Dziś wiele zostało odkrytych i wyizolowanych w czystej postaci pierwiastki chemiczne układ okresowy pierwiastków, a jedna piąta z nich znajduje się w każdym żywym organizmie. Są one, podobnie jak cegły, głównymi składnikami organicznych i substancje nieorganiczne.

Jakie pierwiastki chemiczne są częścią komórki, których biologii można użyć do oceny ich obecności w ciele - rozważymy to wszystko w dalszej części artykułu.

Jaka jest stałość składu chemicznego

Aby zachować stabilność w organizmie, każda komórka musi utrzymywać stężenie każdego ze swoich składników na stałym poziomie. Poziom ten determinują gatunki, siedliska, czynniki środowiskowe.

Aby odpowiedzieć na pytanie, jakie pierwiastki chemiczne są częścią komórki, konieczne jest jasne zrozumienie, że każda substancja zawiera dowolny składnik układu okresowego.

czasem w pytaniu około setnych i tysięcznych procenta zawartości pewnego pierwiastka w komórce, ale jednocześnie zmiana podanej liczby o co najmniej tysięczną część może już nieść poważne konsekwencje dla ciała.

Spośród 118 pierwiastków chemicznych w ludzkiej komórce powinno być co najmniej 24. Nie ma takich składników, które znalazłyby się w żywym organizmie, ale nie byłyby częścią nieożywionych obiektów przyrody. Fakt ten potwierdza ścisły związek między żywymi i nieożywionymi w ekosystemie.

Rola różnych elementów tworzących komórkę

Więc jakie są pierwiastki chemiczne, które składają się na komórkę? Należy zauważyć, że ich rola w życiu organizmu zależy bezpośrednio od częstości występowania i ich stężenia w cytoplazmie. Jednak pomimo inna treść pierwiastków w komórce, znaczenie każdego z nich jest równie duże. Niedobór któregokolwiek z nich może prowadzić do szkodliwego wpływu na organizm, wyłączając najważniejsze reakcje biochemiczne z metabolizmu.

Wymieniając, jakie pierwiastki chemiczne są częścią ludzkiej komórki, musimy wspomnieć o trzech głównych typach, które rozważymy poniżej:

Główne biogenne elementy komórki

Nic dziwnego, że pierwiastki O, C, H, N są biogenne, ponieważ tworzą wszystkie substancje organiczne i wiele nieorganicznych. Nie sposób wyobrazić sobie białek, tłuszczów, węglowodanów czy kwasów nukleinowych bez tych niezbędnych dla organizmu składników.

Funkcja tych pierwiastków determinowała ich wysoką zawartość w organizmie. Razem stanowią 98% całkowitej suchej masy ciała. Jak inaczej może przejawiać się aktywność tych enzymów?

1. Tlen. Jego zawartość w komórce wynosi około 62% całkowitej suchej masy. Funkcje: budowa substancji organicznych i nieorganicznych, udział w łańcuchu oddechowym;
2. Węgiel. Jego zawartość sięga 20%. Główna funkcja: zawarta we wszystkich;
3. Wodór. Jego stężenie przyjmuje wartość 10%. Oprócz tego, że jest składnikiem materii organicznej i wody, pierwiastek ten uczestniczy również w przemianach energetycznych;
4. Azot. Kwota nie przekracza 3-5%. Jego główną rolą jest tworzenie aminokwasów, kwasów nukleinowych, ATP, wielu witamin, hemoglobiny, hemocyjaniny, chlorofilu.

Są to pierwiastki chemiczne, które tworzą komórkę i tworzą większość substancji niezbędnych do normalnego życia.

Znaczenie makroskładników

Makroelementy pomogą również zasugerować, które pierwiastki chemiczne są częścią komórki. Z kursu biologii staje się jasne, że oprócz głównych, 2% suchej masy składa się z innych składników układu okresowego. A makroelementy obejmują te, których zawartość nie jest mniejsza niż 0,01%. Ich główne funkcje przedstawione są w formie tabeli.

Wapń (Ca)		Za skurcz włókien mięśniowych odpowiada część pektyn, kości i zębów. Poprawia krzepliwość krwi.
Fosfor (P)		Jest częścią najważniejszego źródła energii - ATP.
		Uczestniczy w tworzeniu mostków dwusiarczkowych podczas fałdowania białka w strukturę trzeciorzędową. Zawarte w składzie cysteina i metionina, niektóre witaminy.
		Jony potasu są zaangażowane w komórki, a także wpływają na potencjał błonowy.
		Główny anion w organizmie
Sód (Na)		Analog potasu biorący udział w tych samych procesach.
Magnez (Mg)		Jony magnezu są regulatorami procesu W centrum cząsteczki chlorofilu znajduje się również atom magnezu.
		Uczestniczy w transporcie elektronów przez ETC oddychania i fotosyntezy, jest łącznikiem strukturalnym mioglobiny, hemoglobiny i wielu enzymów.

Mamy nadzieję, że z powyższego łatwo określić, które pierwiastki chemiczne wchodzą w skład komórki i są makroelementami.

pierwiastki śladowe

Istnieją również takie składniki komórki, bez których organizm nie może normalnie funkcjonować, ale ich zawartość jest zawsze mniejsza niż 0,01%. Określmy, które pierwiastki chemiczne są częścią komórki i należą do grupy mikroelementów.

