Epäorgaaniset yhdisteet solubiologiassa. Epäorgaaniset aineet ja niiden rooli solussa

Solujen epäorgaanisista aineista vettä muodostaa noin 65% sen massasta: nuorissa nopeasti kasvavissa soluissa jopa 95%, vanhoissa soluissa - noin 60%. Veden rooli soluissa on erittäin suuri, se on väliaine ja liuotin, ja se on mukana useimmissa kemialliset reaktiot, aineiden liikkuminen, lämpösäätely, solurakenteiden muodostuminen, määrää solun tilavuuden ja elastisuuden. Useimmat aineet tulevat kehoon ja poistuvat siitä vesiliuoksessa.

Eloperäinen aine- muodostavat 20-30 % solukoostumuksesta. Ne voivat olla yksinkertainen(aminohapot, glukoosi, rasvahapot) ja monimutkainen(proteiinit, polysakkaridit, nukleiinihapot, lipidit). Suurin osa tärkeä sisältää proteiineja, rasvoja, hiilihydraatteja, nukleiinihappoja.

Proteiinit ovat minkä tahansa solun tärkeimmät ja monimutkaisimmat aineet. Proteiinimolekyylin koko on satoja ja tuhansia kertoja suurempi kuin epäorgaanisten yhdisteiden molekyylit. Proteiinimolekyylit muodostuvat yksinkertaisista yhdisteistä - aminohapoista (luonnolliset proteiinit sisältävät 20 aminohappoa). Yhdistämällä eri sekvenssejä ja määriä ne muodostavat laajan valikoiman (jopa 1000) proteiineja. Niiden rooli solun elämässä on valtava: rakennusmateriaali keho, katalyytit (entsyymiproteiinit nopeuttavat kemiallisia reaktioita), kuljetus (veren hemoglobiini kuljettaa happea ja ravinteita soluihin ja kuljettaa pois hiilidioksidia ja hajoamistuotteita). Proteiinit toimivat suojaava toiminto, energiaa. Hiilihydraatit ovat orgaanisia aineita, jotka koostuvat hiilestä, vedystä ja hapesta. Yksinkertaisimpia niistä ovat monosakkaridit - heksoosi, fruktoosi, glukoosi (löytyy hedelmistä, hunajasta), galaktoosi (maidosta) ja polysakkaridit - jotka koostuvat useista yksinkertaisista hiilihydraateista. Näitä ovat tärkkelys ja glykogeeni. Hiilihydraatit ovat tärkein energianlähde kaikenlaisessa solutoiminnan muodoissa (liike, biosynteesi, eritys jne.) ja niillä on vara-aineiden rooli. Lipidit ovat veteen liukenemattomia rasvoja ja rasvan kaltaisia ​​aineita. Ne ovat biologisten kalvojen tärkein rakennekomponentti. Lipidit suorittavat energiatehtävää ja sisältävät rasvaliukoisia vitamiineja. Nukleiinihapot - (latinan sanasta "nucleus" - ydin) - muodostuvat solun ytimessä. Niitä on kahta tyyppiä: deoksiribonukleiinihappoja (DNA) ja ribonukleiinihappoja (RNA). Biologinen rooli niitä on todella paljon. Ne määräävät proteiinien synteesin ja perinnöllisen tiedon välittämisen.

Solun kemiallinen koostumus.

Elävien organismien solut sisältävät samoja kemikaaleja. el., kuten ympäröivässä elottomassa luonnossa. Soluista löydettiin yli 80 solua. taulukosta D.I. Mendelejev. Niistä 27 tehtävät on määritelty.

Makro el. noin 99 % solumassasta on O, C, H, N. F, K, S, Fe, Mg, Na, Ca.

Micro el. 0,001 - 0,000001 painoprosenttia B, koboltti, Cu, molybdeeni, Zn, vanadiini, I, Br.

Ultra-mikro el. alle 0,000001 % radiumia, kultaa, berylliumia, cesiumia, sileeniä jne.

Kaikki nämä sähköpostit ovat osa orgaanisia ja epäorgaanisia yhdisteitä.

Epäorgaaniset aineet.

I. Vesi (H2O). Elävä solu sisältää noin 70 painoprosenttia H2O:ta.

1) Universaali liuotin.

2) Osallistuu biokemiaan. reaktiot (hydrolyysi, redox, fotosynteesi)

3) Osallistuu osmoosin ilmiöihin.

4) Kuljetus.

5) Vesi ei käytännössä purista kokoon, mikä määrittää turgorin.

6) Sillä on pintajännitysvoima.

7) Sillä on korkea lämpökapasiteetti ja lämmönjohtavuus.

II. Mineraalit. Solun mineraalit ovat suolojen muodossa.

2) Säädä bio. – kemia. prosessit.

Orgaaniset aineet.

I. Hiilihydraatit (sakkaridit). Eläinsoluissa hiilihydraatteja on 1-5 %, kasvisoluissa jopa 90 % (fotosynteesi). Monomeeri on glukoosi.

Toiminnot: rakenteellinen, suojaava, varastointi, rakentaminen, energia.

II. Lipidit ovat rasvoja, rasvan kaltaisia ​​yhdisteitä. Monomeeri – glyseroli ja korkeamolekyylipainoiset rasvahapot.

Toiminnot: rakenteellinen (rakennus), varastointi, suojaava, säätelevä, energia.

III. Proteiinit ovat korkean molekyylipainon polymeerisiä orgaanisia yhdisteitä. Proteiinipitoisuus eri soluissa on 50-80 %. Monomeerit ovat aminohappoja.

Toiminnot: rakenteellinen, reseptori, kuljetus, suojaava, moottori, säätely, energia.

IV. DNA - deoksi ribonukleiinihappo.

Toiminnot: perinnöllisen tiedon tallennus, geeninsiirto. tieto, rakennekomponentti.

V. ATP – adenosiinitrifosforihappo.

Toiminnot: yleinen energian varastoija ja kantaja solussa.

Vesi ja mineraalit

Elävä solu sisältää noin 70 painoprosenttia H2O:ta. H2O:ta on kahdessa muodossa:

1) Vapaa (95%) – solujen välisessä tilassa, verisuonissa, tyhjiöissä, elinten onteloissa.

2) Sidottu (5%) – suurimolekyylisillä orgaanisilla aineilla.

Kiinteistö:

8) Yleisliuotin. Vesiliukoisuuden perusteella aineet jaetaan hydrofiilisiin - liukoisiin ja hydrofobisiin - liukenemattomiin (rasvat, nukleiinihapot, jotkut proteiinit).

9) Osallistuu biokemiallisiin. reaktiot (hydrolyysi, redox, fotosynteesi)

10) Osallistuu osmoosi-ilmiöön - liuottimen kulkeutumiseen puoliläpäisevän kuoren läpi kohti liukoista ainetta osmoottisen paineen vaikutuksesta. Osmoottinen paine nisäkkäissä on yhtä suuri kuin 0,9 % NaCl-liuos.

11) Kuljetus - veteen liukenevat aineet kulkeutuvat soluun tai sieltä ulos diffuusion avulla.

12) Vesi ei käytännössä puristu, mikä määrittää turgorin.

13) Sillä on pintajännitysvoima - tämä voima suorittaa kapillaariveren virtauksen ylös- ja alaspäin kasveissa.

14) Sillä on korkea lämpökapasiteetti ja lämmönjohtavuus, mikä ylläpitää lämpötasapainoa.

H2O:n puutteessa aineenvaihduntaprosessit häiriintyvät; 20 % H2O:n menetys johtaa kuolemaan.

