Astăzi, multe au fost descoperite și izolate în forma sa pură elemente chimice tabele periodice, iar o cincime dintre ele se găsesc în fiecare organism viu. Ele, ca și cărămizile, sunt componentele principale ale organice și substante anorganice.

Ce elemente chimice fac parte din celulă, în funcție de biologia a căror substanțe se poate judeca prezența lor în organism - vom lua în considerare toate acestea mai târziu în articol.

Care este constanța compoziției chimice

Pentru a menține stabilitatea în organism, fiecare celulă trebuie să mențină concentrația fiecăruia dintre componentele sale la un nivel constant. Acest nivel este determinat de specii, habitat, factori de mediu.

Pentru a răspunde la întrebarea ce elemente chimice fac parte din celulă, este necesar să înțelegem clar că orice substanță conține oricare dintre componentele tabelului periodic.

Uneori în cauză aproximativ sutimi și miimi dintr-un procent din conținutul unui anumit element dintr-o celulă, dar, în același timp, o modificare a numărului numit cu cel puțin o miime parte poate duce deja consecințe serioase pentru corp.

Din cele 118 elemente chimice dintr-o celulă umană, ar trebui să existe cel puțin 24. Nu există astfel de componente care să se găsească într-un organism viu, dar să nu facă parte din obiectele neînsuflețite ale naturii. Acest fapt confirmă relația strânsă dintre vii și nevii în ecosistem.

Rolul diferitelor elemente care alcătuiesc celula

Deci, care sunt elementele chimice care alcătuiesc o celulă? Rolul lor în viața organismului, trebuie remarcat, depinde direct de frecvența de apariție și de concentrația lor în citoplasmă. Cu toate acestea, în ciuda continut diferit elemente din celulă, semnificația fiecăruia dintre ele este la fel de mare. O deficiență a oricăruia dintre ele poate duce la un efect dăunător asupra organismului, oprind cele mai importante reacții biochimice din metabolism.

Enumerând ce elemente chimice fac parte din celula umană, trebuie să menționăm trei tipuri principale, pe care le vom lua în considerare mai jos:

Principalele elemente biogene ale celulei

Nu este de mirare că elementele O, C, H, N sunt biogene, deoarece formează toate substanțele organice și multe substanțe anorganice. Este imposibil să ne imaginăm proteine, grăsimi, carbohidrați sau acizi nucleici fără aceste componente esențiale pentru organism.

Funcția acestor elemente a determinat conținutul lor ridicat în organism. Împreună, ele reprezintă 98% din greutatea corporală uscată totală. Cum altfel se poate manifesta activitatea acestor enzime?

1. Oxigen. Conținutul său în celulă este de aproximativ 62% din masa totală uscată. Funcții: construcția de substanțe organice și anorganice, participarea la lanțul respirator;
2. Carbon. Conținutul său ajunge la 20%. Funcția principală: inclusă în toate;
3. Hidrogen. Concentrația sa ia o valoare de 10%. Pe lângă faptul că este o componentă a materiei organice și a apei, acest element participă și la transformările energetice;
4. Azot. Suma nu depășește 3-5%. Rolul său principal este formarea de aminoacizi, acizi nucleici, ATP, multe vitamine, hemoglobină, hemocianina, clorofilă.

Acestea sunt elementele chimice care alcătuiesc celula și formează majoritatea substanțelor necesare vieții normale.

Importanța macronutrienților

Macronutrienții vor ajuta, de asemenea, să sugerăm ce elemente chimice fac parte din celulă. Din cursul de biologie, devine clar că, pe lângă cele principale, 2% din masa uscată este formată din alte componente ale tabelului periodic. Și macronutrienții includ pe cei al căror conținut nu este mai mic de 0,01%. Principalele lor funcții sunt prezentate sub forma unui tabel.

Calciu (Ca)		Responsabil de contractia fibrelor musculare, face parte din pectina, oase si dinti. Îmbunătățește coagularea sângelui.
Fosfor (P)		Face parte din cea mai importantă sursă de energie - ATP.
		Participă la formarea punților disulfurice în timpul plierii proteinelor într-o structură terțiară. Incluse în compoziția de cisteină și metionină, unele vitamine.
		Ionii de potasiu sunt implicați în celule și afectează, de asemenea, potențialul membranei.
		Anion major din organism
Sodiu (Na)		Analog al potasiului implicat în aceleași procese.
magneziu (Mg)		Ionii de magneziu sunt regulatorii procesului În centrul moleculei de clorofilă se află și un atom de magneziu.
		Participă la transportul electronilor prin ETC de respirație și fotosinteză, este o legătură structurală a mioglobinei, hemoglobinei și a multor enzime.

Sperăm că din cele de mai sus este ușor de determinat ce elemente chimice fac parte din celulă și sunt macroelemente.

oligoelemente

Există și astfel de componente ale celulei, fără de care organismul nu poate funcționa normal, dar conținutul lor este întotdeauna mai mic de 0,01%. Să determinăm ce elemente chimice fac parte din celulă și aparțin grupului de microelemente.

