Khimicheskiy_sostav_kletki_11_09

План занятия:
1. Разделение химических элементов по количественному содержанию.
2. Вода, ее содержание и роль в клетке.
3. Минеральные соли и их значение.
4. Органические вещества клетки. Мономеры и биополимеры. Углеводы, их классификация.
5. Липиды, их классификация.
6. Белки, их строение, свойства.
7. Нуклеиновые кислоты, их характеристика, функции.
8. АТФ, ее строение и значение.

Цель занятия: Формирование представлений о клетке как единице строения организма животного (биосистеме). Изучение особенностей строения клетки животных.
Задачи:
Учебные:
- Выявление роли химических элементов, органических и неорганических веществ в жизни клетки и организма; показать единство живой и неживой природы на основе знаний об элементарном составе клетки; формирование и расширение знаний о органических веществах клетки;
- Развитие умений конспектировать лекции, работать со схемами, текстом учебника, анализировать, делать выводы.
Воспитательные:
- Заботящийся о защите окружающей среды, собственной и чужой безопасности, в том числе цифровой.( ЛР10).
-Готовность к продолжению образования и повышения квалификации в избранной профессиональной деятельности и объективное осознание роли химических компетенций в этом ( ЛР2)
Развивающие:
- развивать логическо - мыслительную деятельность студентов;
- развивать речь, культуру мышления.

Ультрамикроэлементы:
Менее 0,000001 %
Ультрамикроэлементы:
Менее 0,000001 %

Распространение элементов в организмах

СОСТАВ КЛЕТКИ
Вода
Белки
Жиры
Углеводы
Соли
Нуклеиновые
кислоты
АТФ

Макроэлементы.
Химические элементы, содержание которых в живых организмах составляет более 0,01 %, называются макроэлементами.
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 %

Микроэлементы.
Химические элементы, массовая доля которых в живых организмах не превышает 0,01 %, относятся к микроэлементам.
Медь
Цинк
Кобальт
Марганец
Йод
Фтор
Никель и др.
от 0,001 до 0,000001 %

Ультрамикроэлементы.
Серебро (Ag)
Золото (Au)
Ртуть (Hg)
Платина(Pt)
Кадмий (Cd)
Бериллий (Be)
Уран (U) и др.
Менее 0,000001 %
Роль этих элементов слабо изучена.

Функции химических элементов в клетке

Химический состав клетки
Неорганические вещества
Органические вещества
Минеральные соли
Вода
Белки
Жиры
Углеводы
Нуклеиновые кислоты

Самое распространенное неорганическое соединение в клетках живых организмов – вода.
В количественном отношении первое место среди веществ, входящих в состав живых организмов, занимает вода. Ее массовая доля в организмах в среднем составляет 65—80 %. Количество воды неодинаково в разных тканях и органах.
Она поступает в организм из внешней среды; у животных, кроме того, может образовываться при расщеплении жиров, белков, углеводов. Вода находится в цитоплазме и её органеллах, вакуолях, ядре, межклетниках.

Важнейшие биологические функции воды в живых организмах

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.

Неорганические (минеральные) соли и кислоты
Нерастворимые соли принимают участие в построении различных опорных структур живых организмов, обеспечивая их прочность.
Растворимые соли при взаимодействии с водой диссоциируют, поэтому в живых организмах они содержатся в виде ионов.

Минеральные соли составляют 1–1,5% общей массы клетки
Создают кислую или щелочную реакцию среды
Ca2+ входит в состав костей и зубов, участвует в свёртывании крови
K+ и Na+ обеспечивают раздражимость клеток
Cl– входит в состав желудочного сока
Mg2+ содержится в хлорофилле
I – компонент тироксина (гормона щитовидной железы)
Fe2+ входит в состав гемоглобина
Cu, Mn, B участвуют в кроветворении, фотосинтезе, влияют на рост растений

Органические вещества
Неотъемлемой составляющей всего живого являются органические вещества, название которых происходит от слова «организм».
Эти соединения обеспечивают протекание важнейших процессов жизнедеятельности, и жизнь на Земле без их участия невозможна. Органические вещества составляют в среднем 20—30 % массы живых организмов. Их молекулы состоят, главным образом, из атомов углерода, водорода и кислорода.
В состав многих биологически важных органических соединений входят и другие элементы. Например, молекулы белков также содержат азот и серу, нуклеиновые кислоты — азот и фосфор.