		Wchodzi w skład enzymów polimeraz DNA i RNA, a także wielu hormonów (np. insuliny).
		Uczestniczy w procesach fotosyntezy, syntezie hemocyjaniny i niektórych enzymów.
		Jest składnikiem strukturalnym hormonów T3 i T4 tarczycy
Mangan (Mn)	mniej niż 0,001	Zawarte w enzymach, kościach. Uczestniczy w wiązaniu azotu w bakteriach
	mniej niż 0,001	Wpływa na proces wzrostu roślin.
		Jest częścią kości i szkliwa zębów.

Substancje organiczne i nieorganiczne

Oprócz tego, jakie inne pierwiastki chemiczne są zawarte w składzie komórki? Odpowiedzi można znaleźć po prostu badając strukturę większości substancji w ciele. Wśród nich wyróżnia się cząsteczki pochodzenia organicznego i nieorganicznego, a każda z tych grup ma w swoim składzie ustalony zestaw pierwiastków.

Główne klasy substancji organicznych to białka, kwasy nukleinowe, tłuszcze i węglowodany. Zbudowane są w całości z głównych pierwiastków biogennych: szkielet cząsteczki jest zawsze tworzony przez węgiel, a wodór, tlen i azot są częścią rodników. U zwierząt dominującą klasą są białka, a u roślin polisacharydy.

Substancje nieorganiczne to wszystkie sole mineralne i oczywiście woda. Spośród wszystkich substancji nieorganicznych w komórce najwięcej jest H 2 O, w której rozpuszcza się reszta substancji.

Wszystko to pomoże Ci określić, które pierwiastki chemiczne wchodzą w skład komórki, a ich funkcje w organizmie nie będą już dla Ciebie tajemnicą.

Skład żywej komórki zawiera te same pierwiastki chemiczne, które są częścią przyrody nieożywionej. Ze 104 elementów układ okresowy D. I. Mendelejew w celach znalezionych 60.

Są podzielone na trzy grupy:

1. główne pierwiastki to tlen, węgiel, wodór i azot (98% składu komórki);
2. pierwiastki stanowiące dziesiąte i setne procenta - potas, fosfor, siarka, magnez, żelazo, chlor, wapń, sód (łącznie 1,9%);
3. wszystkie inne pierwiastki obecne w jeszcze mniejszych ilościach to pierwiastki śladowe.

Skład molekularny komórki jest złożony i niejednorodny. Oddzielne połączenia- wody i sole mineralne - występują również w przyrodzie nieożywionej; inne - związki organiczne: węglowodany, tłuszcze, białka, kwasy nukleinowe itp. - są charakterystyczne tylko dla organizmów żywych.

SUBSTANCJE NIEORGANICZNE

Woda stanowi około 80% masy komórki; w młodych szybko rosnących komórkach - do 95%, w starych - 60%.

Rola wody w komórce jest świetna.

Jest głównym medium i rozpuszczalnikiem, uczestniczy w większości reakcje chemiczne, ruch substancji, termoregulacja, tworzenie struktur komórkowych, warunkuje objętość i elastyczność komórki. Większość substancji dostaje się do organizmu i jest z niego wydalana w roztworze wodnym. Rola biologiczna wodę determinuje specyfika struktury: polarność jej cząsteczek i zdolność do tworzenia wiązań wodorowych, dzięki którym powstają kompleksy kilku cząsteczek wody. Jeśli energia przyciągania między cząsteczkami wody jest mniejsza niż między cząsteczkami wody a substancją, rozpuszcza się ona w wodzie. Takie substancje nazywane są hydrofilowymi (z greckiego „hydro” - woda, „filet” - uwielbiam). Jest to wiele soli mineralnych, białek, węglowodanów itp. Jeśli energia przyciągania między cząsteczkami wody jest większa niż energia przyciągania między cząsteczkami wody a substancją, takie substancje są nierozpuszczalne (lub słabo rozpuszczalne), nazywane są hydrofobowymi ( z greckiego „fobos” - strach) - tłuszcze, lipidy itp.

Sole mineralne w wodnych roztworach komórki dysocjują na kationy i aniony, zapewniając stabilną ilość niezbędnych pierwiastków chemicznych i ciśnienie osmotyczne. Spośród kationów najważniejsze to K + , Na + , Ca 2+ , Mg + . Stężenie poszczególnych kationów w komórce i środowisku pozakomórkowym nie jest takie samo. W żywej komórce stężenie K jest wysokie, Na+ niskie, a w osoczu krwi przeciwnie, występuje wysokie stężenie Na+ i niskie K+. Wynika to z selektywnej przepuszczalności membran. Różnica w stężeniu jonów w komórce i środowisku zapewnia przepływ wody z otoczenia do komórki oraz wchłanianie wody przez korzenie roślin. Wada poszczególne elementy- Fe, P, Mg, Co, Zn - blokuje tworzenie kwasów nukleinowych, hemoglobiny, białek i innych ważnych substancji i prowadzi do poważnych chorób. Aniony określają stałość środowiska pH komórki (neutralne i lekko zasadowe). Spośród anionów najważniejsze to HPO 4 2-, H 2 PO 4 -, Cl -, HCO 3 -

SUBSTANCJE ORGANICZNE

Substancje organiczne w kompleksie stanowią około 20-30% składu komórkowego.

Węglowodany- związki organiczne składające się z węgla, wodoru i tlenu. Dzielą się na proste - monosacharydy (z greckiego „monos” - jeden) i złożone - polisacharydy (z greckiego „poli” - dużo).