		Face parte din enzimele ADN și ARN polimerazelor, precum și din mulți hormoni (de exemplu, insulina).
		Participă la procesele de fotosinteză, sinteza hemocianinei și a unor enzime.
		Este o componentă structurală a hormonilor T3 și T4 ai glandei tiroide
Mangan (Mn)	mai puțin de 0,001	Inclus în enzime, oase. Participă la fixarea azotului în bacterii
	mai puțin de 0,001	Influențează procesul de creștere a plantelor.
		Face parte din oase și smalțul dinților.

Substanțe organice și anorganice

Pe lângă acestea, ce alte elemente chimice sunt incluse în compoziția celulei? Răspunsurile pot fi găsite pur și simplu studiind structura majorității substanțelor din organism. Printre acestea, se disting molecule de origine organică și anorganică, iar fiecare dintre aceste grupe are un set fix de elemente în compoziția sa.

Principalele clase de substanțe organice sunt proteinele, acizii nucleici, grăsimile și carbohidrații. Sunt construite în întregime din principalele elemente biogene: scheletul moleculei este întotdeauna format din carbon, iar hidrogenul, oxigenul și azotul fac parte din radicali. La animale, proteinele sunt clasa dominantă, iar la plante, polizaharidele.

Substanțele anorganice sunt toate săruri minerale și, desigur, apă. Dintre toate substanțele anorganice din celulă, cea mai mare este H 2 O, în care restul substanțelor sunt dizolvate.

Toate cele de mai sus vă vor ajuta să determinați ce elemente chimice fac parte din celulă, iar funcțiile lor în organism nu vor mai fi un mister pentru dvs.

Compoziția unei celule vii include aceleași elemente chimice care fac parte din natura neînsuflețită. Din 104 elemente sistem periodic D. I. Mendeleev în celulele găsite 60.

Ele sunt împărțite în trei grupe:

1. elementele principale sunt oxigenul, carbonul, hidrogenul și azotul (98% din compoziția celulei);
2. elemente care alcătuiesc zecimi și sutimi de procent - potasiu, fosfor, sulf, magneziu, fier, clor, calciu, sodiu (1,9% în total);
3. toate celelalte elemente prezente în cantități și mai mici sunt oligoelemente.

Compoziția moleculară a celulei este complexă și eterogenă. Conexiuni separate- apa si sarurile minerale - se gasesc si in natura neanimata; altele - compuși organici: carbohidrați, grăsimi, proteine, acizi nucleici etc. - sunt caracteristici doar organismelor vii.

SUBSTANȚE ANORGANICE

Apa reprezintă aproximativ 80% din masa celulei; în celulele tinere cu creștere rapidă - până la 95%, în cele bătrâne - 60%.

Rolul apei în celulă este mare.

Este principalul mediu și solvent, participă la majoritatea reacții chimice, mișcarea substanțelor, termoreglarea, formarea structurilor celulare, determină volumul și elasticitatea celulei. Majoritatea substanțelor intră în organism și sunt excretate din acesta într-o soluție apoasă. Rolul biologic apa este determinată de specificul structurii: polaritatea moleculelor sale și capacitatea de a forma legături de hidrogen, datorită cărora apar complexe ale mai multor molecule de apă. Dacă energia de atracție dintre moleculele de apă este mai mică decât cea dintre moleculele de apă și o substanță, aceasta se dizolvă în apă. Astfel de substanțe sunt numite hidrofile (din grecescul „hydro” - apă, „filet” - iubesc). Acestea sunt multe săruri minerale, proteine, carbohidrați etc. Dacă energia de atracție dintre moleculele de apă este mai mare decât energia de atracție dintre moleculele de apă și o substanță, astfel de substanțe sunt insolubile (sau ușor solubile), se numesc hidrofobe ( din grecescul „phobos” – frică) – grăsimi, lipide etc.

Sărurile minerale din soluțiile apoase ale celulei se disociază în cationi și anioni, oferind o cantitate stabilă de elemente chimice necesare și presiune osmotică. Dintre cationi, cei mai importanți sunt K + , Na + , Ca 2+ , Mg + . Concentrația cationilor individuali în celulă și în mediul extracelular nu este aceeași. Într-o celulă vie, concentrația de K este mare, Na + este scăzută, iar în plasma sanguină, dimpotrivă, există o concentrație mare de Na + și scăzută de K +. Acest lucru se datorează permeabilității selective a membranelor. Diferența de concentrație a ionilor din celulă și din mediu asigură curgerea apei din mediu în celulă și absorbția apei de către rădăcinile plantelor. Defect elemente individuale- Fe, P, Mg, Co, Zn - blocheaza formarea acizilor nucleici, hemoglobinei, proteinelor si a altor substante vitale si duce la boli grave. Anionii determină constanța mediului pH-celule (neutru și ușor alcalin). Dintre anioni, cei mai importanți sunt HPO 4 2-, H 2 PO 4 -, Cl -, HCO 3 -

SUBSTANȚE ORGANICE

Substanțele organice din complex formează aproximativ 20-30% din compoziția celulară.

Carbohidrați- compuși organici formați din carbon, hidrogen și oxigen. Ele sunt împărțite în simple - monozaharide (din grecescul "monos" - unul) și complexe - polizaharide (din grecescul "poli" - mult).