Органические вещества клетки

мономер
мономер
мономер
Мономе́р (с греч. mono "один" и meros "часть") — это небольшая молекула, которая может образовать химическую связь с другими мономерами и составить полимер.
Полимер – сложная молекула, состоящая из повторяющихся участков.

Термин «углеводы» ввел российский химик К. Г. Шмидт в середине XIX в.Сахаристые или сахароподобные вещества с общей формулой Сn(H2O)m.

Основные функции углеводов в живых организмах

Липиды (жиры)
Высокомолекулярные органические вещества, основу которых составляют высшие жирные кислоты и высокомолекулярные спирты.
Растворимы в органических растворителях и нерастворимых в воде.

Триглицериды — сложные эфиры глицерина и высших карбоновых кислот.
Бывают твёрдыми и жидкими в зависимости от строения карбоновой
кислоты. В твёрдых жирах в основном предельные, в жидких —
непредельные.
Длинные радикалы кислот неполярны и обладают гидрофобными
свойствами, они определяют нерастворимость в воде. Карбоксильная
группа полярна, но ее вклад очень мал. В водном растворе
гидрофильные части обращены к поверхности воды, а гидрофобные
выступают над поверхностью.
В молекуле триглицерида 3 остатка жирных кислот соединены с
глицерином, поэтому гидрофильные свойства практически не выражены

Фосфолипиды
по строению сходны с триглицеридами, но в их молекулах один остаток карбоновой кислоты замещен радикалом, содержащим остаток фосфорной кислоты.
Молекула фосфолипида состоит из двух частей, различных по растворимости в воде: полярной гидрофильной головки и гидрофобных хвостов — неполярных углеводородных цепей карбоновых кислот.

Воска и стероиды
относятся к классу высокомолекулярных циклических спиртов.
Также есть сложные липиды, в состав которых входят дополнительные нелипидные группы, сюда относятся фосфолипиды, липопротеины,
гликопротеины.

Основные функции липидов в живых организмах

Белки
Белки (протеины) — это полипептиды, в состав молекул которых входит множество остатков аминокислот (до нескольких тысяч).
Белки — нерегулярные биополимеры.Они различаются количеством аминокислотных звеньев, их составом и последовательностью расположения. При этом каждый белок имеет особый, присущий только ему порядок чередования аминокислот.

Аминокислоты - органические вещества, содержащие в молекуле
карбоксильную (-COOH) и аминогруппу (-NH2). В живых организмах эти 2
группы обязательно связаны с одним и тем же атомом углерода.
Аминогруппа определяет основные свойства, а карбоксильная -
кислотные. Нетрудно догадаться, что большинство аминокислот -
амфотерные. Аминокислоты различаются между собой строением
радикала (R).
Аминокислоты могут взаимодействовать между собой с отщеплением
молекулы воды. При этом между карбоксильной группой одной
Аминокислоты и аминогруппой другой возникает пептидная связь.
Аминокислоты, соединённые друг с другом пептидной связью образуют
полимеры - белки (полипептиды).

Денатурация белков (от лат. de- — приставка, означающая отделение, удаление и лат. nature — природа) — потеря белковыми веществами их естественных свойств вследствие нарушения пространственной структуры их молекул.
Ренатурация — процесс, обратный денатурации, при котором белки возвращают свою природную структуру.
Если денатурация затронула первичную структуру белка, то она необратима.