Monosacharydy(ich ogólna formuła C n H 2n O n) - bezbarwne substancje o przyjemnym słodkim smaku, dobrze rozpuszczalne w wodzie. Różnią się liczbą atomów węgla. Spośród monosacharydów najczęściej występują heksozy (z 6 atomami C): glukoza, fruktoza (znajdująca się w owocach, miodzie, krwi) i galaktoza (znajdująca się w mleku). Spośród pentoz (z 5 atomami C) najbardziej powszechne są ryboza i dezoksyryboza, które są częścią kwasów nukleinowych i ATP.

Polisacharydy odnosi się do polimerów - związków, w których ten sam monomer powtarza się wielokrotnie. Monomery polisacharydów to monosacharydy. Polisacharydy są rozpuszczalne w wodzie i wiele z nich ma słodki smak. Spośród nich najprostsze disacharydy, składające się z dwóch monosacharydów. Na przykład sacharoza składa się z glukozy i fruktozy; cukier mleczny – z glukozy i galaktozy. Wraz ze wzrostem liczby monomerów zmniejsza się rozpuszczalność polisacharydów. Spośród polisacharydów o dużej masie cząsteczkowej glikogen występuje najczęściej u zwierząt, a skrobia i błonnik (celuloza) w roślinach. Ten ostatni składa się ze 150-200 cząsteczek glukozy.

Węglowodany- główne źródło energii dla wszystkich form aktywności komórkowej (ruch, biosynteza, sekrecja itp.). Rozszczepiając na najprostsze produkty CO 2 i H 2 O, 1 g węglowodanów uwalnia 17,6 kJ energii. Węglowodany działają funkcja budynku w roślinach (ich łupiny zbudowane są z celulozy) oraz rola substancji rezerwowych (w roślinach – skrobia, u zwierząt – glikogen).

Lipidy- są to nierozpuszczalne w wodzie substancje tłuszczopodobne i tłuszcze, składające się z glicerolu i o dużej masie cząsteczkowej Kwasy tłuszczowe. Tłuszcze zwierzęce znajdują się w mleku, mięsie, tkance podskórnej. Na temperatura pokojowa Ten ciała stałe. W roślinach tłuszcze znajdują się w nasionach, owocach i innych narządach. W temperaturze pokojowej są płynami. Substancje tłuszczopodobne są podobne do tłuszczów w budowie chemicznej. Jest ich wiele w żółtku jaj, komórkach mózgowych i innych tkankach.

Rola lipidów zależy od ich funkcji strukturalnej. Tworzą błony komórkowe, które ze względu na swoją hydrofobowość zapobiegają mieszaniu się zawartości komórki z środowisko. Lipidy pełnią funkcję energetyczną. Rozszczepiając na CO 2 i H 2 O, 1 g tłuszczu uwalnia 38,9 kJ energii. Słabo przewodzą ciepło, gromadząc się w tkance podskórnej (oraz innych narządach i tkankach), pełnią funkcję ochronną i rolę substancji rezerwowych.

Wiewiórki- najbardziej specyficzny i ważny dla organizmu. Należą do polimerów nieokresowych. W przeciwieństwie do innych polimerów, ich cząsteczki składają się z podobnych, ale nieidentycznych monomerów - 20 różnych aminokwasów.

Każdy aminokwas ma swoją nazwę, specjalną strukturę i właściwości. Ich ogólną formułę można przedstawić w następujący sposób

Cząsteczka aminokwasu składa się z określonej części (rodnik R) i części, która jest taka sama dla wszystkich aminokwasów, w tym grupy aminowej (- NH 2) o właściwościach zasadowych oraz grupy karboksylowej (COOH) o właściwości kwasowe. Obecność grup kwasowych i zasadowych w jednej cząsteczce decyduje o ich wysokiej reaktywności. Poprzez te grupy połączenie aminokwasów następuje w tworzeniu polimeru - białka. W tym przypadku cząsteczka wody jest uwalniana z grupy aminowej jednego aminokwasu i grupy karboksylowej innego, a uwolnione elektrony łączą się, tworząc wiązanie peptydowe. Dlatego białka nazywane są polipeptydami.

Cząsteczka białka to łańcuch składający się z kilkudziesięciu lub setek aminokwasów.

Cząsteczki białka są ogromne, dlatego nazywane są makrocząsteczkami. Białka, podobnie jak aminokwasy, są wysoce reaktywne i mogą reagować z kwasami i zasadami. Różnią się one składem, ilością i sekwencją aminokwasów (liczba takich kombinacji 20 aminokwasów jest prawie nieskończona). To wyjaśnia różnorodność białek.

W strukturze cząsteczek białka istnieją cztery poziomy organizacji (59)

• Podstawowa struktura- łańcuch polipeptydowy złożony z aminokwasów połączonych w określonej sekwencji kowalencyjnymi (silnymi) wiązaniami peptydowymi.
• struktura drugorzędowa- łańcuch polipeptydowy skręcony w ciasną helisę. W nim powstają wiązania wodorowe o niskiej wytrzymałości między wiązaniami peptydowymi sąsiednich zwojów (i innych atomów). Razem tworzą dość mocną strukturę.
• Struktura trzeciorzędowa jest dziwaczną, ale specyficzną konfiguracją dla każdego białka - kulką. Jest utrzymywany razem przez słabe wiązania hydrofobowe lub siły kohezyjne między niepolarnymi rodnikami, które znajdują się w wielu aminokwasach. Dzięki swojej wielości zapewniają wystarczającą stabilność makrocząsteczki białka i jego ruchliwość. Trzeciorzędową strukturę białek wspierają również wiązania kowalencyjne S – S (es – es) powstające pomiędzy odległymi od siebie rodnikami aminokwasu cysteiny zawierającego siarkę.
• Struktura czwartorzędowa nietypowy dla wszystkich białek. Występuje, gdy kilka makrocząsteczek białka łączy się, tworząc kompleksy. Na przykład hemoglobina krwi ludzkiej jest kompleksem czterech makrocząsteczek tego białka.

