Химический состав клетки

Содержание.
Неорганические соединения.
Органические соединения.
Генетический код.
Задачи.
выход

Неорганические соединения
Вода
Минеральные вещества

Содержание воды в разных клетках организма:
В молодом организме человека и животного – 80 % от массы клетки;
В клетках старого организма – 60 %;
В головном мозге – 85%;
В клетках эмали зубов –10 -15 %.
При потере 20% воды у человека наступает смерть.

Вода.
Особенности строения
Свойства воды
ФункцииФункции

Особенности строения молекулы воды
Гидрофильные вещества
Гидрофобныевещества

Свойства и значение воды.

Физические свойства воды и их значения для биологических процессов различных уровней
Высокая теплоемкость и теплопроводность
Прозрачность в видимом участке спектра
Практическая полная несжимаемость
Подвижность молекул и вязкость
Хороший растворитель
Оптимальная для биосистем значение силы поверхностного натяжения
Расширение при замерзании

идеальная жидкость для поддержания теплового равновесия организма –
для термостабильности
круговорот воды в природе -
один из элементов формирования погоды и климата в целом.
Высокая теплоемкость и теплопроводность

Прозрачность в видимом участке спектра
возможность фотосинтеза на небольшой глубине и, следовательно, возможность существования связанных с ним пищевых цепей

Практическая полная несжимаемость
благодаря силам межмолекулярного сцепления поддерживается форма организмов (тургорное давление, гидростатический скелет, амниотическая жидкость).

Подвижность молекул
вследствие слабости водородных связей возможно проявление осмоса

Вязкость
благодаря наличию водородных связей вода обладает смазывающими свойствами (синовиальная жидкость в суставах, плевральная жидкость).

Благодаря полярности молекул:
самый распространенный в природе растворитель,
среда протекания многих химических реакций в организме,
образует гидратационную оболочку вокруг макромолекул (является дисперсионной средой в коллоидной системе цитоплазмы).

Оптимальная для биосистем значение силы поверхностного натяжения
водные растворы являются средством передвижения веществ в организме, которое определяется силами межмолекулярного сцепления.

Расширение при замерзании
лед легче воды, он образуется на поверхности водоемов и выполняет функцию теплоизоляции – защищает от холода находящиеся в воде организмы

Функции воды
Универсальный растворитель
Выполняет функцию терморегуляции в живых организмах
Обеспечивает гидролиз, окисление высокомолекулярных орг. соединений (белков, углеводов, жиров)
Является осморегулятором
Обеспечивает перенос и выделение определённых веществ из клетки в клетку

Задания.
В ясный весенний день температура воздуха + 10 С, влажность 80%. Будут ли ночные заморозки?
Почему одни вещества растворяются в воде, а другие - нет?

Минеральные вещества.
Макроэлементы.
Микроэлементы.
Ультрамикроэлементы.
Функции.
Минеральные соли
Задания

Макроэлементы.
Кислород – 65-75 %,
Углерод - 15 -18 %,
Водород - 8 -10 %,
Азот - 1,5 -3 %
Фосфор – 0,2 -1 % магний –0,02- 0,03%
Сера – 0,15 -0,2% железо – 0,01-0,015%
Хлор – 0,05%-0,1% натрий – 0,02-0,03 %
Калий – 0,15 -0,4 %,
Кальций -0,04 – 2 %
98 %

Биогенные элементы
Азот
Водород
Кислород
Углерод
Сера
Фосфор.

Микроэлементы.
Медь
Цинк
Кобальт
Марганец
Йод
Фтор
Никель и др.
от 0,001 до 0,000001 %

Ультрамикроэлементы.
Бор
Бром
Серебро
Золото
Селен
Мышьяк и др.
Менее 0,000001 %

Особенности строения минеральных солей
а)в диссоциированном состоянии в виде катионов: К+, Na+, Ca++, Mg++
в виде анионов: H2PO4-, Cl-, HCO3-, HPO4--
б) в связанном с органическими веществами состоянии обеспечивают многие функции

Функции минеральных солей
Влияют на:
Кислотно –щелочное равновесие(буферность) в организме
Осмотическое давление, поступление воды в клетку.
В связанном с органическими веществами состоянии
обеспечивают многие функции:
Железо участвует в построении молекулы гемоглобина;
Магний входит в состав хлорофилла;
Медь входит в состав многих окислительных ферментов;
Йод содержится в составе молекул тироксина;
Натрий и калий обеспечивают электрический заряд на мембранах нервных волокон;
Кобальт входит в состав витамина В12 и т.д.