Mineraalit.

Solun mineraalit ovat suolojen muodossa. Reaktion mukaan liuokset voivat olla happamia, emäksisiä tai neutraaleja. Tämä pitoisuus ilmaistaan ​​pH:n avulla.

pH = 7 neutraali nestereaktio

pH< 7 кислая

pH > 7 emäksinen

pH:n muutos 1-2 yksiköllä on haitallista solulle.

Mineraalisuolojen tehtävä:

1) Ylläpidä solujen turgoria.

2) Säädä biokemiallisia. prosessit.

3) Säilytä sisäisen ympäristön koostumus vakiona.

1) Kalsiumionit stimuloivat lihasten supistumista. Veren pitoisuuden lasku aiheuttaa kohtauksia.

2) kalium-, natrium-, kalsiumsuolat. Näiden ionien suhde varmistaa normaalin sydänjärjestelmän supistumisen.

3) Jodi on kilpirauhasen osa.

9) Solun orgaaniset yhdisteet: hiilihydraatit, lipidit, proteiinit, aminohapot, entsyymit.

I. Hiilihydraatit

Ne ovat osa kaikkien elävien organismien soluja. Eläinsoluissa hiilihydraatteja on 1-5 %, kasvisoluissa jopa 90 % (fotosynteesi).

Chem. koostumus: C, H, O. Monomeeri – glukoosi.

Hiilihydraattiryhmät:

1) Monosakkaridit – värittömiä, makeita, hyvin veteen liukenevia (glukoosi, fruktoosi, galaktoosi, riboosi, deoksiriboosi).

2) Oligosakkaridit (disakkaridit) – makeita, liukoisia (sakkaroosi, maltoosi, laktoosi).

3) Polysakkaridit - makeuttamattomat, huonosti veteen liukenevat (tärkkelys, selluloosa - kasvisoluissa, kitiini sienissä ja niveljalkaisissa, glykogeeni eläimissä ja ihmisissä). Glykogeeni varastoituu lihaksiin ja maksaan. Kun se hajoaa, glukoosia vapautuu.

Hiilihydraattien tehtävät:

1) Rakenteellinen - osa kasvisolujen kalvoja.

2) Suojaava - rauhasten erittämät eritteet sisältävät hiilihydraatteja, jotka suojaavat onttoja elimiä (keuhkoputket, vatsa, suolet) turkilta. Vauriot ja kasvit patogeenisten bakteerien tunkeutumisesta

3) Varastointi. Ravinteet (tärkkelys, glykogeeni) varastoituvat soluihin varoina.

4) Rakentaminen. Monosakkaridit toimivat lähtöaineena orgaanisten aineiden rakentamisessa.

5) Energia. Keho saa 60 % energiastaan ​​hiilihydraattien hajoamisesta. Kun 1 gramma hiilihydraattia hajoaa, vapautuu 17,6 kJ energiaa.

II. Lipidit (rasvat, rasvan kaltaiset yhdisteet).

Chem. yhdiste

C, O, H. Monomeeri – glyseroli ja suurimolekyyliset rasvahapot.

Ominaisuudet: liukenematon veteen, liukenee orgaanisiin liuottimiin (bensiini, kloroformi, eetteri, asetoni).

Kemian mukaan Rakenteen mukaan lipidit jaetaan seuraaviin ryhmiin:

1) Neutraali. Ne jaetaan koviin (20 asteessa ne pysyvät kovina), pehmeisiin ( voita ja lihavia ihmisiä kehon), nestemäiset (kasviöljyt).

2) vaha. Suojat: nahka, villa, eläinten höyhenet, varret, lehdet, kasvien hedelmät.

Rasvahappojen ja moniarvoisten alkoholien muodostamat esterit.

3) Fosfolipidit. Yksi tai kaksi rasvahappotähdettä korvataan fosforihappotähteellä. Solukalvon pääkomponentti.

4) Steroidit ovat lipidejä, jotka eivät sisällä rasvahappoja. Steroideihin kuuluvat hormonit (kortisoni, sukupuolihormonit), vitamiinit (A, D, E).

Steroidikolesteroli: tärkeä osa solukalvoa. Liiallinen kolesteroli voi johtaa sydän- ja verisuonisairauksiin ja sappikivien muodostumiseen.

Lipidien tehtävät:

1) Rakenteellinen (rakennus) - osa solukalvoja.

2) Varastointi - säilytetään kasveissa hedelmissä ja siemenissä, eläimissä ihonalaisessa rasvakudoksessa. Kun 1 g rasvaa hapettuu, syntyy yli 1 g vettä.

3) Suojaava - palvelevat organismien lämmöneristystä, koska on huono lämmönjohtavuus.

4) Sääntely - hormonit (kortikosteroni, androgeenit, estrogeenit jne.) säätelevät kehon aineenvaihduntaprosesseja.

5) Energia: 1 g:n rasvan hapettuessa vapautuu 38,9 kJ.

III. Oravat.

Korkean molekyylipainon polymeeriset orgaaniset yhdisteet. Proteiinipitoisuus eri soluissa on 50-80 %. Jokainen henkilö Maapallolla on oma ainutlaatuinen proteiinisarjansa, joka on ainutlaatuinen sille (paitsi identtiset kaksoset). Proteiinisarjojen spesifisyys varmistaa jokaisen ihmisen immuunitilan.

Chem. yhdiste: C, O, N, H, S, P, Fe.

Monomeerit. Niitä on yhteensä 20, joista 9 on korvaamattomia. Ne tulevat kehoon ruoan mukana valmiissa muodossa.

Ominaisuudet:

1) Denaturaatio - proteiinimolekyylien tuhoaminen korkean lämpötilan, happojen, kemikaalien vaikutuksesta. aineet, kuivuminen, säteilytys.

2) Renaturaatio - aiemman rakenteen palauttaminen normaalien ympäristöolosuhteiden palautuessa (lukuun ottamatta ensisijaista).

Rakenne (proteiinimolekyylin organisoitumistasot):

1) Ensisijainen rakenne.

Tämä on polypeptidiketju, joka koostuu aminohapposekvenssistä.

2) Toissijainen rakenne.

Helical kierretty polypeptidiketju.

3) Tertiäärinen rakenne.

Spiraali saa omituisen muodon - pallomaisen.

4) Kvaternaarirakenne.

Useat pallot yhdistetään monimutkaiseksi kompleksiksi.

Proteiinien tehtävät:

1) Katalyyttinen (entsymaattinen) - proteiinit toimivat katalyytteinä (biokemiallisten reaktioiden kiihdyttäjinä).

2) Rakenteelliset - ne ovat osa kalvoja, soluorganelleja, luita, hiuksia, jänteitä jne.

3) Reseptori - reseptoriproteiinit havaitsevat signaalit ulkoisesta ympäristöstä ja välittävät ne soluun.

4) Kuljetus – kantajaproteiinit kuljettavat aineita läpi solukalvot(hemoglobiiniproteiini kuljettaa happea keuhkoista muiden kudosten soluihin).

5) Suojaava - proteiinit suojaavat kehoa vaurioilta ja vieraiden organismien tunkeutumiselta (immunoglobuliiniproteiinit neutraloivat vieraita proteiineja. Interferoni estää virusten kehittymisen).

6) Motor - proteiinit aktiini ja lysiini osallistuvat lihassäikeiden supistumiseen.

7) Säätely - hormoniproteiinit säätelevät fysiologisia prosesseja. Esimerkiksi insuliini ja glukagoni säätelevät verensokeria.