Ta złożoność struktury cząsteczek białka jest związana z różnorodnymi funkcjami nieodłącznie związanymi z tymi biopolimerami. Jednak struktura cząsteczek białka zależy od właściwości środowiska.

Nazywa się naruszenie naturalnej struktury białka denaturacja. Może wystąpić pod wpływem wysokiej temperatury, chemikaliów, energii promieniowania i innych czynników. Przy słabym uderzeniu rozpada się tylko struktura czwartorzędowa, silniejsza trzeciorzędowa, a następnie wtórna, a białko pozostaje w postaci struktury pierwszorzędowej - łańcucha polipeptydowego.Proces ten jest częściowo odwracalny i zdenaturowane białko jest w stanie odtworzyć swoją strukturę.

Rola białka w życiu komórki jest ogromna.

Wiewiórki- Ten materiał konstrukcyjny organizm. Biorą udział w budowie skorupy, organelli i błon komórkowych oraz poszczególnych tkanek (włosów, naczyń krwionośnych itp.). Wiele białek działa w komórce jak katalizatory – enzymy, które przyspieszają reakcje komórkowe dziesiątki, setki milionów razy. Znanych jest około tysiąca enzymów. Oprócz białka w ich składzie znajdują się metale Mg, Fe, Mn, witaminy itp.

Każda reakcja jest katalizowana przez swój własny enzym. W tym przypadku nie cały enzym działa, ale pewien obszar - centrum aktywne. Dopasowuje się do podłoża jak klucz do zamka. Enzymy działają w określonej temperaturze i pH. Specjalne białka kurczliwe zapewniają funkcje motoryczne komórek (ruch wiciowców, rzęsek, skurcze mięśni itp.). Poszczególne białka (hemoglobina krwi) pełnią funkcję transportową, dostarczając tlen do wszystkich narządów i tkanek organizmu. Specyficzne białka - przeciwciała - pełnią funkcję ochronną, neutralizując obce substancje. Niektóre białka pełnią funkcję energetyczną. Rozkład na aminokwasy, a potem jeszcze więcej proste substancje, 1 g białka uwalnia 17,6 kJ energii.

Kwasy nukleinowe(od łacińskiego „jądro” – rdzeń) po raz pierwszy odkryto w jądrze. Są dwojakiego rodzaju - kwasy dezoksyrybonukleinowe(DNA) i kwasy rybonukleinowe(RNA). Ich rola biologiczna jest wielka, warunkują syntezę białek i przekazywanie informacji dziedzicznych z pokolenia na pokolenie.

Cząsteczka DNA ma złożona struktura. Składa się z dwóch spiralnie skręconych łańcuchów. Szerokość podwójnej helisy wynosi 2 nm 1 , długość to kilkadziesiąt, a nawet setki mikromikronów (setki lub tysiące razy większa od największej cząsteczki białka). DNA to polimer, którego monomerami są nukleotydy – związki składające się z cząsteczki kwasu fosforowego, węglowodanu – dezoksyrybozy i zasady azotowej. Ich ogólna formuła jest następująca:

Kwas fosforowy i węglowodany są takie same dla wszystkich nukleotydów i istnieją cztery rodzaje zasad azotowych: adenina, guanina, cytozyna i tymina. Określają nazwę odpowiednich nukleotydów:

• adenyl (A),
• guanyl (G),
• cytozyl (C),
• tymidyl (T).

Każda nić DNA to polinukleotyd składający się z kilkudziesięciu tysięcy nukleotydów. W nim sąsiednie nukleotydy są połączone silnym wiązaniem kowalencyjnym między kwasem fosforowym a dezoksyrybozą.

Na ogromny rozmiar cząsteczek DNA, kombinacja czterech nukleotydów w nich może być nieskończenie duża.

Podczas tworzenia podwójnej helisy DNA, zasady azotowe jednej nici są ułożone w ściśle określonej kolejności względem zasad azotowych drugiej nici. Jednocześnie T zawsze okazuje się być przeciwko A, a tylko C jest przeciwko G. Wyjaśnia to fakt, że A i T, a także G i C, ściśle sobie odpowiadają, jak dwie połówki rozbite szkło i są komplementarne lub uzupełniający(z greckiego „uzupełnienie” - dodatek) do siebie. Jeśli znana jest sekwencja nukleotydów w jednej nici DNA, to nukleotydy innej nici można ustalić na zasadzie komplementarności (patrz Załącznik, zadanie 1). Komplementarne nukleotydy są połączone wiązaniami wodorowymi.

Między A i T są dwa wiązania, między G i C - trzy.

Jej unikalną cechą jest duplikacja cząsteczki DNA, która zapewnia transfer informacji dziedzicznej z komórki macierzystej do komórek potomnych. Proces duplikacji DNA nazywa się Replikacja DNA. Przeprowadza się to w następujący sposób. Na krótko przed podziałem komórki cząsteczka DNA rozwija się, a jej podwójna nić, pod wpływem enzymu, zostaje rozszczepiona z jednego końca na dwa niezależne łańcuchy. Na każdej połowie wolnych nukleotydów komórki, zgodnie z zasadą komplementarności, budowany jest drugi łańcuch. W rezultacie zamiast jednej cząsteczki DNA pojawiają się dwie całkowicie identyczne cząsteczki.