Задания
Какие химические элементы, содержащиеся в клетке, являются органогенами? Почему?
Какие химические элементы преобладают в живой, а какие - в неживой природе?
Какую роль в клетке играет фосфорная кислота?
Какое химическое соединение необходимо для поддержания осмотического давления в клетке?
Каково значение калия в жизнедеятельности клетки?

Органические соединения.
Углеводы - 0,2 -2,0 % сух. вещ. кл.
Белки - 10 -20% сух. вещ. кл.
Жиры – 1 -5 % сух. вещ. кл.
Нуклеиновые кислоты – 1-2 %
АТФ
Ферменты.
Алкалоиды
Низкомолекулярные органические вещества ( НМВ) - 0,1 -0,5 %
Тест.

Углеводы
органические вещества, состоящие из атомов углерода, водорода и кислорода (водород и кислород находятся в них, как правило, в таком же соотношении, как и в молекуле воды)
С n( н2о)m
Виды углеводов
Сравнение классов углеводов
Функции
Задания

Триозы
Тетрозы (С4Н8О4)
Пентозы (С5Н10О5)
Гексозы (С6Н12О6)
Сахароза
Мальтоза
Лактоза
…
Крахмал
Гликоген
Декстрины
Целлюлоза
ХИТИН
МУРЕИН…

Гексозы
Фруктоза
Глюкоза
Галактоза
С6Н12О6

Молекула глюкозы
α-форма глюкозы
СН2ОН
Н
Н
Н
Н
ОН
НО
Н
ОН
ОН
β-форма глюкозы

Пентозы – С 5Н10О4

Олигосахариды
Сложные углеводы, содержащие от 2
до 10 моносахаридных остатков.
Мальтоза-
Солодовый сахар.
Состоит из двух
молекул глюкозы.
Сахароза- Свекловичный
сахар.
Состоит из
глюкозы
и фруктозы
Лактоза-
Молочный сахар.
Состоит из
глюкозы и
галактозы

Гликоген (С6Н10О5)n

Крахмал
О
(С6 Н10 О5) n
О

Сравнение классов углеводов

Биологические функции углеводов

Функции углеводов
Энергетическая. Окисление 1г. = 17,6кДж.
Структурная. Целлюлоза образует стенки растительных клеток, хитин- скелет членистоногих, муреин – стенки клеток бактерии.
Запасающая. Гликоген резервный полисахарид у человека, грибов. Крахмал – у растений.
Защитная. Моносахара входят в состав витаминов, нуклеиновых кислот, ферментов.
Метаболическая. Глюкоза, крахмал, гликоген участвуют в процессах метаболизма клетки.

Функции углеводов

Жиры
Химическое строение
Классификация липидов
Функции
Задания Задания
R
CООН

Химическое строение жиров
Трёхатомный спирт (глицерин)
ВЖК

Задания.
Почему все углеводы при расщеплении дают глюкозу?
Почему запасными веществами являются и в состав клеточных структур входят именно ВМВ?

Классификация липидов

Функции жиров
Энергетическая. 1г. даёт 38,9 кДж
Резервная - источник метаболической воды (1г жира даёт 105г воды)
Строительная
Регуляторная
Защитная

Функции липидов
Задания.

липиды
Жиры воска фосфолипиды стероиды
? ? ? ?
Укажите местонахождения этих липидов.

Проверочный тест.
В каких клетках содержится больше углеводов?
а)в растительных; б) в животных; г) одинаково.
Какими свойствами обладают полисахариды?
а) хорошо растворимы в воде, сладкие на вкус;
б) плохо растворимы в воде, сладкие на вкус;
в) теряют сладкий вкус и способность растворяться в воде.
3. Основные биологические функции углеводов:
а) защитная; б) энергетическая и строительная;
в) энергетическая и защитная.
4. Какое свойство липидов лежит в основе энергетической функции?
а) гидрофобность; б) плохая теплопроводность; в)окисление жиров.
5. Как точно можно узнать глюкозу и крахмал?
а) по запаху; б) по растворимости в воде; в) по цвету.