Monozaharide(lor formula generala C n H 2n O n) - substanţe incolore cu gust dulce plăcut, foarte solubile în apă. Ele diferă prin numărul de atomi de carbon. Dintre monozaharide, hexozele (cu 6 atomi de C) sunt cele mai frecvente: glucoza, fructoza (se gaseste in fructe, miere, sange) si galactoza (se gaseste in lapte). Dintre pentoze (cu 5 atomi de C), cele mai frecvente sunt riboza și deoxiriboza, care fac parte din acizii nucleici și ATP.

Polizaharide se referă la polimeri - compuși în care același monomer se repetă de mai multe ori. Monomerii polizaharidelor sunt monozaharide. Polizaharidele sunt solubile în apă și multe au un gust dulce. Dintre acestea, cele mai simple dizaharide, constând din două monozaharide. De exemplu, zaharoza este alcătuită din glucoză și fructoză; zahăr din lapte - din glucoză și galactoză. Odată cu creșterea numărului de monomeri, solubilitatea polizaharidelor scade. Dintre polizaharidele cu greutate moleculară mare, glicogenul este cel mai frecvent la animale, iar amidonul și fibrele (celuloza) la plante. Acesta din urmă este format din 150-200 de molecule de glucoză.

Carbohidrați- principala sursă de energie pentru toate formele de activitate celulară (mișcare, biosinteză, secreție etc.). Împărțind la cele mai simple produse CO 2 și H 2 O, 1 g de carbohidrați eliberează 17,6 kJ de energie. Carbohidrații efectuează functia de constructie la plante (cochiliile lor sunt din celuloză) și rolul substanțelor de rezervă (la plante - amidon, la animale - glicogen).

Lipidele- acestea sunt substanțe asemănătoare grăsimilor și grăsimi insolubile în apă, constând din glicerol și greutate moleculară mare acizi grași. Grăsimile animale se găsesc în lapte, carne, țesuturi subcutanate. La temperatura camerei Acest solide. În plante, grăsimile se găsesc în semințe, fructe și alte organe. La temperatura camerei, sunt lichide. Substanțele asemănătoare grăsimilor sunt similare grăsimilor în structura chimică. Există multe dintre ele în gălbenușul de ouă, celulele creierului și alte țesuturi.

Rolul lipidelor este determinat de funcția lor structurală. Ele alcătuiesc membranele celulare care, datorită hidrofobicității lor, împiedică amestecarea conținutului celulei cu mediu inconjurator. Lipidele îndeplinesc o funcție energetică. Divizarea în CO 2 și H 2 O, 1 g de grăsime eliberează 38,9 kJ de energie. Ei conduc slab căldura, acumulându-se în țesutul subcutanat (și în alte organe și țesuturi), îndeplinesc o funcție de protecție și rolul de substanțe de rezervă.

Veverițe- cel mai specific si important pentru organism. Ei aparțin polimerilor neperiodici. Spre deosebire de alți polimeri, moleculele lor constau din monomeri similari, dar neidentici - 20 de aminoacizi diferiți.

Fiecare aminoacid are propriul său nume, structură și proprietăți speciale. Formula lor generală poate fi reprezentată după cum urmează

O moleculă de aminoacid constă dintr-o parte specifică (radical R) și o parte care este aceeași pentru toți aminoacizii, inclusiv o grupare amino (- NH 2 ) cu proprietăți bazice și o grupare carboxil (COOH) cu proprietăți acide. Prezența grupărilor acide și bazice într-o moleculă determină reactivitatea lor ridicată. Prin aceste grupe, legătura aminoacizilor are loc în formarea unui polimer - proteină. În acest caz, o moleculă de apă este eliberată din grupa amino a unui aminoacid și carboxilul altuia, iar electronii eliberați sunt combinați pentru a forma o legătură peptidică. Prin urmare, proteinele sunt numite polipeptide.

O moleculă proteică este un lanț de câteva zeci sau sute de aminoacizi.

Moleculele de proteine ​​sunt uriașe, așa că se numesc macromolecule. Proteinele, ca și aminoacizii, sunt foarte reactive și sunt capabile să reacționeze cu acizii și bazele. Ele diferă prin compoziția, cantitatea și secvența de aminoacizi (numărul de astfel de combinații de 20 de aminoacizi este aproape infinit). Aceasta explică diversitatea proteinelor.

Există patru niveluri de organizare în structura moleculelor de proteine ​​(59)

• Structura primară- un lanț polipeptidic de aminoacizi legați într-o anumită secvență prin legături peptidice covalente (puternice).
• structura secundara- un lanț polipeptidic răsucit într-o spirală strânsă. În ea, legăturile de hidrogen cu rezistență scăzută apar între legăturile peptidice ale spirelor adiacente (și alți atomi). Împreună, ele oferă o structură destul de puternică.
• Structura terțiară este o configurație bizară, dar specifică pentru fiecare proteină - un globul. Este ținut împreună prin legături hidrofobe slabe sau forțe de coeziune între radicalii nepolari, care se găsesc în mulți aminoacizi. Datorită multiplicității lor, ele asigură o stabilitate suficientă a macromoleculei proteice și mobilitatea acesteia. Structura terțiară a proteinelor este susținută și de legături covalente S - S (es - es) care apar între radicalii aminoacidului cisteină care conține sulf, care sunt îndepărtați unul de celălalt.
• Structura cuaternară nu tipic pentru toate proteinele. Apare atunci când mai multe macromolecule proteice se combină pentru a forma complexe. De exemplu, hemoglobina din sângele uman este un complex de patru macromolecule ale acestei proteine.