RNA- polimer podobny w budowie do jednej nici DNA, ale znacznie mniejszy. Monomery RNA to nukleotydy składające się z kwasu fosforowego, węglowodanu (rybozy) i zasady azotowej. Trzy zasady azotowe RNA – adenina, guanina i cytozyna – odpowiadają zasadom DNA, a czwarta jest inna. Zamiast tyminy RNA zawiera uracyl. Polimer RNA jest tworzony przez wiązania kowalencyjne między rybozą a kwasem fosforowym sąsiednich nukleotydów. Znane są trzy rodzaje RNA: posłańca RNA(i-RNA) przekazuje informację o budowie białka z cząsteczki DNA; transfer RNA(t-RNA) transportuje aminokwasy do miejsca syntezy białek; rybosomalny RNA (rRNA) znajduje się w rybosomach i bierze udział w syntezie białek.

ATP- kwas adenozynotrifosforowy jest ważnym związkiem organicznym. Strukturalnie jest to nukleotyd. Składa się z azotowej adeniny, węglowodanów – rybozy i trzech cząsteczek kwasu fosforowego. ATP jest strukturą niestabilną, pod wpływem enzymu wiązanie między „P” i „O” zostaje zerwane, cząsteczka kwasu fosforowego zostaje odszczepiona, a ATP przechodzi do

Skład chemiczny komórek roślinnych i zwierzęcych jest bardzo podobny, co wskazuje na jedność ich pochodzenia. W komórkach znaleziono ponad 80 pierwiastków chemicznych.

Pierwiastki chemiczne obecne w komórce dzielą się na 3 duże grupy: makroelementy, mezoelementy, mikroelementy.

Makroelementy obejmują węgiel, tlen, wodór i azot. Mezoelementy to siarka, fosfor, potas, wapń, żelazo. Pierwiastki śladowe - cynk, jod, miedź, mangan i inne.

Biologicznie ważne pierwiastki chemiczne komórki:

Azot - składnik strukturalny białek i NA.

Wodór- wchodzi w skład wody i wszystkich związków biologicznych.

Magnez- aktywuje pracę wielu enzymów; składnik strukturalny chlorofilu.

Wapń- główny składnik kości i zębów.

Żelazo- wchodzi do hemoglobiny.

Jod- część hormonu tarczycy.

Substancje komórki dzielą się na organiczne(białka, kwasy nukleinowe, lipidy, węglowodany, ATP) i nieorganiczne(woda i sole mineralne).

Woda stanowi do 80% masy komórki, gra ważna rola:

woda w komórce jest rozpuszczalnikiem

· transportuje składniki odżywcze;

woda jest usuwana z organizmu szkodliwe substancje;

wysoka pojemność cieplna wody;

Parowanie wody pomaga schłodzić zwierzęta i rośliny.

Nadaje komórce elastyczność.

Minerały:

uczestniczyć w utrzymaniu homeostazy poprzez regulację przepływu wody do komórki;

Potas i sód zapewniają transport substancji przez błonę oraz biorą udział w powstawaniu i przewodzeniu impulsu nerwowego.

Sole mineralne, głównie fosforany i węglany wapnia, nadają tkance kostnej twardość.

Rozwiąż problem genetyki ludzkiej krwi

Białka, ich rola w organizmie

Białko- substancje organiczne znajdujące się we wszystkich komórkach, które składają się z monomerów.

Białko- nieokresowy polimer o wysokiej masie cząsteczkowej.

Monomer jest aminokwas (20).

Aminokwasy zawierają grupę aminową, grupę karboksylową i rodnik. Aminokwasy są ze sobą połączone, tworząc wiązanie peptydowe. Białka są niezwykle różnorodne, np. w organizmie człowieka jest ich ponad 10 milionów.

Różnorodność białek zależy od:

1. inna sekwencja AK

2. według rozmiaru

3. ze składu

Struktury białkowe

Pierwotna struktura białka - sekwencja aminokwasów połączonych wiązaniem peptydowym (struktura liniowa).

Drugorzędowa struktura białka - spiralna struktura.

Trzeciorzędowa struktura białka- kulisty (struktura kłębuszkowa).

Czwartorzędowa struktura białka- składa się z kilku kulek. Charakterystyka hemoglobiny i chlorofilu.

Właściwości białka

1. Komplementarność: zdolność białka do dopasowania kształtu do innej substancji, takiej jak klucz do zamka.

2. Denaturacja: naruszenie naturalnej struktury białka (temperatura, kwasowość, zasolenie, dodatek innych substancji itp.). Przykłady denaturacji: zmiany właściwości białka podczas gotowania jaj, transfer białka z stan ciekły w ciało stałe.

3. Renaturacja - przywrócenie struktury białka, jeśli struktura pierwotna nie została naruszona.

Funkcje białek

1. Budynek: tworzenie wszystkich błon komórkowych

2. Katalityczny: białka są katalizatorami; przyspieszyć reakcje chemiczne

3. Motor: aktyna i miozyna są częścią włókien mięśniowych.

4. Transport: przenoszenie substancji do różnych tkanek i narządów organizmu (hemoglobina jest białkiem wchodzącym w skład czerwonych krwinek)

5. Ochronne: przeciwciała, fibrynogen, trombina - białka zaangażowane w rozwój odporności i krzepnięcie krwi;

6. Energia: uczestniczenie w reakcjach wymiany plastycznej w celu budowy nowych białek.

7. Regulacyjne: rola hormonu insuliny w regulacji poziomu cukru we krwi.

8. Przechowywanie: gromadzenie białek w organizmie jako zapasowe składniki odżywcze, na przykład w jajach, mleku, nasionach roślin.