8) Energia – kun 1g proteiinia hajoaa, vapautuu 17,6 kJ energiaa.

IV. Aminohappoja.

Se on proteiinimonomeeri.

Kaava:

Aminohappo sisältää aminoryhmiä H2N ja karboksyyliryhmän COOH. Aminohapot eroavat toisistaan ​​R-radikaaleillaan.

Aminohapot yhdistetään peptidisidoksilla muodostaen polypeptidiketjuja.

NH-CO---NH-CO---NH-CO

Polypeptidisidos.

Yhden aminohapon karboksyyliryhmä kiinnittyy viereisen aminohapon aminoryhmään.

V. Enzymes.

Nämä ovat proteiinimolekyylejä, jotka pystyvät katalysoimaan (kiihdyttämään biokemiallisia reaktioita solussa miljoonia kertoja).

Toiminnot ja ominaisuudet:

Entsyymit ovat spesifisiä, eli ne katalysoivat vain tiettyä kemikaalia. reaktio tai vastaava.

Ne toimivat tiukasti määritellyssä järjestyksessä.

Entsyymien aktiivisuus riippuu lämpötilasta, ympäristön reaktiosta, koentsyymien läsnäolosta - ei-proteiiniyhdisteet, nämä voivat olla vitamiineja, ioneja, erilaisia ​​Me. Optimaalinen lämpötila entsyymien toiminnalle on 37-40 astetta.

Entsyymitoimintaa säätelevät:

Lämpötilan noustessa se voimistuu huumeiden, myrkkyjen vaikutuksen alaisena ja tukahdutetaan.

Entsyymien puute tai puute johtaa vakaviin sairauksiin (hemofilia johtuu veren hyytymisestä vastaavan entsyymin puutteesta).

Entsyymejä käytetään lääketieteessä rokotteiden valmistukseen. Teollisuudessa sokerin tuotantoon tärkkelyksestä, alkoholin valmistukseen sokerista ja muista aineista.

Rakenne:

Aktiivisessa kohdassa substraatti on vuorovaikutuksessa entsyymin kanssa, joka sopii yhteen kuin "avain lukkoon".

10) Nukleiinihapot: DNA, RNA, ATP.

Sveitsiläinen tiedemies Miescher eristi ensimmäisen kerran DNA:n ja RNA:n solujen ytimestä vuonna 1869. Nukleiinihapot ovat polymeerejä, joiden monomeeri on nukleotideja, jotka koostuvat 2 nukleiiniemäksestä adeniinista ja guaniinista ja 3 pyrimidiinistä sytosiini, urasiili, tymiini.

I) DNA (deoksiribonukleiinihappo).

Watson ja Crick salasivat sen vuonna 1953. 2 lankaa kiertymässä toistensa ympärille. DNA löytyy ytimestä.

Nukleotidi koostuu kolmesta tähteestä:

1) Hiilihydraatti – deoksiriboosi.

2) Fosforihappo.

3) Typpipitoiset emäkset.

Nukleotidit eroavat toisistaan ​​vain typpipitoisten emäksiensä suhteen.

C – sytidyyli, G – guaniini, T – tymidyyli, A – adeniini.

DNA-molekyylien kokoonpano.

Nukleotidien liittyminen DNA-juosteeseen tapahtuu kovalenttisten sidosten kautta yhden nukleotidin hiilihydraatin ja viereisen nukleotidin fosforihappotähteen kautta.

Kahden kierteen liitos.

Nämä kaksi juostetta on liitetty toisiinsa vetysidoksilla typpipitoisten emästen välillä. Typpipitoiset emäkset yhdistyvät A-T, G-C komplementaarisuuden periaatteen mukaisesti. Komplementaarisuus (täydennys) on parillisissa DNA-säikeissä sijaitsevien nukleotidien tiukka vastaavuus. Typpipitoiset emäkset sisältävät geneettisen koodin.

DNA:n ominaisuudet ja toiminnot:

I) Replikointi (reduplikaatio) – itsensä kaksinkertaistaminen. Tapahtuu interfaasin synteettisen jakson aikana.

1) Entsyymi katkaisee vetysidoksia ja kierre purkautuu.

2) Yksi juoste erotetaan toisesta DNA-molekyylin osasta (jokaista juostetta käytetään templaattina).

3) Molekyyleihin vaikuttaa DNA-entsyymi - polymeraasi.

4) Jokaisen DNA-juosteen kiinnittäminen komplementaarisilla nukleotideilla.

5) Kahden DNA-molekyylin muodostuminen.

II) Perinnöllisen tiedon tallentaminen nukleotidisekvenssin muodossa.

III) Siirtyminen geeniin. inf.

IV) Rakenne-DNA on läsnä kromosomissa rakennekomponenttina.

II) RNA (ribonukleiinihappo).

Polymeeri, joka koostuu yhdestä ketjusta. He ovat: ytimessä, sytoplasmassa, ribosomeissa, mitokondrioissa, plastideissa.

Monomeeri on nukleotidi, joka koostuu kolmesta tähteestä:

1) Hiilihydraatti – riboosi.

2) Fosforihappojäännös.

3) Typpiemäs (pariton) (A, G, C, U - tymiinin sijaan).

RNA:n toiminnot: perinnöllisen tiedon välittäminen ja toteuttaminen proteiinisynteesin kautta.

RNA:n tyypit:

1) Tieto (mRNA) tai matriisi (mRNA) 5 % kaikesta RNA:sta.

Se syntetisoituu transkription aikana DNA-molekyylin tietyssä osassa - geenissä. mRNA kuljettaa tietoa. Tietoja proteiinirakenteesta (nukleotidisekvenssi) ytimestä sytoplasmaan ribosomeihin ja siitä tulee proteiinisynteesin matriksi.

2) Ribosomaalinen (ribosomaalinen rRNA) 85 % kaikesta nukleoluksessa syntetisoidusta RNA:sta on osa kromosomeja, muodostavat ribosomin aktiivisen keskuksen, jossa proteiinien biosynteesi tapahtuu.

3) Kuljetus (tRNA) 10 % kaikesta RNA:sta muodostuu tumassa ja siirtyy sytoplasmaan ja kuljettaa aminohappoja proteiinisynteesikohtaan eli ribosomeihin. Siksi sillä on apilan lehden muoto:

III) ATP (adenosiinitrifosforihappo).

Nukleotidi, joka koostuu 3 tähteestä:

1) Typpipitoinen emäs on adeniini.

2) Hiilihydraattijäännös on riboosi.

3) Kolme fosforihappojäännöstä.

Fosforihappotähteiden väliset sidokset ovat energiarikkaita ja niitä kutsutaan makroelementeiksi. Kun yksi fosforihappomolekyyli poistetaan, ATP muuttuu ADP:ksi ja kaksi molekyyliä AMP:ksi. Tämä vapauttaa 40 kJ energiaa.

ATP (tri) > ADP (di) > AMP (mono).

ATP syntetisoituu mitokondrioissa fosforylaatioreaktion seurauksena.

Yksi fosforihappojäännös lisätään ADP:hen. Ne ovat aina läsnä solussa sen elintärkeän toiminnan tuotteena.

ATP:n toiminnot: yleinen tiedon säilyttäjä ja välittäjä.

Oppitunnin tyyppi - yhdistetty

Menetelmät: osittain haku, ongelman esittely, selittävä ja havainnollinen.