Această complexitate a structurii moleculelor de proteine ​​este asociată cu o varietate de funcții inerente acestor biopolimeri. Cu toate acestea, structura moleculelor proteice depinde de proprietățile mediului.

Se numește încălcarea structurii naturale a proteinei denaturare. Poate apărea sub influența temperaturii ridicate, a substanțelor chimice, a energiei radiante și a altor factori. Cu un impact slab, doar structura cuaternară se descompune, cu una mai puternică, cea terțiară, apoi cea secundară, iar proteina rămâne sub forma unei structuri primare - un lanț polipeptidic.Acest proces este parțial reversibil și proteina denaturată este capabilă să-și refacă structura.

Rolul proteinelor în viața celulară este enorm.

Veverițe- Acest material de construcții organism. Ele sunt implicate în construcția învelișului, organelelor și membranelor celulei și a țesuturilor individuale (păr, vase de sânge etc.). Multe proteine ​​acționează ca catalizatori în celulă - enzime care accelerează reacțiile celulare de zeci, sute de milioane de ori. Sunt cunoscute aproximativ o mie de enzime. Pe lângă proteine, compoziția lor include metale Mg, Fe, Mn, vitamine etc.

Fiecare reacție este catalizată de propria sa enzimă. În acest caz, nu acționează întreaga enzimă, ci o anumită zonă - centrul activ. Se potrivește pe substrat ca o cheie a unei încuietori. Enzimele acționează la o anumită temperatură și pH. Proteinele contractile speciale asigură funcțiile motorii celulelor (mișcarea flagelaților, ciliați, contracția musculară etc.). Proteinele separate (hemoglobina din sânge) îndeplinesc o funcție de transport, furnizând oxigen la toate organele și țesuturile corpului. Proteinele specifice - anticorpii - îndeplinesc o funcție de protecție, neutralizând substanțele străine. Unele proteine ​​îndeplinesc o funcție energetică. Descompunerea la aminoacizi și apoi la chiar mai mulți substanțe simple, 1 g de proteină eliberează 17,6 kJ de energie.

Acizi nucleici(din latinescul „nucleus” - nucleul) au fost descoperite pentru prima dată în nucleu. Sunt de două tipuri - acizi dezoxiribonucleici(ADN) și acizi ribonucleici(ARN). Rolul lor biologic este mare, determină sinteza proteinelor și transferul de informații ereditare de la o generație la alta.

Molecula de ADN are structura complexa. Este format din două lanțuri răsucite spiralat. Lățimea dublei helix este de 2 nm 1, lungimea de câteva zeci și chiar sute de micromicroni (de sute sau mii de ori mai mare decât cea mai mare moleculă de proteină). ADN-ul este un polimer ai cărui monomeri sunt nucleotide - compuși formați dintr-o moleculă de acid fosforic, un carbohidrat - dezoxiriboză și o bază azotată. Formula lor generală este următoarea:

Acidul fosforic și carbohidrații sunt aceleași pentru toate nucleotidele și există patru tipuri de baze azotate: adenină, guanină, citozină și timină. Ele determină numele nucleotidelor corespunzătoare:

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

Fiecare catenă de ADN este o polinucleotidă formată din câteva zeci de mii de nucleotide. În ea, nucleotidele învecinate sunt conectate printr-o legătură covalentă puternică între acidul fosforic și dezoxiriboză.

La dimensiune enormă a moleculelor de ADN, combinația de patru nucleotide din ele poate fi infinit de mare.

În timpul formării dublei helix ADN, bazele azotate ale unei catene sunt aranjate într-o ordine strict definită față de bazele azotate ale celeilalte. În același timp, T se dovedește întotdeauna a fi împotriva lui A și numai C este împotriva lui G. Acest lucru se explică prin faptul că A și T, precum și G și C, corespund strict unul cu celălalt, ca două jumătăți. sticlă spartă, și sunt complementare sau complementar(din grecescul „complement” – adaos) unul la altul. Dacă secvența de nucleotide dintr-o catenă de ADN este cunoscută, atunci nucleotidele altei catene pot fi stabilite prin principiul complementarității (vezi Anexa, sarcina 1). Nucleotidele complementare sunt unite prin legături de hidrogen.

Între A și T există două legături, între G și C - trei.

Dublarea moleculei de ADN este caracteristica sa unică, care asigură transferul de informații ereditare de la celula mamă la celulele fiice. Procesul de duplicare a ADN-ului se numește Replicarea ADN-ului. Se realizează după cum urmează. Cu puțin timp înainte de diviziunea celulară, molecula de ADN se desfășoară și lanțul său dublu este împărțit în două lanțuri independente prin acțiunea unei enzime de la un capăt. Pe fiecare jumătate a nucleotidelor libere ale celulei, conform principiului complementarității, se construiește un al doilea lanț. Ca urmare, în loc de o moleculă de ADN, apar două molecule complet identice.