Komórka jest nie tylko jednostką strukturalną wszystkich żywych istot, rodzajem cegiełki życia, ale także małą fabryką biochemiczną, w której w ułamku sekundy zachodzą różne przemiany i reakcje. W ten sposób powstają organizmy niezbędne do życia i wzrostu. Elementy konstrukcyjne: substancje mineralne komórki, woda i związki organiczne. Dlatego bardzo ważne jest, aby wiedzieć, co się stanie, jeśli jedno z nich nie wystarczy. Jaką rolę odgrywają różne związki w życiu tych maleńkich, strukturalnych cząstek żywych systemów, niewidocznych gołym okiem? Spróbujmy zrozumieć ten problem.

Klasyfikacja substancji komórkowych

Wszystkie związki tworzące masę komórki, tworzące jej części strukturalne i odpowiedzialne za jej rozwój, odżywianie, oddychanie, plastykę i prawidłowy rozwój można podzielić na trzy duże grupy. Są to kategorie takie jak:

• organiczny;
• komórki (sole mineralne);
• woda.

Często to ostatnie odnosi się do drugiej grupy składników nieorganicznych. Oprócz tych kategorii możesz wyznaczyć te, które składają się z ich kombinacji. To są metale, które tworzą cząsteczkę. związki organiczne(na przykład cząsteczka hemoglobiny zawierająca jon żelaza jest z natury białkiem).

Minerały komórki

Jeśli mówimy konkretnie o związkach mineralnych lub nieorganicznych, które składają się na każdy żywy organizm, to również nie są one takie same zarówno pod względem natury, jak i zawartości ilościowej. Dlatego mają własną klasyfikację.

Wszystkie związki nieorganiczne można podzielić na trzy grupy.

1. Makroelementy. Te, których zawartość w komórce przekracza 0,02% całkowitej masy substancji nieorganicznych. Przykłady: węgiel, tlen, wodór, azot, magnez, wapń, potas, chlor, siarka, fosfor, sód.
2. Pierwiastki śladowe - mniej niż 0,02%. Należą do nich: cynk, miedź, chrom, selen, kobalt, mangan, fluor, nikiel, wanad, jod, german.
3. Ultramikroelementy - zawartość poniżej 0,0000001%. Przykłady: złoto, cez, platyna, srebro, rtęć i kilka innych.

Można również wyróżnić kilka pierwiastków, które są organogenne, czyli stanowią podstawę związków organicznych, z których zbudowany jest organizm żywego organizmu. Są to takie elementy jak:

• wodór;
• azot;
• węgiel;
• tlen.

Budują cząsteczki białek (podstawy życia), węglowodanów, lipidów i innych substancji. Jednak minerały odpowiadają również za prawidłowe funkcjonowanie organizmu. Skład chemiczny komórki liczony jest w dziesiątkach pierwiastków z układu okresowego pierwiastków, które są kluczem do pomyślnego życia. Tylko około 12 wszystkich atomów w ogóle nie odgrywa żadnej roli lub jest to znikome i nie zbadane.

Szczególnie ważne są niektóre sole, które należy codziennie spożywać z pożywieniem w wystarczających ilościach, aby nie rozwijały się różne choroby. Dla roślin jest to np. sód, dla ludzi i zwierząt są to sole wapnia, Sól jako źródło sodu i chloru itp.

Woda

Minerały komórki łączą się z wodą w wspólna grupa więc jego znaczenia nie można zignorować. Jaką rolę odgrywa w ciele żywych istot? Olbrzymi. Na początku artykułu porównaliśmy ogniwo do fabryki biochemicznej. Tak więc wszystkie przemiany substancji zachodzące w każdej sekundzie zachodzą właśnie w środowisku wodnym. Jest uniwersalnym rozpuszczalnikiem i medium do oddziaływań chemicznych, procesów syntezy i rozpadu.

Ponadto woda jest częścią środowiska wewnętrznego:

• cytoplazma;
• sok komórkowy w roślinach;
• krew u zwierząt i ludzi;
• mocz;
• ślina innych płynów biologicznych.

Odwodnienie oznacza śmierć dla wszystkich bez wyjątku organizmów. Woda jest środowiskiem życia ogromnej różnorodności flory i fauny. Dlatego trudno przecenić znaczenie tej nieorganicznej substancji, jest ona naprawdę nieskończenie wielka.

Makroelementy i ich znaczenie

Substancje mineralne komórki dla jej normalnej pracy mają ogromne znaczenie. Przede wszystkim dotyczy to makroskładników. Rola każdego z nich została szczegółowo zbadana i od dawna ustalona. Wymieniliśmy już, które atomy tworzą grupę makroelementów, więc nie będziemy się powtarzać. Opiszmy pokrótce rolę głównych.

1. Wapń. Jego sole są niezbędne do dostarczania organizmowi jonów Ca 2+. Same jony biorą udział w procesach zatrzymania i krzepnięcia krwi, zapewniają egzocytozę komórek, a także skurcze mięśni, w tym skurcze serca. Sole nierozpuszczalne są podstawą mocnych kości i zębów zwierząt i ludzi.
2. Potas i sód. Utrzymuj stan komórki, twórz pompę sodowo-potasową serca.
3. Chlor - bierze udział w zapewnieniu elektroneutralności ogniwa.
4. Fosfor, siarka, azot są części składowe wiele związków organicznych, a także bierze udział w pracy mięśni, w składzie kości.