Kohde:

Opiskelijoiden kokonaisvaltaisen tietojärjestelmän muodostuminen elävästä luonnosta, sen systeemisestä organisoinnista ja evoluutiosta;

Kyky antaa perusteltu arvio uudesta tiedosta biologisista asioista;

Kansalaisvastuun, itsenäisyyden ja aloitteellisuuden edistäminen

Tehtävät:

Koulutuksellinen: biologisista systeemeistä (solu, organismi, laji, ekosysteemi); nykyaikaisten käsitysten kehityksen historia elävästä luonnosta; erinomaiset löydöt biologian alalla; biologian rooli nykyaikaisen luonnontieteellisen maailmankuvan muodostumisessa; tieteellisen tiedon menetelmät;

Kehitys luovat kyvyt tutkittaessa biologian erinomaisia ​​saavutuksia, jotka ovat tulleet universaaliin ihmiskulttuuriin; monimutkaisia ​​ja ristiriitaisia ​​tapoja kehittää nykyaikaisia ​​tieteellisiä näkemyksiä, ideoita, teorioita, käsitteitä, erilaisia ​​hypoteeseja (elämän olemuksesta ja alkuperästä, ihmisestä) työskennellessään eri tietolähteiden kanssa;

Kasvatus vakaumus mahdollisuudesta tuntea elävää luontoa, tarve huolelliseen suhtautumiseen luonnollinen ympäristö, oma terveys; vastustajan mielipiteen kunnioittaminen keskusteltaessa biologisista ongelmista

Omat tulokset biologian opiskelusta:

1. venäläisen kansalaisidentiteetin kasvatus: isänmaallisuus, rakkaus ja kunnioitus isänmaata kohtaan, ylpeyden tunne omasta isänmaasta; tietoisuus etnisestä alkuperästään; monikansallisen venäläisen yhteiskunnan humanististen ja perinteisten arvojen assimilaatio; kasvattaa vastuuntuntoa ja velvollisuutta isänmaata kohtaan;

2. vastuullisen asenteen muodostuminen oppimista kohtaan, opiskelijoiden valmius ja kyky oppimismotivaatioon ja tietoon perustuvaan itsensä kehittämiseen ja kouluttautumiseen, tietoinen valinta ja yksilöllisen jatkokoulutuspolun rakentaminen, joka perustuu oppimisen maailmaan suuntautumiseen. ammatit ja ammatilliset mieltymykset huomioon ottaen kestävät kognitiiviset intressit;

Biologian opetuksen meta-ainetuloksia:

1. kyky itsenäisesti määrittää oman oppimistavoitteensa, asettaa ja muotoilla itselleen uusia tavoitteita opiskelussa ja kognitiivinen toiminta, kehittää kognitiivisen toimintansa motiiveja ja kiinnostuksen kohteita;

2. tutkimuksen osien hallinta ja projektitoimintaa, mukaan lukien kyky nähdä ongelma, esittää kysymyksiä, esittää hypoteeseja;

3. kyky työskennellä eri lähteistä biologinen tieto: löytää biologista tietoa eri lähteistä (oppikirjateksti, tieteellinen suosittu kirjallisuus, biologiset sanakirjat ja hakuteokset), analysoida ja

arvioida tietoja;

Kognitiivinen: biologisten kohteiden ja prosessien olennaisten piirteiden tunnistaminen; todisteiden (argumenttien) tarjoaminen ihmisten ja nisäkkäiden välisestä suhteesta; ihmisten ja ympäristön väliset suhteet; ihmisten terveyden riippuvuus ympäristön tilasta; tarve suojella ympäristöä; biologian menetelmien hallitseminen: biologisten kohteiden ja prosessien havainnointi ja kuvaus; biologisten kokeiden perustaminen ja niiden tulosten selittäminen.

Sääntely: kyky itsenäisesti suunnitella tapoja saavuttaa tavoitteet, mukaan lukien vaihtoehtoiset, valita tietoisesti eniten tehokkaita tapoja koulutus- ja kognitiivisten ongelmien ratkaiseminen; kyky järjestää koulutusyhteistyötä ja yhteistä toimintaa opettajan ja ikätovereiden kanssa; työskennellä yksin ja ryhmässä: etsi yhteinen päätös ja ratkaista ristiriidat kantoja koordinoimalla ja etuja huomioimalla; tieto- ja viestintätekniikan käyttöalan osaamisen (jäljempänä ICT-osaaminen) muodostuminen ja kehittäminen.

Kommunikaatiokykyinen: kommunikatiivisen kompetenssin muodostuminen kommunikaatiossa ja yhteistyössä ikätovereiden kanssa, sukupuolisosialisaatioon liittyvien piirteiden ymmärtäminen teini-iässä, sosiaalisesti hyödyllinen, kasvatuksellinen, tutkimus-, luova ja muun tyyppinen toiminta.

Teknologiat : Terveyden säilyttäminen, ongelmalähtöinen, kehittävä koulutus, ryhmätoiminta

Tekniikat: analyysi, synteesi, päättely, tiedon muuntaminen tyypistä toiseen, yleistäminen.

Tuntien aikana

Tehtävät

Esittele opiskelijat solujen kemialliseen koostumukseen.

Paljasta vesimolekyylien rakenteelliset piirteet, jotka määräävät sen roolin solujen ja organismien elämässä.

Kuvaile mineraalisuolojen ja niitä sisältävien kationien ja anionien roolia solun elämässä.

Perussäännökset

Biologinen evoluutio edustaa luonnollista vaihetta koko aineen kehityksessä.

Kosmiset ja planetaariset edellytykset elämän syntymiselle ovat planeetan koko, etäisyys Auringosta, ympyräkiertorata ja tähden säteilyn pysyvyys.

Alkukantaisen Maan ilmakehän palauttavaa luonnetta pidetään kemiallisena edellytyksenä elämän syntymiselle planeetallemme.

Abiogeenisesti Maan primääriilmakehän komponenteista salamapurkausten energian vaikutuksesta, voimakas kova UV-säteily Aurinko jne. voisi tuottaa erilaisia ​​yksinkertaisia ​​orgaanisia molekyylejä – biologisten polymeerien monomeereja.

SISÄÄN vesiliuokset, miedommissa olosuhteissa muodostui monimutkaisempia yhdisteitä yksinkertaisten orgaanisten molekyylien vuorovaikutuksen seurauksena.

Koaservaatit ovat monimolekyylisiä komplekseja, joita ympäröi yhteinen vesipitoinen kuori.

Coacervate-tisaroilla on kyky selektiivisesti imeä aineita ympäristöstä ja suorittaa yksinkertaisia ​​metabolisia reaktioita.

Koaservaattien sisäisen ympäristön muodostumisen aikana niissä tapahtuvat synteesiprosessit johtivat kalvojen ja spesifisten proteiiniluonteisten katalyyttien ilmestymiseen.

Tärkein tapahtuma prebiologinen evoluutio on syntyminen geneettinen koodi RNA-kodonisekvenssin muodossa ja sitten DNA:na, joka osoittautui kykeneväksi tallentamaan tietoa menestyneimmistä aminohappoyhdistelmistä proteiinimolekyyleissä.

Ensimmäisten solumuotojen ilmaantuminen merkitsi biologisen evoluution alkua, alkuvaiheet jolle oli ominaista eukaryoottisten organismien ilmestyminen, seksuaalinen prosessi ja ensimmäisten monisoluisten organismien ilmaantuminen.

Ongelmaalueet

Miten alkumeren vesissä oleva keskittymiseste voitaisiin voittaa?

Mitkä ovat periaatteet luonnonvalinta koaservoi varhaisen Maan olosuhteissa?