ARN- un polimer asemănător ca structură cu o catenă de ADN, dar mult mai mic. Monomerii ARN sunt nucleotide formate din acid fosforic, un carbohidrat (riboză) și o bază azotată. Cele trei baze azotate ale ARN - adenina, guanina si citozina - corespund cu cele ale ADN-ului, iar a patra este diferita. În loc de timină, ARN-ul conține uracil. Polimerul ARN se formează prin legaturi covalenteîntre riboză şi acidul fosforic al nucleotidelor adiacente. Sunt cunoscute trei tipuri de ARN: ARN mesager(i-ARN) transmite informații despre structura proteinei din molecula de ADN; transfer ARN(t-ARN) transportă aminoacizi la locul sintezei proteinelor; ARN-ul ribozomal (ARNr) se găsește în ribozomi și este implicat în sinteza proteinelor.

ATP- acidul adenozin trifosforic este un compus organic important. Din punct de vedere structural, este o nucleotidă. Este format din baza azotată adenină, carbohidrați - riboză și trei molecule de acid fosforic. ATP este o structură instabilă, sub influența enzimei, legătura dintre „P” și „O” este ruptă, o moleculă de acid fosforic este divizată și ATP trece în

Compoziția chimică a celulelor vegetale și animale este foarte asemănătoare, ceea ce indică unitatea originii lor. Peste 80 de elemente chimice au fost găsite în celule.

Elementele chimice prezente în celulă sunt împărțite în 3 grupuri mari: macronutrienti, mezoelemente, microelemente.

Macronutrienții includ carbon, oxigen, hidrogen și azot. Mezoelemente sunt sulf, fosfor, potasiu, calciu, fier. Oligoelemente - zinc, iod, cupru, mangan și altele.

Elemente chimice importante din punct de vedere biologic ale celulei:

azot - componentă structurală a proteinelor și NA.

Hidrogen- face parte din apă și din toți compușii biologici.

Magneziu- activează activitatea multor enzime; componentă structurală a clorofilei.

Calciu- componenta principală a oaselor și dinților.

Fier- intră în hemoglobină.

Iod- parte a hormonului tiroidian.

Substanțele celulei sunt împărțite în organice(proteine, acizi nucleici, lipide, carbohidrați, ATP) și anorganice(apa si saruri minerale).

Apă reprezintă până la 80% din masa celulei, joacă rol important:

apa din celulă este un solvent

· transportă nutrienți;

apa este eliminată din corp Substanțe dăunătoare;

capacitate mare de căldură a apei;

Evaporarea apei ajută la răcirea animalelor și plantelor.

Oferă elasticitate celulei.

Minerale:

participa la menținerea homeostaziei prin reglarea fluxului de apă în celulă;

Potasiul și sodiul asigură transportul substanțelor prin membrană și sunt implicate în apariția și conducerea unui impuls nervos.

Sărurile minerale, în primul rând fosfații și carbonații de calciu, conferă duritate țesutului osos.

Rezolvați o problemă legată de genetica sângelui uman

Proteinele, rolul lor în organism

Proteină- substante organice gasite in toate celulele, care constau din monomeri.

Proteină- polimer neperiodic cu greutate moleculară mare.

Monomer este o aminoacid (20).

Aminoacizii conțin o grupare amino, o grupare carboxil și un radical. Aminoacizii sunt legați împreună pentru a forma o legătură peptidică. Proteinele sunt extrem de diverse, de exemplu, există peste 10 milioane dintre ele în corpul uman.

Diversitatea proteinelor depinde de:

1. succesiune AK diferită

2. după mărime

3. din compunere

Structuri proteice

Structura primară a unei proteine ​​- o secvență de aminoacizi conectați printr-o legătură peptidică (structură liniară).

Structura secundară a unei proteine ​​- structură în spirală.

Structura terțiară a unei proteine- globul (structura glomerulară).

Structura proteinelor cuaternare- este format din mai multe globule. Caracteristic hemoglobinei și clorofilei.

Proprietăți proteice

1. Complementaritate: capacitatea unei proteine ​​de a se potrivi în formă cu o altă substanță, cum ar fi cheia unei încuietori.

2. Denaturarea: încălcarea structurii naturale a proteinei (temperatură, aciditate, salinitate, adaos de alte substanțe etc.). Exemple de denaturare: modificări ale proprietăților proteinelor atunci când ouăle sunt fierte, transfer de proteine ​​de la stare lichidaîn solid.

3. Renaturare - refacerea structurii proteice, dacă structura primară nu a fost perturbată.

Funcții proteice

1. Construire: formarea tuturor membranelor celulare

2. Catalitic: proteinele sunt catalizatori; accelerarea reacțiilor chimice

3. Motorii: actina și miozina fac parte din fibrele musculare.

4. Transport: transfer de substanțe în diferite țesuturi și organe ale corpului (hemoglobina este o proteină care face parte din globulele roșii)

5. Protectoare: anticorpi, fibrinogen, trombina - proteine ​​implicate in dezvoltarea imunitatii si coagularea sangelui;

6. Energie: participă la reacțiile de schimb plastic pentru a construi noi proteine.

7. Regulator: rolul hormonului insulină în reglarea glicemiei.

8. Depozitare: acumularea de proteine ​​în organism ca rezervă nutrienți, de exemplu, în ouă, lapte, semințe de plante.

O celulă nu este doar o unitate structurală a tuturor viețuitoarelor, un fel de cărămidă a vieții, ci și o mică fabrică biochimică în care au loc diverse transformări și reacții la fiecare fracțiune de secundă. Așa se formează organismele necesare vieții și creșterii. componente structurale: celule minerale, apă și compuși organici. Prin urmare, este foarte important să știți ce se va întâmpla dacă unul dintre ele nu este suficient. Ce rol joacă diferiți compuși în viața acestor particule minuscule, structurale ale sistemelor vii, care nu sunt vizibile cu ochiul liber? Să încercăm să înțelegem această problemă.

