Презентация к уроку биологии "Неорганические вещества клетки", 10 класс

Неорганические вещества клетки

Тема: «Строение и состав клетки»,

биология 10-11 класс

В состав клетки входят примерно 80 химических элементов системы Менделеева. Все эти элементы встречаются и в неживой природе .

Классификация химических элементов клетки

Химические элементы клетки

Микроэлементы

Макроэлементы

Ультрамикро -

элементы

ионы тяжелых

металлов,

входящих в состав

ферментов, гормонов

99% всей массы

концентрация

в клетке

0,000001%

клетки

0,0001%

Au, Ra, Cs, Be,

U, Hg, Se.

Cu, Zn, I, F.

O, C, H, N, S, P,

K, Mg, Na, Ca, Fe, Cl.

содержаться в больших количествах, в сумме составляют более 99% массы живого организма. Это кислород (О), водород (Н), углерод (С), азот ( N ), сера ( S ), фосфор (F) , натрий (Na) , калий (K) , хлор (Cl) , кальций (Ca) , магний (Mg) .

а) H, O, C, N - 98%

• + S, P - биоэлементы, образуют органические соединения.

б ) K, Na, Ca, Mg, Fe, Cl - около 2%

• K, Na, Cl – проницаемость клеточных мембран, проведение нервного импульса.
• P, Ca – формирование костной ткани, прочность костей.
• Ca - обеспечивает свертываемость крови.
• Fe – входит в состав гемоглобина.
• Mg - входит в состав хлорофилла у растений, в состав ферментов у животных.

• Часть элементов содержится в организмах в крайне низких концентрациях (не выше тысячной доли процента). Это биогенные микроэлементы. Их функции и роль весьма разнообразны.

• К ним относятся преимущественно ионы тяжелых металлов, входящие в состав ферментов , гормонов и других у жизненно важных веществ. В организме эти элементы содержатся в очень небольших количествах: от 0,001 до 0,000001%; в числе таких элементов бор , кобальт , медь , молибден , цинк , ванадий , йод , бром и др.

• Zn входит в состав инсулина – гормона поджелудочной железы, усиливает активность половых желез.
• Cu обеспечивает рост тканей, входит в состав ферментов.
• I входит в состав тироксина – гормона щитовидной железы.
• Zn входит в состав инсулина - гормона поджелудочной железы.
• F входит в состав эмали зубов.
• Co входит в состав витамина В12
• Mn обеспечивает обмен веществ.
• B отвечает за процесс роста.
• Mo отвечает за использование железа, за задержку фтора в организме.

• Концентрация их не превышает 0,000001%. Физиологическая роль большинства этих элементов в организмах растений, животных и в клетках бактерий пока не установлена.К ним относятся уран, радий, золото, ртуть, бериллий, цезий, селен и другие редкие элементы.

• Ультрамикроэлементы составляют менее оказывают бактерицидное воздействие, ртуть подавляет обратное всасывание воды в почечных канальцах, оказывая воздействие на ферменты.
• Некоторые к этой группе относят и селен, при его недостатке развиваются раковые заболевания. Функции ультрамикроэлементов еще мало понятны.

Недостаток макро- и микроэлементов приводит к различным заболеваниям. И чтобы их предотвратить, необходимо употреблять определенные продукты питания.

• При недостатке кальция развивается остеопороз (мягкость, пористость костей), замедление роста скелета. Необходимо употреблять молочные продукты.
• При недостатке магния мускульные судороги, потеря жидкости организмом. Продукты: овощи, фасоль, орехи, молоко, фрукты.
• При недостатке хлора - сухость кожи. Продукты: вода, поваренная соль.
• При недостатке натрия – головная боль, слабая память, потеря аппетита. Продукты: помидоры, абрикосы, горох, поваренная соль.
• При недостатке калия –аритмия сердечных сокращений, внезапная смерть при увеличении нагрузок. Продукты – бананы, сухофрукты, картофель, помидоры, кабачки.