Mitä suuria evoluutiomuutoksia seurasi biologisen evoluution ensimmäiset askeleet?

Epäorgaaniset aineet, jotka muodostavat solun

Noin 70 alkuainetta on löydetty eri organismien soluista jaksollinen järjestelmä kemialliset alkuaineet D.I. Mendeleev, mutta vain 24 niistä on vakiintunut merkitys ja niitä löytyy jatkuvasti kaikentyyppisistä soluista.

Suurin tietty painovoima Solun alkuainekoostumus koostuu hapesta, hiilestä, vedystä ja typestä. Nämä ovat niin sanottuja perus- tai biogeenisiä alkuaineita. Nämä alkuaineet muodostavat yli 95 % solujen massasta, ja niiden suhteellinen pitoisuus elävässä aineessa on paljon suurempi kuin maankuoressa.

Tärkeimmät niistä ovat kalsium, fosfori, rikki, kalium, kloori, natrium, magnesium ja rauta. Niiden pitoisuus solussa lasketaan prosentin kymmenesosina ja sadasosina. Luetellut elementit muodostavat ryhmän makroelementtejä.

Muut kemiallisia alkuaineita: kupari, koboltti, mangaani, molybdeeni, sinkki, boori, fluori, kromi, seleeni, alumiini, jodi, pii - sisältävät vain pieniä määriä (alle 0,01 % solumassasta). Ne kuuluvat mikroelementtien ryhmään.

Tietyn alkuaineen prosenttiosuus kehossa ei millään tavalla kuvaa sen tärkeyden ja välttämättömyyden astetta elimistössä. Esimerkiksi monet mikroelementit ovat osa erilaisia ​​biologisesti aktiivisia aineita - entsyymejä, vitamiineja, hormoneja; ne vaikuttavat kasvuun ja kehitykseen, hematopoieesiin, solujen hengitysprosesseihin jne.

Vesi. Elävien organismien yleisin epäorgaaninen yhdiste on vesi. Sen pitoisuus vaihtelee suuresti: hammaskiilteen soluissa on noin 10% vettä ja kehittyvän alkion soluissa - yli 90%. Keskimäärin sisään monisoluinen organismi vesi muodostaa noin 80 % kehon painosta.

Veden rooli solussa on erittäin tärkeä. Sen toiminnot määräytyvät suurelta osin sen kemiallisen luonteen perusteella. Molekyylien rakenteen dipoliluonne määrittää veden kyvyn olla aktiivisesti vuorovaikutuksessa erilaisten aineiden kanssa. Sen molekyylit aiheuttavat useiden vesiliukoisten aineiden hajoamisen kationeiksi ja anioneiksi. Tämän seurauksena ionit menevät nopeasti kemiallisiin reaktioihin. Useimmat kemialliset reaktiot sisältävät vuorovaikutuksia vesiliukoisten aineiden välillä.

Vesi. Sillä on tärkeä rooli solujen ja elävien organismien elämässä yleensä. Sen lisäksi, että se on osa niiden koostumusta, se on myös elinympäristö monille organismeille. Veden rooli solussa määräytyy sen ominaisuuksien perusteella. Nämä ominaisuudet ovat melko ainutlaatuisia ja liittyvät pääasiassa vesimolekyylien pieneen kokoon, sen molekyylien polariteettiin ja niiden kykyyn liittyä toisiinsa vetysidosten kautta.

Vesimolekyyleillä on epälineaarinen spatiaalinen rakenne. Vesimolekyylin atomit pitävät yhdessä polaarisilla kovalenttisilla sidoksilla, jotka yhdistävät yhden happiatomin kahteen vetyatomiin. Kovalenttisten sidosten polariteetti selittyy tässä tapauksessa happiatomien vahvalla elektronegatiivisuudella suhteessa vetyatomiin; Happiatomi vetää puoleensa elektroneja yhteisistä elektroniparistaan.

Tämän seurauksena happiatomiin ilmestyy osittain negatiivinen varaus ja vetyatomeihin osittain positiivinen varaus. Vetysidoksia esiintyy viereisten vesimolekyylien happi- ja vetyatomien välillä.

Vesi on erinomainen liuotin polaarisille aineille, kuten suoloille, sokereille, alkoholeille ja hapoille. Veteen liukenevia aineita kutsutaan hydrofiilinen.

Veteen liukenemattomia aineita kutsutaan hydrofobinen.

Vedellä on korkea lämpökapasiteetti. Vesimolekyylejä yhdessä pitävien vetysidosten katkaiseminen vaatii suuren energiamäärän imeytymistä. Tämä ominaisuus varmistaa ylläpidon lämpötasapaino elimistöön ympäristön merkittävissä lämpötilamuutoksissa. Lisäksi vedessä on korkea lämmönjohtavuus, jonka ansiosta keho voi säilyttää saman lämpötilan koko tilavuutensa ajan. Vesi on myös korkea höyrystymislämpö, eli molekyylien kyky kuljettaa pois huomattava määrä lämpöä jäähdyttäen kehoa. Tätä veden ominaisuutta käytetään nisäkkäillä hikoilussa, krokotiileilla termisessä hengenahdistuksessa ja kasveissa haihtumisessa (haihduttamisessa), mikä estää niitä ylikuumenemasta.

Biologiset ominaisuudet vesi:

Kuljetus. Vesi varmistaa aineiden liikkumisen solussa ja kehossa, aineiden imeytymisen ja aineenvaihduntatuotteiden poistumisen.

Metabolinen. Vesi on väliaine monille biokemiallisille reaktioille solussa.

Rakenteellinen. Solujen sytoplasma sisältää 60-95 % vettä. Kasveissa vesi määrää soluturgorin.

Vesi osallistuu voitelunesteiden ja liman muodostumiseen. Se on osa sylkeä, sappia, kyyneleitä jne.

Mineraalisuolat. Suurin osa solun epäorgaanisista aineista on suolojen muodossa. Vesiliuoksessa suolamolekyylit hajoavat kationeiksi ja anioneiksi. Korkein arvo sisältää kationeja: K+, Na+, Ca2+, Mg2+ ja anionit: Cl-, H2PO4-, HPO42-, HCO3-, NO3-, SO42-. Ei vain pitoisuus, vaan myös ionien suhde solussa on merkittävä.

Solun puskurointiominaisuudet riippuvat solun sisällä olevien suolojen pitoisuudesta.

Puskuri kutsua solun kykyä pitää sisällönsä lievästi emäksinen reaktio vakiona.

Keskustelun aiheita

Mikä on panos erilaisia ​​elementtejä elävän ja elottoman aineen järjestäytymiseen?

Miten ne ilmenevät? fysikaalis-kemialliset ominaisuudet vettä solun ja koko organismin elintoimintojen turvaamisessa?

Kysymyksiä ja tehtäviä tarkastettavaksi

1.Mikä aine muodostaa elävien organismien sisäisen ympäristön perustan?

2. Miten puute mitään vaadittu elementti? Anna esimerkkejä tällaisista ilmiöistä?

3. Mitkä alkuainekationit tarjoavat elävien organismien tärkeimmän ominaisuuden - ärtyneisyyden?

4. Etsi viitemateriaalista solun pienimmissä määrissä olevat alkiot. Mikä on heidän yleinen nimensä? Mikä rooli heillä on solussa?

Epäorgaaninenaineetsoluja

Vesi ja sen rooli solujen elämässä

Solun kemiallinen koostumus. Epäorgaaniset yhdisteet.

