleklis, slāpeklis, sērs un fosfors ir nepieciešamās sastāvdaļas bioloģisko polimēru (olbaltumvielu, nukleīnskābju) molekulas, tās bieži sauc par bioelementiem.

Shēma

5. slaids: Sāciet aizpildīt tabulu - atsauces kopsavilkumu savā piezīmju grāmatiņā (šī tabula tiks papildināta nākamajās nodarbībās, skatīt 2. tabulu ).

- No visa ķīmiskie savienojumi ko satur dzīvie organismi, ūdens ir 75 - 85% no ķermeņa svara.

Kāpēc vajadzīgs šāds ūdens daudzums? Kāda ir ūdens funkcija dzīvā organismā?

– Jūs jau zināt, ka struktūra un funkcijas ir savstarpēji saistītas. Apskatīsim tuvāk ūdens molekulas uzbūvi, lai noskaidrotu, kāpēc ūdenim piemīt šādas īpašības. Paskaidrojuma gaitā jūs savā piezīmju grāmatiņā aizpildāt atbalsta piezīmes (skatiet 5. slaidu).

6.–7. slaidi parādīt ūdens molekulas uzbūves īpatnības, tās īpašības.

- No neorganiskajiem savienojumiem, kas veido organismus, augstākā vērtība satur minerālskābju sāļus un atbilstošos katjonus un anjonus. Lai gan cilvēku un dzīvnieku nepieciešamība pēc minerālvielām ir izteikta desmitos un pat tūkstošdaļās gramu, tomēr pārtikā nav neviena no bioloģiski svarīgi elementi noved pie nopietnas slimības.

- Aizpildiet tabulas aili “Minerālsāļi”, izmantojot mācību grāmatas materiālu 104. - 107. lpp. ( 8. slaids, noklikšķiniet uz hipersaites, lai pārbaudītu paveikto).

- Sniedziet piemērus, kas apliecina minerālsāļu lomu dzīvo organismu dzīvē.

IV. Jauna materiāla nostiprināšana:

vairāki skolēni (cik datoru klasē) veic interaktīvo 1. ieskaiti “Šūnas neorganiskās vielas”;

pārējie uzstājas uzdevumi domāšanas un secinājumu izdarīšanas trenēšanai(Izdales materiāls) :

Starp pirmajiem diviem terminiem pastāv zināma saikne. Starp ceturto un vienu no šiem jēdzieniem ir tāda pati saikne. Atrodi to:

1. Jods: vairogdziedzeris = fluors: _______________________

a) aizkuņģa dziedzeris b) zobu emalju iekšā) nukleīnskābe d) virsnieru dziedzeri

2. Dzelzs: hemoglobīns = __________: hlorofils:

a) kobalts b) varš c) jods d) magnijs

3. Veikt digitālais diktāts "Molekulas". 1. Ūdeņraža saites ir vājākās saites molekulā (1). 2. Struktūra un sastāvs ir viens un tas pats (0). 3. Sastāvs vienmēr nosaka struktūru (0). 4. Molekulas sastāvs un struktūra nosaka tās īpašības (1). 5. Ūdens molekulu polaritāte izskaidro to spēju lēnām uzkarst un atdzist (0). 6. Skābekļa atoms ūdens molekulā nes pozitīvu lādiņu. (0)

V. Nodarbības kopsavilkums.

Vai jūs sasniedzāt savus stundas mērķus un uzdevumus? Kādas jaunas lietas jūs atklājāt šajā nodarbībā?

Literatūra:

Bioloģija. 9. klase: nodarbību plāni saskaņā ar S.G.Mamontova, V.B.Zaharova, N.I.Soninas mācību grāmatu / red. - sast. M.M.Gumeņuks. Volgograda: skolotājs, 2006.

Lerners G.I. Vispārējā bioloģija. Nodarbību testi un uzdevumi. 10 - 11 klase. / - M .: Akvārijs, 1998.

Mamontovs S.G., Zaharovs V.B., Sonins N.I. Bioloģija. Vispārīgi modeļi. 9. klase: Proc. vispārējai izglītībai mācību grāmata iestādes. – M.: Bustards, 2000. gads.

CD Digitālo izglītības resursu komplekts mācību grāmatai Teremov A.V., Petrosova R.A., Nikishov A.I. Bioloģija. Vispārējie dzīves modeļi: 9 šūnas. humanite ed. VLADOS centrs, 2003. Physicon LLC, 2007. gads.