Clasificarea substantelor celulare

Toți compușii care alcătuiesc masa celulei, formează părțile sale structurale și sunt responsabili de dezvoltarea, nutriția, respirația, dezvoltarea plastică și normală a acesteia, pot fi împărțiți în trei grupe mari. Acestea sunt categorii precum:

• organic;
• celule (săruri minerale);
• apă.

Adesea, acesta din urmă se referă la al doilea grup de componente anorganice. Pe lângă aceste categorii, le puteți desemna pe cele care sunt alcătuite din combinația lor. Acestea sunt metalele care alcătuiesc molecula. compusi organici(de exemplu, o moleculă de hemoglobină care conține un ion de fier este proteină în natură).

Mineralele celulei

Dacă vorbim în mod specific despre compușii minerali sau anorganici care alcătuiesc fiecare organism viu, atunci ei nu sunt la fel atât ca natură, cât și ca conținut cantitativ. Prin urmare, au propria lor clasificare.

Toți compușii anorganici pot fi împărțiți în trei grupe.

1. Macronutrienți. Cele al căror conținut în interiorul celulei este mai mare de 0,02% din masa totală a substanțelor anorganice. Exemple: carbon, oxigen, hidrogen, azot, magneziu, calciu, potasiu, clor, sulf, fosfor, sodiu.
2. Oligoelemente - mai puțin de 0,02%. Acestea includ: zinc, cupru, crom, seleniu, cobalt, mangan, fluor, nichel, vanadiu, iod, germaniu.
3. Ultramicroelemente - conținutul este mai mic de 0,0000001%. Exemple: aur, cesiu, platină, argint, mercur și altele.

De asemenea, puteți evidenția mai multe elemente care sunt organogenice, adică ele formează baza compușilor organici din care este construit corpul unui organism viu. Acestea sunt elemente precum:

• hidrogen;
• azot;
• carbon;
• oxigen.

Ei construiesc moleculele de proteine ​​(baza vieții), carbohidrați, lipide și alte substanțe. Cu toate acestea, mineralele sunt, de asemenea, responsabile pentru funcționarea normală a organismului. Compoziția chimică a celulei este calculată în zeci de elemente din tabelul periodic, care sunt cheia unei vieți de succes. Doar aproximativ 12 dintre atomi nu joacă deloc un rol, sau este neglijabil și nu este studiat.

Sunt deosebit de importante unele săruri, care trebuie ingerate cu alimente în fiecare zi în cantități suficiente pentru a nu se dezvolta diverse boli. Pentru plante, acesta este, de exemplu, sodiu. Pentru oameni și animale, acestea sunt săruri de calciu, sare ca sursă de sodiu și clor etc.

Apă

Mineralele celulei se combină cu apa în grup comun deci sensul lui nu poate fi ignorat. Ce rol joacă în corpul ființelor vii? Imens. La începutul articolului, am comparat celula cu o fabrică biochimică. Așadar, toate transformările de substanțe care au loc în fiecare secundă sunt efectuate tocmai în mediul acvatic. Este un solvent universal și un mediu pentru interacțiuni chimice, procese de sinteză și dezintegrare.

În plus, apa face parte din mediul intern:

• citoplasmă;
• seva celulară la plante;
• sânge la animale și la oameni;
• urină;
• saliva altor fluide biologice.

Deshidratarea înseamnă moarte pentru toate organismele fără excepție. Apa este mediul de viață pentru o mare varietate de floră și faună. Prin urmare, este dificil de supraestimat importanța acestei substanțe anorganice, este cu adevărat infinit de mare.

Macronutrienții și semnificația lor

Substanțele minerale ale unei celule pentru funcționarea sa normală sunt de mare importanță. În primul rând, acest lucru se aplică macronutrienților. Rolul fiecăruia dintre ei a fost studiat în detaliu și a fost stabilit de mult. Am enumerat deja ce atomi alcătuiesc grupul de macroelemente, așa că nu ne vom repeta. Să subliniem pe scurt rolul celor principale.

1. Calciu. Sărurile sale sunt necesare pentru furnizarea organismului cu ioni de Ca 2+. Ionii înșiși sunt implicați în procesele de stopare și coagulare a sângelui, asigură exocitoză celulară, precum și contracții musculare, inclusiv contracții cardiace. Sărurile insolubile stau la baza oaselor și dinților puternici ai animalelor și oamenilor.
2. Potasiu și sodiu. Menține starea celulei, formează pompa de sodiu-potasiu a inimii.
3. Clorul – este implicat in asigurarea electroneutralitatii celulei.
4. Fosforul, sulful, azotul sunt părțile constitutive mulți compuși organici și, de asemenea, participă la munca mușchilor, compoziția oaselor.