Resurssit

V. B. ZAKHAROV, S. G. MAMONTOV, N. I. SONIN, E. T. ZAKHAROVA OPPIKIRJA "BIOLOGIA" YLEISOPETUSLAITOKSIIN (luokat 10-11).

A. P. Plekhov Biologia ja ekologian perusteet. Sarja “Oppikirjoja yliopistoille. Erikoiskirjallisuutta".

Kirja opettajille Sivoglazov V.I., Sukhova T.S. Kozlova T. A. Biologia: yleiset mallit.

Esityksen isännöinti

Epäorgaanisista aineista solu sisältää 86 alkuainetta jaksollinen järjestelmä, noin 16-18 alkuainetta ovat elintärkeitä elävän solun normaalille olemassaololle.

Alkuaineita ovat: organogeenit, makroelementit, mikroelementit ja ultramikroelementit.

Organogeenit

Nämä ovat aineita, jotka muodostavat orgaanisen aineen: happi, hiili, vety ja typpi.

Happi(65-75 %) - sisältyvät valtava määrä orgaaniset molekyylit - proteiinit, rasvat, hiilihydraatit, nukleiinihapot Vai niin. Yksinkertaisen aineen (O2) muodossa se muodostuu happifotosynteesin aikana (syanobakteerit, levät, kasvit).

Toiminnot: 1. Happi on voimakas hapetin (hapettaa glukoosia soluhengityksen aikana, energiaa vapautuu prosessissa)

2. Osa solun orgaanisista aineista

3. Osa vesimolekyyliä

Hiili(15-18%) - on kaikkien orgaanisten aineiden rakenteen perusta. Kuten hiilidioksidi vapautuu hengityksen aikana ja imeytyy fotosynteesin aikana. Se voi olla CO - hiilimonoksidin muodossa. Kalsiumkarbonaatin (CaCO3) muodossa se on osa luita.

Vety(8 - 10%) - kuten hiili, se on osa mitä tahansa orgaanista yhdistettä. Se on myös osa vettä.

Typpi(2-3%) - on osa aminohappoja, ja siksi proteiineja, nukleiinihappoja, joitakin vitamiineja ja pigmenttejä. Korjaavat ilmakehän bakteerit.

Makroravinteet

Magnesium (0,02 - 0,03%)

1. Solussa - osa entsyymejä, osallistuu DNA-synteesiin ja energian aineenvaihduntaa

2. Kasveissa - osa klorofylliä

3. Eläimillä - osa entsyymeistä, jotka osallistuvat lihas-, hermo- ja luukudosten toimintaan.

Natrium (0,02 - 0,03%)

1. Solussa - osa kalium-natriumkanavia ja pumppuja

2. Kasveissa - osallistuu osmoosiin, joka varmistaa veden imeytymisen maaperästä

3. Eläimillä - osallistuu munuaisten toimintaan, ylläpitää sydämen rytmiä, on osa verta (NaCl), auttaa ylläpitämään happo-emästasapainoa

Kalsium (0,04 - 2,0%)

1. Solussa - osallistuu kalvon selektiiviseen läpäisevyyteen, DNA:n yhdistämisprosessiin proteiineihin

2. Kasveissa - muodostaa pektiiniaineiden suoloja, antaa kovuutta kasvisoluja yhdistävälle solujen väliselle aineelle ja osallistuu myös solujen välisten kontaktien muodostumiseen

3. Eläimillä - on osa selkärankaisten luita, nilviäisten ja korallipolyyppien kuoria, osallistuu sapen muodostumiseen, lisää selkäytimen ja syljenerityksen keskuksen refleksiherkkyyttä, osallistuu hermoimpulssien synaptiseen siirtoon, veren hyytymisprosesseissa, on välttämätön tekijä poikkijuovaisten lihasten vähentämisessä

Rauta (0,02%)

1. Solussa - osa sytokromeista

2. Kasveissa - osallistuu klorofyllin synteesiin, on osa hengitykseen osallistuvia entsyymejä, on osa sytokromeja

3. Eläimillä - osa hemoglobiinia

kalium (0,15 - 0,4%)

1. Solussa - ylläpitää sytoplasman kolloidisia ominaisuuksia, on osa kalium-natriumpumppuja ja -kanavia, aktivoi entsyymejä, jotka osallistuvat proteiinisynteesiin glykolyysin aikana

2. Kasveissa - osallistuu veden aineenvaihdunnan ja fotosynteesin säätelyyn

3. Tarvitaan oikean sydämen rytmin kannalta, osallistuu hermoimpulssien johtamiseen

Rikki (0,15 - 0,2%)

1. Solussa - se on osa joitakin aminohappoja - sitiini, kysteiini ja metioniini, muodostaa disulfidisiltoja proteiinin tertiäärirakenteessa, on osa joitakin entsyymejä ja koentsyymi A, on osa bakterioklorofylliä, jotkut kemosynteettiset aineet käyttävät rikkiä yhdisteitä energian tuottamiseksi

2. Eläimillä - osa insuliinia, B1-vitamiinia, biotiinia

Fosfori (0,2 - 1,0%)

1. Solussa - fosforihappotähteiden muodossa se on osa DNA:ta, RNA:ta, ATP:tä, nukleotideja, koentsyymejä NAD, NADP, FAD, fosforyloituja sokereita, fosfolipidejä ja monia entsyymejä; se muodostaa kalvoja osana fosfolipidejä

2. Eläimillä - osa luita, hampaita, nisäkkäillä se on puskurijärjestelmän komponentti, ylläpitää kudosnesteen happotasapainoa suhteellisen vakiona

Kloori (0,05 - 0,1%)

1. Solussa - osallistuu kennon sähköneutraaliuden ylläpitämiseen

2. Kasveissa - osallistuu turgoripaineen säätelyyn

3. Eläimillä - osallistuu veriplasman osmoottisen potentiaalin muodostumiseen sekä viritys- ja estoprosesseihin hermosolut, osa mahanestettä kloorivetyhapon muodossa

Mikroelementit

Kupari

1. Solussa - osa sytokromien synteesiin osallistuvista entsyymeistä

2. Kasveissa - osa entsyymejä, jotka osallistuvat fotosynteesin pimeän vaiheen reaktioihin

3. Eläimillä - osallistuu hemoglobiinin synteesiin, selkärangattomilla se on osa hemosyaniineja - hapen kantajia, ihmisillä - se on osa ihon pigmenttiä - melaniinia

Sinkki

1. Osallistuu alkoholikäymiseen

2. Kasveissa - osa entsyymeistä, jotka osallistuvat hiilihapon hajotukseen ja kasvihormonien-auksiinien synteesiin

Jodi

1. Selkärankaisilla - osa kilpirauhashormoneja (tyroksiini)

Koboltti

1. Eläimillä - osa B12-vitamiinia (osallistuu hemoglobiinin synteesiin), sen puute johtaa anemiaan

Fluori

1. Eläimillä - vahvistaa luita ja hammaskiillettä

Mangaani

1. Solussa - osa entsyymejä, jotka osallistuvat hengitykseen, rasvahappojen hapettumiseen, lisää karboksylaasiaktiivisuutta

2. Kasveissa - osana entsyymejä, se osallistuu fotosynteesin pimeisiin reaktioihin ja nitraattien pelkistykseen

3. Eläimillä - osa luun kasvulle välttämättömiä fosfataasientsyymejä

Bromi

1. Solussa - osa B1-vitamiinia, joka osallistuu palorypälehapon hajoamiseen

Molybdeeni

1. Solussa - osana entsyymejä se osallistuu ilmakehän typen kiinnittymiseen

2. Kasveissa - osana entsyymejä, se osallistuu stoomien ja aminohappojen synteesiin osallistuvien entsyymien työhön

Bor

1. Vaikuttaa kasvien kasvuun

Mineraalisuolojen tehtävät

Vesiliuoksissa olevat mineraalisuolat hajoavat kationeiksi (positiiviset ionit) ja anioneiksi (negatiiviset ionit).