Oczywiście, jeśli bardziej szczegółowo przyjrzymy się każdemu pierwiastkowi, to wiele można powiedzieć o jego nadmiarze w organizmie, a także o jego niedoborze. W końcu oba są szkodliwe i prowadzą do różnego rodzaju chorób.

pierwiastki śladowe

Rola minerały w komórce, która należy do grupy pierwiastków śladowych, jest również duża. Pomimo tego, że ich zawartość w komórce jest bardzo mała, bez nich nie będzie w stanie normalnie funkcjonować przez długi czas. Do najważniejszych ze wszystkich powyższych atomów w tej kategorii należą:

• cynk;
• miedź;
• selen;
• fluor;
• kobalt.

Prawidłowy poziom jodu jest niezbędny do utrzymania funkcji tarczycy i produkcji hormonów. Organizm potrzebuje fluoru do wzmocnienia szkliwa zębów, a roślinom do zachowania elastyczności i bogatego koloru liści.

Cynk i miedź to pierwiastki, które składają się na wiele enzymów i witamin. Są ważnymi uczestnikami procesów syntezy i wymiany plastycznej.

Selen jest aktywnym uczestnikiem procesów regulacyjnych, jest niezbędny do pracy układ hormonalny element. Kobalt natomiast ma inną nazwę – witamina B12, a wszystkie związki z tej grupy są niezwykle ważne dla układu odpornościowego.

Dlatego funkcje substancji mineralnych w komórce, które tworzą mikroelementy, są nie mniejsze niż te, które pełnią makrostruktury. Dlatego ważne jest, aby spożywać oba w wystarczających ilościach.

Ultramikroelementy

Substancje mineralne komórki, które tworzą ultramikroelementy, nie odgrywają tak istotnej roli, jak wymienione powyżej. Jednak ich długotrwały niedobór może prowadzić do rozwoju bardzo nieprzyjemnych, a czasem bardzo groźnych dla zdrowia konsekwencji.

Na przykład do tej grupy należy również selen. Jej długotrwały niedobór prowokuje rozwój guzy nowotworowe. Dlatego jest uważany za niezbędny. Ale złoto i srebro to metale, które mają negatywny wpływ na bakterie, niszcząc je. Dlatego wewnątrz komórek odgrywają rolę bakteriobójczą.

Ogólnie jednak należy powiedzieć, że funkcje ultramikroelementów nie zostały jeszcze w pełni ujawnione przez naukowców, a ich znaczenie pozostaje niejasne.

Metale i substancje organiczne

Wiele metali jest częścią cząsteczek organicznych. Na przykład magnez jest koenzymem chlorofilu, niezbędnym do fotosyntezy roślin. Żelazo jest częścią cząsteczki hemoglobiny, bez której nie można oddychać. Miedź, cynk, mangan i inne są częścią cząsteczek enzymów, witamin i hormonów.

Oczywiście wszystkie te związki są ważne dla organizmu. Nie można ich całkowicie przypisać mineralnym, ale po części wynika to z tego.

Substancje mineralne komórki i ich znaczenie: klasa 5, tabela

Podsumowując to, co powiedzieliśmy w artykule, opracujemy ogólną tabelę, w której zastanowimy się, czym są związki mineralne i dlaczego są potrzebne. Możesz go użyć, wyjaśniając ten temat uczniom, na przykład w piątej klasie.

Tak więc substancje mineralne komórki i ich znaczenie zostaną nauczone przez uczniów w trakcie głównego etapu edukacji.

Konsekwencje braku związków mineralnych

Kiedy mówimy, że rola minerałów w komórce jest ważna, musimy podać przykłady, które to potwierdzają.

Wymieniamy niektóre choroby, które rozwijają się przy braku lub nadmiarze któregokolwiek ze związków wskazanych w artykule.

1. Nadciśnienie.
2. Niedokrwienie, niewydolność serca.
3. Wole i inne choroby tarczycy (choroba Basedowa i inne).
4. Niedokrwistość.
5. Nieprawidłowy wzrost i rozwój.
6. Guzy nowotworowe.
7. Fluoroza i próchnica.
8. Choroby krwi.
9. Zaburzenia układu mięśniowego i nerwowego.
10. Niestrawność.

Oczywiście jest to dalekie od pełna lista. Dlatego konieczne jest uważne monitorowanie, czy codzienna dieta jest prawidłowa i zbilansowana.

Substancje nieorganiczne tworzące komórkę

Cel lekcji: badać skład chemiczny komórki, ujawniają rolę substancji nieorganicznych.

Cele Lekcji:

edukacyjny: pokazać różnorodność pierwiastków i związków chemicznych tworzących żywe organizmy, ich znaczenie w procesie życia;

opracowanie: kontynuować kształtowanie umiejętności i zdolności niezależna praca z podręcznikiem, umiejętność podkreślenia najważniejszej rzeczy, sformułowania wniosków;

edukacyjny: kształcić odpowiedzialne podejście do realizacji powierzonych zadań.

Ekwipunek: rzutnik multimedialny, prezentacja, materiały informacyjne.

Plan lekcji

I. Moment organizacyjny.

Pozdrowienia; - przygotowanie słuchaczy do pracy; - dostępność studentów.

II. Motywacja działalności edukacyjnej.

- Oto zestaw słów: miedź, białka, żelazo, węglowodany, tłuszcze, witaminy, magnez, złoto, siarka, wapń, fosfor.

Na jakie dwie grupy można podzielić te słowa? Wyjaśnij odpowiedź. (organiczne i nieorganiczne; substancje chemiczne i chemikalia).