• Фосфор – внешние признаки недостаточности неизвестны. Содержится в рыбе, молочных продуктах, грецких орехах, гречке.

• При недостатке железа развивается анемия. Необходимо употреблять печень, мясо, зеленые листья овощей.
• При недостатке фтора – разрушение зубов. Продукты- рыба, вода.
• При недостатке цинка – повреждения кожи. Продукты – мясо, морские продукты.
• При недостатке йода развивается зоб. Необходимо употреблять хурму, морепродукты, йодированную соль.

Химические соединения клетки.

Строение молекулы воды.

+

Молекула воды – диполь

–

Схема образования связей между отдельными диполями воды

• Вода определяет физические свойства клетки - ее объем, упругость.
• Многие химические процессы протекают только в водном растворе.
• Вода может находиться в трёх агрегатных состояниях
• Вода - хороший растворитель: многие вещества поступают в клетку из внешней среды в водном растворе, и в водном же растворе отработанные продукты выводятся из клетки.
• Вода обладает высокой теплоемкостью и теплопроводностью.
• Вода обладает уникальным свойством: при охлаждении ее от +4 до 0 градусов, она расширяется. Поэтому лед оказывается легче жидкой воды и остается на ее поверхности. Это очень важно для организмов, обитающих в водной среде.
• Вода может быть хорошим смазочным материалом.

«Свойства воды и ее биологическая роль»

Свойства воды

Роль в жизнедеятельности клетки.

1. Способность растворять в себе вещества.

-все биохимические реакции протекают в водных растворах;

-среда для транспорта различных веществ (гомеостаз);

2. Высокая теплоемкость и теплопроводность.

-поддержание теплового равновесия;

Равномерное распределение тепла между всеми частями организма.

3. Высокая интенсивность испарения.

-приводит к быстрой потере тепла,

-предохраняет от перегрева

4.Несжимаемость воды

-поддержание формы клетки.

5. Высокая сила поверхности натяжения воды

Обеспечивает восходящий и нисходящий транспорт веществ в растениях и движение крови в капиллярах.

Содержание воды в клетке

Среди веществ клетки на первом месте по массе стоит вода. Содержание воды в разных клетках колеблется от 60 до 98%. Это зависит от:

Содержание воды в клетке

1. типа клеток

Кости – 20%

Зубная эмаль – 10%

Нейрон – 85%

2. интенсивности обмена веществ .

• в клетках эмбриона

- 90-95%,

• в старых организмах

– 60%

Высокое содержание воды в клетке - важнейшее условие ее деятельности .

При потере большей части воды многие

организмы гибнут, а ряд одноклеточных и даже

многоклеточных организмов временно утрачивают

все признаки жизни (анабиоз):

• При потере большей части воды многие организмы гибнут, а ряд одноклеточных и даже многоклеточных организмов временно утрачивают все признаки жизни (анабиоз):

• При потере воды до 2% массы тела (1-1,5 л) появляется жажда, при утрате 6-8% наступает полуобморочное состояние,
• При нехватке 10% появляются галлюцинации, нарушается глотание.
• При потере воды в объеме 12 % от массы тела, человек погибает.

Значение воды в клетке

• Вода – хороший растворитель

Вода превосходный растворитель полярных веществ (соли, сахара, простые спирты). Растворимые вещества в воде называются гидрофильными.

Абсолютно неполярные вещества типа жиров или масел вода не растворяет и не смешивается с ними, поскольку она не может образовывать с ними водородные связи. Нерастворимые в воде вещества называются гидрофобными .

Значение воды в клетке

2.Транспортная.

Вода обеспечивает передвижение веществ в клетку, из клетки, а также внутри самой клетки и организме.

3. Метаболическая.

Вода является средой для всех биохимических реакций в клетке.

а) реакции гидролиза

б) В процессе фотосинтеза вода является донором электронов и источником атомов водорода. Она же является источником свободного кислорода. Фотолиз воды – расщепление воды под действием света до Н+ и О 2

Значение воды в клетке

б) Вода участвует в образовании смазывающих жидкостей (синовиальная в суставах позвоночных; плевральная в плевральной полости, перикардиальная в околосердечной сумке) и слизей (которые облегчают передвижение веществ по кишечнику, создают влажную среду на слизистых оболочках дыхательных путей). Она входит в состав слюны, желчи, слез, и др.