1. Happo-emästasapainon ylläpitäminen

Puskurijärjestelmien ansiosta ympäristön pH on säädelty. Fosfaattipuskurijärjestelmä pitää solunsisäisen ympäristön pH:n välillä 6,9-7,4. Bikarbonaatti - tasolla 7,4.

2. Entsyymin aktivointi

Jotkut kationit ovat aktivaattoreita ja eri entsyymien, vitamiinien ja hormonien komponentteja.

3. Rakenteellinen

Erilaiset epäorgaaniset aineet toimivat orgaanisten molekyylien synteesin lähteinä tai osallistuvat organismien sisäisen ja ulkoisen luuston muodostukseen.

4. Solukalvopotentiaalien luominen

Kalium-ionit hallitsevat solun sisällä ja natrium- ja kloori-ionit hallitsevat solun ulkopuolella. Tämän seurauksena muodostuu potentiaaliero ulkoisen ja sisäpinta solukalvot.

5. Osmoottisen paineen luominen

Solun sisällä suola-ionien pitoisuus on korkeampi, mikä varmistaa veden virtauksen soluun ja luo turgoripainetta.

Kirilenko A. A. Biologia. Yhtenäinen valtionkoe. Osa "Molekyylibiologia". Teoria, koulutustehtävät. 2017.

Organismit koostuvat soluista. Eri organismien soluilla on samanlainen kemiallinen koostumus. Taulukossa 1 on esitetty tärkeimmät kemialliset alkuaineet, joita esiintyy elävien organismien soluissa.

Taulukko 1. Kemiallisten alkuaineiden pitoisuus solussa

Solun sisällön perusteella voidaan erottaa kolme elementtiryhmää. Ensimmäiseen ryhmään kuuluvat happi, hiili, vety ja typpi. Ne muodostavat lähes 98 % solun kokonaiskoostumuksesta. Toiseen ryhmään kuuluvat kalium, natrium, kalsium, rikki, fosfori, magnesium, rauta, kloori. Niiden pitoisuus solussa on prosentin kymmenesosia ja sadasosia. Näiden kahden ryhmän elementit luokitellaan makroravinteet(kreikasta makro-iso).

Loput elementit, joita solussa edustavat prosentin sadasosat ja tuhannesosat, sisältyvät kolmanteen ryhmään. Tämä mikroelementtejä(kreikasta mikro- pieni).

Solusta ei löytynyt vain elävälle luonnolle ainutkertaisia ​​elementtejä. Kaikki luetellut kemialliset alkuaineet sisältyvät koostumukseen eloton luonto. Tämä osoittaa elävän ja elottoman luonnon yhtenäisyyttä.

Minkä tahansa elementin puute voi johtaa sairauteen ja jopa kehon kuolemaan, koska jokaisella elementillä on erityinen rooli. Ensimmäisen ryhmän makroelementit muodostavat perustan biopolymeereille - proteiineille, hiilihydraateille, nukleiinihapoille sekä lipideille, joita ilman elämä on mahdotonta. Rikki on osa joitakin proteiineja, fosfori on osa nukleiinihappoja, rauta on osa hemoglobiinia ja magnesium on osa klorofylliä. Kalsiumilla on tärkeä rooli aineenvaihdunnassa.

Jotkut solun sisältämistä kemiallisista alkuaineista ovat osa epäorgaanisia aineita - mineraalisuoloja ja vettä.

Mineraalisuolat niitä löytyy solusta pääsääntöisesti kationeina (K +, Na +, Ca 2+, Mg 2+) ja anioneina (HPO 2-/4, H 2 PO -/4, CI -, HCO 3), jonka suhde määrää ympäristön happamuuden, joka on tärkeä solujen elämälle.

(Monissa soluissa ympäristö on lievästi emäksinen ja sen pH melkein ei muutu, koska siinä säilyy jatkuvasti tietty kationien ja anionien suhde.)

Elävän luonnon epäorgaanisista aineista sillä on valtava rooli vettä.

Ilman vettä elämä on mahdotonta. Se muodostaa merkittävän massan useimmista soluista. Aivojen soluissa ja ihmisalkioissa on paljon vettä: yli 80 % vettä; rasvakudossoluissa - vain 40 % Vanhuuteen mennessä solujen vesipitoisuus laskee. Ihminen, joka on menettänyt 20 % vedestä, kuolee.

Veden ainutlaatuiset ominaisuudet määräävät sen roolin kehossa. Se osallistuu lämmönsäätelyyn, jonka aiheuttaa veden suuri lämpökapasiteetti - kulutus Suuri määrä energiaa kuumennettaessa. Mikä määrittää veden suuren lämpökapasiteetin?

Vesimolekyylissä happiatomi on sitoutunut kovalenttisesti kahteen vetyatomiin. Vesimolekyyli on polaarinen, koska happiatomilla on osittain negatiivinen varaus, ja kummallakin kahdella vetyatomilla on

Osittain positiivinen varaus. Vetysidos muodostuu yhden vesimolekyylin happiatomin ja toisen molekyylin vetyatomin välille. Vetysidokset tarjoavat yhteyden suurelle määrälle vesimolekyylejä. Vettä lämmitettäessä merkittävä osa energiasta kuluu vetysidosten katkaisemiseen, mikä määrää sen suuren lämpökapasiteetin.

Vesi - hyvä liuotin. Polaarisuuden vuoksi sen molekyylit ovat vuorovaikutuksessa positiivisesti ja negatiivisesti varautuneiden ionien kanssa, mikä edistää aineen liukenemista. Veden suhteen kaikki soluaineet jaetaan hydrofiilisiin ja hydrofobisiin.

Hydrofiilinen(kreikasta vesi- vesi ja filleo- rakkaus) kutsutaan aineiksi, jotka liukenevat veteen. Näitä ovat ioniset yhdisteet (esimerkiksi suolat) ja jotkut ionittomat yhdisteet (esimerkiksi sokerit).

Hydrofobinen(kreikasta vesi- vesi ja Phobos- pelko) ovat veteen liukenemattomia aineita. Näitä ovat esimerkiksi lipidit.

Vesi leikkii iso rooli kemiallisissa reaktioissa, jotka tapahtuvat solussa vesiliuoksissa. Se liuottaa aineenvaihduntatuotteita, joita elimistö ei tarvitse, ja edistää siten niiden poistumista elimistöstä. Sen antaa korkea vesipitoisuus solussa joustavuus. Vesi helpottaa erilaisten aineiden liikkumista solun sisällä tai solusta toiseen.

Elävän ja elottoman luonnon kehot koostuvat samoista kemiallisista alkuaineista. Elävät organismit sisältävät epäorgaanisia aineita - vettä ja mineraalisuoloja. Veden elintärkeät lukuisat toiminnot solussa määräytyvät sen molekyylien ominaisuuksien perusteella: niiden polariteetti, kyky muodostaa vetysidoksia.

SOUN EPÄORGAANISET OSAT

Noin 90 alkuainetta löytyy elävien organismien soluista, ja niistä noin 25 löytyy melkein kaikista soluista. Sen mukaan, mitä ne sisältävät solussa, kemialliset alkuaineet jaetaan kolmeen osaan suuria ryhmiä: makroelementit (99%), mikroelementit (1%), ultramikroelementit (alle 0,001%).