Основные функции белков в живых организмах

Функции белков
Защитная (антитела)
Строительная.(Входят в состав всех клеточных структур).
Транспортная (гемоглобин).
Каталитическая (ферменты).
Двигательная (актин, миозин – белки входящие в состав мышц).
Регуляторная ( гормоны).
Энергетическая ( 1г белка = 17, 6 кдж).
Токсическая ( яд змей, насекомых, ).
Антибиотики

Нуклеиновые кислоты
Дезоксирибонуклеиновая кислота – ДНК
Рибонуклеиновая кислота - РНК
Биологические полимеры, мономерами которым служат нуклеотиды.
Каждый нуклеотид состоит из остатков углевода, фосфорной кислоты и
азотистого основания.
Остаток
фосфорной

Структура нуклеотида
Принцип комплементарности:
1) Молярное содержание аденина всегда равно молярному содержанию
тимина, а молярное содержание гуанина — молярному содержанию
цитозина.
2) Количество пуринов равнялось количеству пиримидинов, а отношение
А+Т/Г+Ц было различным у разных видов живых организмов

Нуклеиновые кислоты бывают двух типов:
ДНК
РНК
Дезоксирибоза в качестве углевода
Только тимин и нет урацила
Содержится в ядре
Очень крупная (миллионы нуклеотидов)
Рибоза в качестве углевода
Урацил вместо тимина
Содержится не только в ядре, но и в цитоплазме
По размерам редко превышает пару тысяч нуклеотидов

Хранение и передача наследственной информации о структуре белков
ДНК

Биологические функции ДНК
Хранение генетической информации
Передача генетической информации
Реализация генетической информации
Изменение генетической информации

ДНК
В СОСТАВЕ ХРОМОСОМ

РНК
Молекулы РНК одноцепочечные, т.е. состоят из одной полинуклеотидной цепи, которая может иметь прямые и спиральные участки (также за счёт водородных связей). Разные виды РНК имеют различную конфигурацию.
В отличие от ДНК в РНК вместо тимина входит урацил.

Разновидности РНК:
Информационная РНК (иРНК) – определяет порядок расположения аминокислот в белке.
Рибосомальная РНК (рРНК) – определяет структуру рибосом
Транспортные РНК (тРНК) – подносит аминокислоты к месту синтеза белка ( рибосомам).
Вирусная РНК (вРНК) – выполняет функцию хранения и передачи наследственной информации.

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

Реакции матричного синтеза
Репликация ДНК – это процесс копирования дезоксирибонуклеиновой кислоты, который происходит в интерфазе в процессе деления клетки.
При этом генетический материал, зашифрованный в ДНК, удваивается и впоследствии делится между дочерними клетками.

В процессе репликации требуется, чтобы обеспечивалась комплементарность нуклеотидов. Это придуманный природой способ избежать ошибок при синтезе двойной спирали ДНК, а также РНК и белков. Азотистые основания нуклеотидов могут соединяться друг с другом только в определённых сочетаниях (аденин с тимином, гуанин – с цитозином).

АТФ(аденозинтрифосфорная кислота)
Молекула АТФ состоит из азотистого основания аденина, пятиуглеродного моносахарида рибозы и трех остатков фосфорной кислоты, которые соединены друг с другом высокоэнергетическими связями.
Энергию АТФ клетка использует в процессах биосинтеза, при движении, при производстве тепла, при проведении нервных импульсов, в процессе фотосинтеза и т.д .
АТФ является универсальным аккумулятором энергии в живых организмах

ФУНКЦИЯ:
АТФ играет центральную роль в энергетическом обмене клетки.
Является непосредственным источником энергообеспечения любой клеточной функции.
АТФ Образуется в митохондриях клеток животных и хлоропластах растений.
Энергия АТФ используется на движение, биосинтез, деление и т.д.
Средняя продолжительность жизни 1 молекулы АТФ менее 1мин, т.к. она расщепляется и восстанавливается 2400раз в сутки.

Основные положения молекулярной биологии:
ДНК - носитель генетической информации, реплицируется по принципу матричного синтеза
РНК синтезируется на матрице ДНК, копируя определенный участок (ген)
Белок синтезируется на матрице РНК, последовательность аминокислот в белке определяется последовательностью нуклеотидов в мРНК

Рефлексия.
Что вы нового узнали на занятии?
Что вам сегодня понравилось?
С чем возникли затруднения?
С каким настроением уходите с занятия?