Desigur, dacă luăm în considerare fiecare element mai detaliat, atunci se pot spune multe despre excesul său în organism și despre deficiența acestuia. La urma urmei, ambele sunt dăunătoare și duc la boli de diferite tipuri.

oligoelemente

Rol mineraleîn celulă, care aparțin grupului de oligoelemente, este de asemenea mare. În ciuda faptului că conținutul lor este foarte mic în celulă, fără ele nu va putea funcționa normal mult timp. Cei mai importanți dintre toți atomii de mai sus din această categorie sunt cum ar fi:

• zinc;
• cupru;
• seleniu;
• fluor;
• cobalt.

Un nivel normal de iod este esențial pentru menținerea funcției tiroidiene și a producției de hormoni. Fluorul este necesar organismului pentru a întări smalțul dinților, iar plantele - pentru a menține elasticitatea și culoarea bogată a frunzelor.

Zincul și cuprul sunt elemente care alcătuiesc multe enzime și vitamine. Sunt participanți importanți la procesele de sinteză și schimb plastic.

Seleniul este un participant activ în procesele de reglementare, este necesar pentru lucru Sistemul endocrin element. Cobaltul, pe de altă parte, are un alt nume - vitamina B 12, iar toți compușii acestui grup sunt extrem de importanți pentru sistemul imunitar.

Prin urmare, funcțiile substanțelor minerale din celulă, care sunt formate din microelemente, nu sunt mai mici decât cele care sunt îndeplinite de macrostructuri. Prin urmare, este important să le consumați pe ambele în cantități suficiente.

Ultramicroelemente

Substanțele minerale ale celulei, care sunt formate din ultramicroelemente, nu joacă un rol atât de important ca cele menționate mai sus. Cu toate acestea, deficiența lor pe termen lung poate duce la dezvoltarea unor consecințe foarte neplăcute și uneori foarte periculoase pentru sănătate.

De exemplu, seleniul este de asemenea inclus în acest grup. Deficiența sa pe termen lung provoacă dezvoltarea tumori canceroase. Prin urmare, este considerat indispensabil. Dar aurul și argintul sunt metale care au un efect negativ asupra bacteriilor, distrugându-le. Prin urmare, în interiorul celulelor joacă un rol bactericid.

Cu toate acestea, în general, trebuie spus că funcțiile ultramicroelementelor nu au fost încă dezvăluite pe deplin de către oamenii de știință, iar semnificația lor rămâne neclară.

Metale și substanțe organice

Multe metale fac parte din moleculele organice. De exemplu, magneziul este o coenzimă a clorofilei, necesară pentru fotosinteza plantelor. Fierul face parte din molecula de hemoglobină, fără de care este imposibil să se respire. Cuprul, zincul, manganul și altele fac parte din moleculele de enzime, vitamine și hormoni.

Evident, toți acești compuși sunt importanți pentru organism. Este imposibil să le atribuim complet celor minerale, dar urmează totuși parțial.

Substanțele minerale ale celulei și semnificația lor: gradul 5, tabel

Pentru a rezuma ceea ce am spus în timpul articolului, vom alcătui un tabel general în care vom reflecta ce sunt compușii minerali și de ce sunt necesari. Îl puteți folosi atunci când explicați acest subiect școlarilor, de exemplu, în clasa a cincea.

Astfel, substanțele minerale ale celulei și semnificația lor vor fi învățate de școlari în cursul etapei principale de educație.

Consecințele lipsei de compuși minerali

Când spunem că rolul mineralelor în celulă este important, trebuie să dăm exemple care să dovedească acest fapt.

Enumerăm câteva boli care se dezvoltă cu lipsa sau excesul oricăruia dintre compușii indicați în cursul articolului.

1. Hipertensiune.
2. Ischemie, insuficienta cardiaca.
3. Gușa și alte boli ale glandei tiroide (boala Basedow și altele).
4. Anemie.
5. Creștere și dezvoltare greșită.
6. Tumorile canceroase.
7. Fluoroză și carii.
8. Boli de sânge.
9. Tulburare a sistemului muscular și nervos.
10. Indigestie.

Desigur, acest lucru este departe de a fi lista plina. Prin urmare, este necesar să se monitorizeze cu atenție dacă dieta zilnică este corectă și echilibrată.

Substante anorganice care alcatuiesc celula

Scopul lecției: explora compoziție chimică celulele, dezvăluie rolul substanțelor anorganice.

Obiectivele lecției:

educational: arătați varietatea elementelor și compușilor chimici care alcătuiesc organismele vii, semnificația acestora în procesul vieții;

în curs de dezvoltare: continuă formarea deprinderilor și abilităților muncă independentă cu un manual, capacitatea de a evidenția principalul lucru, de a formula concluzii;

educational: educați atitudinea responsabilă față de implementarea sarcinilor atribuite.

Echipament: proiector multimedia, prezentare, fișă.

Planul lecției

I. Moment organizatoric.

Salutari; - pregătirea publicului pentru muncă; - disponibilitatea elevilor.

II. Motivarea activității educaționale.

- Iată un set de cuvinte: cupru, proteine, fier, carbohidrați, grăsimi, vitamine, magneziu, aur, sulf, calciu, fosfor.