Жизнь – есть способ существования белковых тел, существенным моментом которого является постоянный обмен веществ с окружающей их внешней природой… причем при прекращении обмена веществ прекращается и сама жизнь, что приводит к разложению белка…»
Ф. Энгельс.

Белки
Азотсодержащие орг. соединения,
состоящие из аминокислот, соединённых
с помощью пептидных связей и имеющие
сложную структурную организацию.
Химический состав
Строение
Свойства белков
Функции

NH2- HC – COOH
R

Химический состав белка

Структуры белка
Первичная структура-
Пептидная связь
Вторичная структура-
Водородные связи
Третичная структура-
-S-S-(дисульфидные
связи)
Четвертичная структура

Свойства белков:
Денатурация.
Ренатурация.
Видовая специфичность.
Белковая индивидуальность организма.

Денатурация белка

Функции белков
Защитная (антитела, глобулины)
Строительная. Входят в состав всех клеточных мембран.
Транспортная (гемоглобин).
Каталитическая (ферменты).
Двигательная (коллаген, актин, миозин).
Регуляторная ( инсулин, гормон роста).
Запасная или питательная ( казеин, альбумин, ).
Энергетическая ( источник энергии = 17, 6 кдж.
Токсическая ( яд змей, грибов, насекомых, ).
Сигнальная (молекулы белков, встроенных в мембрану).

Строение белковой молекулы.

ЗАДАНИЯ
ПОЧЕМУ ИЗ СВАРЕННОГО ЯЙЦА НЕ ПОЯВИТСЯ ЦЫПЛЕНОК?
ПОЧЕМУ ДЛЯ ЧЕЛОВЕКА ОПАСНО ПОВЫШЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ДО 38 С И ВЫШЕ?
МОГУТ ЛИ ОДНИ И ТЕ ЖЕ БЕЛКИ ВЫПОЛНЯТЬ РАЗНЫЕ ФУНКЦИИ?

Нуклеиновые кислоты
от латинского "nucleus" - ядро -
природные высокомолекулярные соединения,
обеспечивающие хранение и передачу
наследственной (генетической) информации в
живых организмах.

Молекула ДНК

Нуклеотид- дезоксирибонуклеиновой кислоты.

Комплементарность

Репликация ДНК
1
2
3

Рибонуклеиновая кислота.
Нуклеотид.

Виды РНК.
Рибосомная РНК ( рРНК) –в комплексе с белками образует рибосомы, на которых происходит синтез белка.
Информационная ( матричная) ( иРНК) – программирует синтез белков в клетке. Она осуществляет передачу кода ДНК к месту синтеза белка.
Транспортная РНК ( тРНК) – доставляет аминокислоты к месту синтеза белка и определяет точную ориентацию аминокислоты в рибосоме.

Молекула т-РНК
1 петля - акцепторная. Присоединяются аминокислоты.
2 петля- антикодоновая. В процессе трансляции узнает кодон в иРНК.
3 и 4 петли – боковые .

Задания
Впишите в схему названия компонентов нуклеотидов РНК и ДНК.
?
?
?
?
?
?
? ? ? ?
? ? ? ?
ДНК
РНК

Нуклеиновые кислоты

Нуклеиновые кислоты
АДЕНИН, УРАЦИЛ, ГУАНИН, ЦИТОЗИН;
РИБОЗА;ОСТАТОК ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ.
АДЕНИН, ТИМИН, ГУАНИН, ЦИТОЗИН;
ДЕЗОКСИРИБОЗА;
ОСТАТОК ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ.
СОСТАВ НУКЛЕОТИДА
Одинарная полинуклеотидная цепочка (кроме вирусов)
Двойная свёрнутая правозакрученная спираль
Строение макромоколекулы
Ядрышко
Хромосомы
Нахождение в ядре
Ядро, митохондрии, рибосомы, хлоропласты
Ядро, митохондрии, хлоропласты
Нахождение в клетке
РНК
ДНК
Признаки

АДЕНОЗИН ТРИФОСФОРНАЯ КИСЛОТА.
СОСТАВ :
1. ТРИ ОСТАТКА
ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ.
2. РИБОЗА.
3. ОСТАТОК АДЕНИНА.