Значение воды в клетке

4. Структурная .

а) Цитоплазма клеток содержит от 60 до 95 % воды. У растений вода определяет тургор клеток, а у некото­рых животных выполняет опорные функции, являясь гидростатическим скелетом (круглые и кольчатые черви, иглокожие).

Значение воды в клетке

5. Теплорегуляция.

Вода обладает высокой удельной теплоемкостью. Это свойство обеспечивает поддержание теплового баланса организма при значительных перепадах температуры в окружающей среде. Кроме того, вода обладает высокой теплопроводностью, что позволяет организму поддерживать одинаковую температуру во всем его объеме .

Минеральные соли

в ионном состоянии

в твёрдом виде

катионы

анионы

К + , Ca 2+ , Na + , Mg 2+

С l - , HCO 3 - ,

H 2 PO 4 2- , HPO 4 2-

Вещества

Соединения азота

Местонахождение и преобразование

Соединения фосфора

Свойства

В клетках растений ионы аммония и нитратов восстанавливаются и включаются в синтез аминокислот. У животных аминокислоты идут на построение собственных белков. При отмирании организмов включаются в круговорот веществ в форме свободного азота.

Входят в состав белков, аминокислот, нуклеиновых кислот (ДНК, РНК) и АТФ

Соли фтора- фосфаты,- находясь в почве, растворяются корневыми выделениями растений и усваиваются. Остатки фосфорной кислоты при отмирании организмов минерализуются, образуя соли.

Соединения калия

Входят в состав всех мембранных структур; нуклеиновых кислот, ДНК, РНК, АТФ, ферментов тканей (костной)

Соединения кальция

Калий содержится во всех клетках в виде ионов калия, концентрация которых намного выше, чем в окружающей среде. После отмирания возвращается в окружающую среду в виде ионов калия.

"Калиевый насос" клетки способствует проникновению через мембрану. Активизирует жизнедеятельность клетки, проведение возбуждения и импульсов.

Кальций содержится в клетках в виде ионов и кристаллов солей.

Образует межклеточное вещество и кристаллы в клетках растений. Входит в состав костей, раковин, известковых скелетов.

Катионы в клетке

Важнейшие катионы К + , Na + , Ca 2+ и др.

На внешней поверхности мембраны всегда больше Na + чем на внутренней, и меньше К + , чем на внутренней. Данные катионы обеспечивают возбудимость клетки и проведение нервного импульса.

Концентрация ионов в клетке и окружающей ее среде различны.

сокращение мышечных волокон

возбуждение нервных клеток

Анионы в клетке

Важнейшие анионы: Н 2 РО 4 - , НРО 4 2- , НСО 3 -, С l -

Буферность – способность поддерживать рН на определенном уровне.

Величина рН, равная 7,0 соответствует нейтральному, ниже 7,0 – кислому, выше 7,0 – щелочному раствору. В клетке рН = 7,4.

Ионы

Na + – натрий

Главный внеклеточный положительный ион. Обеспечивает проведение нервных импульсов, поддерживает осмотическое давление в клетке, стимулирует синтез гормонов

Mg 2+ – магний

Структурный компонент хлорофилла, активизирует образование многих ферментов.

Cl- – хлор

Содержится в костях, зубах, активизирует синтез ДНК, энергетический обмен Преобладающий отрицательный ион в организме животных. Является компонентом желудочного сока в виде соляной кислоты, активизирует ферменты

K + – калий

Преобладающий положительный ион внутри клетки. Обуславливает проведение нервных импульсов, активатор ферментов белкового синтеза, процессов фотосинтеза, роста растений.

Ca 2+ – кальций

У растений входит в состав оболочки клетки. Основной компонент костей и зубов. Активизирует сокращение мышечных волокон и свёртывание крови