- Który z was może wymienić rolę pewnych substancji, pierwiastków w życiu organizmów żywych?

- Ustal sobie cel i zadania naszej lekcji na podstawie tytułu tematu.

III. Prezentacja nowego materiału.

Prezentacja. Prezentacja zawiera jednocześnie 3 lekcje na ten temat. Pracę zaczynamy od kluczowego drugiego slajdu: podążaj za hiperłączem, aby przejść do żądanej lekcji.

Trzeci slajd: rozmowa według schematu „Zawartość pierwiastków chemicznych w organizmie człowieka”.:

- Komórka zawiera około 80 różnych pierwiastków chemicznych, które znajdują się w obiektach przyrody nieożywionej. Co może powiedzieć? (o wspólnocie przyrody ożywionej i nieożywionej). 27 pierwiastków spełnia określone funkcje, reszta wchodzi do organizmu wraz z pożywieniem, wodą, powietrzem.

- Jakie są pierwiastki chemiczne iw jakiej ilości są zawarte w ludzkim ciele?

- Wszystkie związki chemiczne występujące w organizmach żywych są podzielone na grupy.

- Korzystając z tabeli, sporządź diagram „Główne grupy pierwiastków chemicznych w przyrodzie” (patrz tabela „Pierwiastki tworzące komórki organizmów żywych”, patrz Tabela 1 ). Tlen, wodór, węgiel, azot, siarka i fosfor są niezbędne komponenty cząsteczki polimerów biologicznych (białka, kwasy nukleinowe), często nazywane są biopierwiastkami.

Schemat

Slajd 5: Rozpocznij wypełnianie tabeli - podsumowanie referencji w swoim zeszycie (tabelka ta będzie uzupełniana w kolejnych lekcjach, patrz tabela 2 ).

- Ze wszystkich związki chemiczne Zawarta w żywych organizmach woda stanowi 75 - 85% masy ciała.

Dlaczego potrzebna jest taka ilość wody? Jaka jest funkcja wody w żywym organizmie?

– Wiesz już, że struktura i funkcje są ze sobą powiązane. Przyjrzyjmy się bliżej budowie cząsteczki wody, aby dowiedzieć się, dlaczego woda ma takie właściwości. W trakcie objaśnienia uzupełniasz notatki pomocnicze w swoim zeszycie (patrz slajd 5).

Slajdy 6 - 7 wykazać cechy strukturalne cząsteczki wody, jej właściwości.

- Spośród związków nieorganicznych tworzących organizmy, najwyższa wartość zawierają sole kwasów mineralnych oraz odpowiednie kationy i aniony. Chociaż zapotrzebowanie ludzi i zwierząt na minerały wyrażane jest w dziesiątkach, a nawet tysięcznych grama, to jednak brak w pożywieniu jakiejkolwiek biologicznie ważne elementy prowadzi do poważna choroba.

- Wypełnij tabelę, kolumna „Sole mineralne”, korzystając z materiału podręcznikowego p.104 - 107. ( slajd 8, kliknij hiperłącze, aby sprawdzić wykonaną pracę).

- Podaj przykłady potwierdzające rolę soli mineralnych w życiu organizmów żywych.

IV. Naprawianie nowego materiału:

kilku uczniów (ile komputerów w klasie) wykonuje test interaktywny 1 „Substancje nieorganiczne komórki”;

reszta występuje zadania do treningu myślenia i umiejętności wyciągania wniosków(Rozdawać) :

Istnieje pewien związek między dwoma pierwszymi terminami. Pomiędzy czwartym a jednym z poniższych pojęć istnieje ten sam związek. Znajdź to:

1. Jod: tarczyca = fluor: ___________________

a) trzustka b) szkliwo zębów w) kwasu nukleinowego d) nadnercza

2. Żelazo: hemoglobina = __________: chlorofil:

a) kobalt b) miedź c) jod d) magnez

3. Wykonaj cyfrowe dyktando „Cząsteczki”. 1. Wiązania wodorowe to najsłabsze wiązania w cząsteczce (1). 2. Struktura i kompozycja to jedno i to samo (0). 3. Skład zawsze determinuje strukturę (0). 4. Skład i struktura cząsteczki determinują jej właściwości (1). 5. Polarność cząsteczek wody wyjaśnia jej zdolność do powolnego nagrzewania i schładzania (0). 6. Atom tlenu w cząsteczce wody ma ładunek dodatni. (0)

V. Podsumowanie lekcji.

Czy osiągnąłeś swoje cele i zadania lekcji? Jakie nowe rzeczy odkryłeś podczas tej lekcji?

Literatura:

Biologia. Stopień 9: plany lekcji według podręcznika S.G. Mamontowa, V.B. Zacharowa, N.I.Soniny / wyd. - komp. MM Gumeniuk. Wołgograd: Nauczyciel, 2006.

Lernera G.I. Biologia ogólna. Testy lekcyjne i zadania. Klasa 10 - 11. / - M .: Akwarium, 1998.

Mamontov S.G., Zakharov V.B., Sonin N.I. Biologia. Ogólne wzory. Klasa 9: Proc. dla kształcenia ogólnego podręcznik zakłady. – M.: Drop, 2000.

CD Zestaw cyfrowych zasobów edukacyjnych do podręcznika Teremov A.V., Petrosova R.A., Nikishov A.I. Biologia. Ogólne wzorce życia: 9 komórek. humanitarny wyd. Centrum VLADOS, 2003. Physicon LLC, 2007.