ФУНКЦИЯ:
АТФ играет центральную роль в энергетическом обмене клетки.
Является непосредственным источником энергообеспечения любой клеточной функции.

Ферменты – биологические
катализаторы.
ферменты
Однокомпонентные двукомпонентные
(состоят только из белка) (из белка и небелкового компонента)
металл органического
витамина

Особенности ферментов.
высокоспецифичны, связываются только со своими субстратами.
Форма и химическое строение активного центра таковы, что с ним могут связываться только определенные субстраты.
Активность фермента зависит от различных факторов: рН раствора, температуры.

Значение ферментов.
1. Используют в медицине для обработки ран, при лечении болезни глаз, кожных заболевании, ожогов, в урологии, при истощении, ожирении;
2. При производстве антибиотиков, виноделии, хлебопечении, синтезе витаминов.

Задания.
1.Как Вы понимаете выражение: « Все ферменты – белки, но не все белки – ферменты»?
2.Ферменты активны лишь при определенной температуре. Объясните, почему?

1. Дан фрагмент цепочки ДНК:
…А-Г-Ц-Г-Ц-Т-А-Г-Т-А-Ц-Г-Ц…
Достройте вторую цепочку.
2. В молекуле ДНК цитозиновых нуклеотидов насчитывается 46 % от общего числа нуклеотидов. Определите количество гуаниновых и адениновых нуклеотидов.
3. Фрагмент одной из цепочек молекулы ДНК имеет такую последовательность нуклеотидов:
… Г-Т-Ц-А-А-Т-Т-Т-Г-Ц-А-Г-Ц-Г-А-Т …
Постройте вторую цепочку ДНК, молекулы информационной и транспортной РНК.
4. В молекуле ДНК обнаружено 880 гуаниновых нуклеотидов, которые составляют 22 % от общего количества нуклеоти-дов этой ДНК. Определите: а) длину ДНК;б) сколько содержится других нуклеотидов ( по отдельности) в этой молекуле ДНК ?

5. Укажите порядок нуклеотидов в цепочке ДНК, образующейся путем самокопирования цепочки:
…Ц- А- Ц- Ц- Г- Т- А- А- Ц- Г- Г- А- Т- Ц-…
Какова длина полученной цепочки ДНК и её масса?
6. На фрагменте одной цепи ДНК нуклеотиды расположены в последовательности:
А-А-Г-Т-Ц-Т-А-Ц-Г-Т-А-Т.
1. Нарисуйте схему структуры двухцепочечной ДНК .
2. Какова длина ( в нм) этого фрагмента ДНК?
3. Сколько ( в %) содержится нуклеотидов в ДНК?
7. Укажите порядок нуклеотидов в цепочке ДНК, образующейся путем самокопирования цепочки:
Ц-А-Ц-Ц-Г-Т-А-А-Ц-Г-Г-А-Т-Ц…
Какова длина полученной цепочки ДНК и её масса?

8. Даны фрагменты одной цепи молекулы ДНК:
а) Т-А-Т-Ц-Г-Т-Г-Г-А-А-Ц. в) А-Г-Ц-Ц-Г-Г-Г-А-А-Т-Т-А.
б) Г-Ц-Г-А-Т-А-А-Г-Ц-Ц-Г-А-Т. г) Ц-А-А-А-Т-Т-Г-Г-А-Ц-Г-Г-Г.
Определите в каждой задаче:а)содержание (в %) каждого вида нуклеотидов; б) длину ДНК; в) структуру II цепи.
9. Цепь ДНК содержит: а) 600 Адениновых нуклеотидов, что составляет 12,5 %. Найти:а)Т,Г,Ц всего и в %;б) длину ДНК.
б) 300 цитозиновых нуклеотидов, что составляет 15 %. Найти: а) Г,Т,А всего и в %. б) длину ДНК.
10. Укажите порядок нуклеотидов в цепочке ДНК, образующийся путем самокопирования цепочки:
Ц –А –Ц –Ц –Г –Т –А – А –Ц -Г-А –Т -Ц-…
Какова длина полученной цепи ДНК и её масса?