În ce două grupuri pot fi împărțite aceste cuvinte? Explicați răspunsul. (Organice și anorganice; substanțe chimiceși substanțe chimice).

- Care dintre voi poate numi rolul anumitor substanțe, elemente în viața organismelor vii?

- Stabiliți-vă scopul și obiectivele lecției noastre, pe baza titlului subiectului.

III. Prezentarea de material nou.

Prezentare. Prezentarea include 3 lecții pe această temă simultan. Începem lucrul cu al doilea slide-cheie: urmați hyperlinkul pentru a merge la lecția dorită.

al 3-lea slide: conversație conform schemei „Conținutul elementelor chimice din corpul uman”.:

- Celula conține aproximativ 80 de elemente chimice diferite care se găsesc în obiectele de natură neînsuflețită. Ce poate spune? (despre comunitatea naturii animate și neînsuflețite). 27 de elemente îndeplinesc anumite funcții, restul pătrund în organism cu alimente, apă, aer.

- Care sunt elementele chimice și în ce cantitate sunt conținute în corpul uman?

- Toți compușii chimici care se găsesc în organismele vii sunt împărțiți în grupuri.

- Cu ajutorul tabelului, întocmește o diagramă „Principalele grupe de elemente chimice din natură” (vezi tabelul „Elemente care alcătuiesc celulele organismelor vii”, vezi tabelul 1 ). Oxigenul, hidrogenul, carbonul, azotul, sulful și fosforul sunt componentele necesare molecule de polimeri biologici (proteine, acizi nucleici), acestea sunt adesea numite bioelemente.

Sistem

Slide 5:Începeți să completați tabelul - un rezumat de referință în caietul dvs. (acest tabel va fi completat în lecțiile ulterioare, vezi tabelul 2 ).

- Dintre toate compuși chimici conținută în organismele vii, apa reprezintă 75 - 85% din greutatea corporală.

De ce este nevoie de această cantitate de apă? Care este funcția apei într-un organism viu?

– Știți deja că structura și funcțiile sunt interconectate. Să aruncăm o privire mai atentă asupra structurii moleculei de apă pentru a afla de ce apa are astfel de proprietăți. Pe parcursul explicației, completați notele justificative în caiet (vezi diapozitivul 5).

Slide-urile 6 - 7 demonstrează caracteristicile structurale ale moleculei de apă, proprietățile acesteia.

- Dintre compușii anorganici care alcătuiesc organismele, cea mai mare valoare au săruri ale acizilor minerali și cationii și anionii corespunzători. Deși nevoia de minerale a oamenilor și animalelor este exprimată în zeci și chiar miimi de gram, cu toate acestea, absența în alimente a oricăruia dintre substanțele biologice. elemente importante conduce la boală gravă.

- Completați tabelul, coloana „Săruri minerale”, folosind materialul manual p.104 - 107. ( slide 8, faceți clic pe hyperlink pentru a verifica munca efectuată).

- Dați exemple care demonstrează rolul sărurilor minerale în viața organismelor vii.

IV. Fixarea materialului nou:

mai mulți elevi (câte calculatoare în clasă) efectuează testul interactiv 1 „Substanțe anorganice ale celulei”;

restul execută sarcini pentru formarea gândirii și capacitatea de a trage concluzii(Înmânează) :

Există o anumită legătură între primii doi termeni. Între al patrulea și unul dintre următoarele concepte există aceeași legătură. Gaseste-l:

1. Iod: glanda tiroida = fluor: ___________________

a) pancreasul b) smaltul dintilorîn) acid nucleic d) glandele suprarenale

2. Fier: hemoglobină = __________: clorofilă:

a) cobalt b) cupru c) iod d) magneziu

3. Efectuează dictare digitală „Molecule”. 1. Legăturile de hidrogen sunt cele mai slabe legături dintr-o moleculă (1). 2. Structura și compoziția sunt una și aceeași (0). 3. Compoziția determină întotdeauna structura (0). 4. Compoziția și structura unei molecule determină proprietățile acesteia (1). 5. Polaritatea moleculelor de apă explică capacitatea acesteia de a se încălzi și de a se răci încet (0). 6. Atomul de oxigen din molecula de apă poartă o sarcină pozitivă. (0)

V. Rezumatul lecției.

Ți-ai atins scopurile și obiectivele lecției? Ce lucruri noi ai descoperit în această lecție?

Literatură:

Biologie. Clasa a 9-a: Planuri de lecții conform manualului de S.G. Mamontov, V.B. Zaharov, N.I. Sonina / ed. - comp. M.M.Gumenyuk. Volgograd: Profesor, 2006.

Lerner G.I. Biologie generală. Teste de lecție și teme. Clasa 10 - 11. / - M .: Acvariu, 1998.

Mamontov S.G., Zaharov V.B., Sonin N.I. Biologie. Tipare generale. Nota 9: Proc. pentru invatamantul general manual stabilimente. – M.: Dropia, 2000.

CD Un set de resurse educaționale digitale pentru manualul Teremov A.V., Petrosova R.A., Nikishov A.I. Biologie. Tipare generale de viață: 9 celule. ed. umanist. Centrul VLADOS, 2003. Physicon LLC, 2007.