Makroelementtejä ovat happi, hiili, vety, fosfori, kalium, rikki, kloori, kalsium, magnesium, natrium, rauta.
Mikroelementtejä ovat mangaani, kupari, sinkki, jodi, fluori.
Ultramikroelementtejä ovat hopea, kulta, bromi ja seleeni.

SOLUJEN ORGAANISET KOMPONENTIT

Entsyymit.

Proteiinien tärkein tehtävä on katalyyttinen. Proteiinimolekyylejä, jotka lisäävät kemiallisten reaktioiden nopeutta solussa useita suuruusluokkia, kutsutaan entsyymejä. Yksikään biokemiallinen prosessi ei tapahdu kehossa ilman entsyymien osallistumista.

Tällä hetkellä on löydetty yli 2000 entsyymiä. Niiden hyötysuhde on monta kertaa suurempi kuin tuotannossa käytettävien epäorgaanisten katalyyttien tehokkuus. Siten 1 mg rautaa katalaasientsyymissä korvaa 10 tonnia epäorgaanista rautaa. Katalaasi lisää vetyperoksidin (H 2 O 2) hajoamisnopeutta 10 11 kertaa. Entsyymi, joka katalysoi hiilihapon muodostumisreaktiota (CO 2 + H 2 O = H 2 CO 3) kiihdyttää reaktiota 10 7 kertaa.

Entsyymien tärkeä ominaisuus on niiden toiminnan spesifisyys, jokainen entsyymi katalysoi vain yhtä tai pientä ryhmää samanlaisia ​​reaktioita.

Ainetta, johon entsyymi vaikuttaa, kutsutaan substraatti. Entsyymi- ja substraattimolekyylien rakenteiden on vastattava tarkasti toisiaan. Tämä selittää entsyymien toiminnan spesifisyyden. Kun substraatti yhdistetään entsyymin kanssa, entsyymin tilarakenne muuttuu.

Vuorovaikutussekvenssi entsyymin ja substraatin välillä voidaan kuvata kaavamaisesti:

Substraatti+entsyymi - Entsyymi-substraattikompleksi - Entsyymi+tuote.

Kaavio osoittaa, että substraatti yhdistyy entsyymin kanssa muodostaen entsyymi-substraattikompleksin. Tässä tapauksessa substraatti muunnetaan uudeksi aineeksi - tuotteeksi. Viimeisessä vaiheessa entsyymi vapautuu tuotteesta ja on jälleen vuorovaikutuksessa toisen substraattimolekyylin kanssa.

Entsyymit toimivat vain tietyssä lämpötilassa, ainepitoisuudessa ja ympäristön happamuudessa. Muuttuvat olosuhteet johtavat muutoksiin proteiinimolekyylin tertiääri- ja kvaternaarisessa rakenteessa ja siten entsyymiaktiivisuuden suppressioon. Miten tämä tapahtuu? Vain tietty osa entsyymimolekyylistä, ns aktiivinen keskus. Aktiivinen keskus sisältää 3 - 12 aminohappotähdettä ja muodostuu polypeptidiketjun taipumisen seurauksena.

Eri tekijöiden vaikutuksesta entsyymimolekyylin rakenne muuttuu. Tässä tapauksessa aktiivisen keskuksen avaruudellinen konfiguraatio häiriintyy ja entsyymi menettää aktiivisuutensa.

Entsyymit ovat proteiineja, jotka toimivat biologisina katalyytteinä. Entsyymien ansiosta kemiallisten reaktioiden nopeus soluissa kasvaa useita suuruusluokkia. Tärkeä entsyymien ominaisuus on niiden toiminnan spesifisyys tietyissä olosuhteissa.

Nukleiinihapot.

Nukleiinihapot löydettiin 1800-luvun jälkipuoliskolla. Sveitsiläinen biokemisti F. Miescher, joka eristi soluytimistä korkean typpi- ja fosforipitoisuuden sisältävän aineen ja kutsui sitä "nukleiiniksi" (sanasta lat. ydin- ydin).

Nukleiinihapot tallentavat perinnöllistä tietoa jokaisen solun ja maan kaikkien elävien olentojen rakenteesta ja toiminnasta. Nukleiinihappoja on kahdenlaisia ​​- DNA (deoksiribonukleiinihappo) ja RNA (ribonukleiinihappo). Nukleiinihapot, kuten proteiinit, ovat lajispesifisiä, eli kunkin lajin organismeilla on oma DNA-tyyppinsä. Selvittääksesi syyt lajispesifisyyteen, harkitse nukleiinihappojen rakennetta.

Nukleiinihappomolekyylit ovat erittäin pitkiä ketjuja, jotka koostuvat useista sadaista ja jopa miljoonista nukleotideista. Mikä tahansa nukleiinihappo sisältää vain neljän tyyppisiä nukleotideja. Nukleiinihappomolekyylien toiminnot riippuvat niiden rakenteesta, niiden sisältämistä nukleotideista, niiden lukumäärästä ketjussa ja yhdisteen sekvenssistä molekyylissä.

Jokainen nukleotidi koostuu kolmesta komponentista: typpipitoisesta emäksestä, hiilihydraatista ja fosforihaposta. Jokainen DNA-nukleotidi sisältää yhden neljästä typpipitoisten emästen tyypistä (adeniini - A, tymiini - T, guaniini - G tai sytosiini - C), sekä deoksiriboosihiiltä ja fosforihappojäännöksen.

Siten DNA-nukleotidit eroavat vain typpipitoisen emäksen tyypistä.

DNA-molekyyli koostuu valtavasta määrästä nukleotideja, jotka on kytketty ketjuun tietyssä sekvenssissä. Jokaisella DNA-molekyylityypillä on oma nukleotidimääränsä ja -sekvenssinsä.

DNA-molekyylit ovat hyvin pitkiä. Esimerkiksi yhdestä ihmissolusta (46 kromosomia) peräisin olevien DNA-molekyylien nukleotidisekvenssin kirjoittaminen kirjaimin vaatisi noin 820 000 sivun kirjan. Neljän tyyppisen nukleotidin vuorottelu voi muodostaa äärettömän määrän DNA-molekyylien muunnelmia. Näiden DNA-molekyylien rakenteellisten ominaisuuksien ansiosta ne voivat tallentaa valtavan määrän tietoa organismien kaikista ominaisuuksista.

Vuonna 1953 amerikkalainen biologi J. Watson ja englantilainen fyysikko F. Crick loivat mallin DNA-molekyylin rakenteesta. Tutkijat ovat havainneet, että jokainen DNA-molekyyli koostuu kahdesta toisiinsa kytketystä ja spiraalimaisesti kierretystä ketjusta. Se näyttää kaksoiskierteeltä. Jokaisessa ketjussa neljä nukleotidityyppiä vuorottelee tietyssä sekvenssissä.

DNA:n nukleotidikoostumus vaihtelee eri tyyppejä bakteerit, sienet, kasvit, eläimet. Mutta se ei muutu iän myötä ja riippuu vähän ympäristön muutoksista. Nukleotidit ovat parillisia, eli adeniininukleotidien lukumäärä missä tahansa DNA-molekyylissä on yhtä suuri kuin tymidiininukleotidien lukumäärä (A-T) ja sytosiininukleotidien lukumäärä on yhtä suuri kuin guaniininukleotidien lukumäärä (C-G). Tämä johtuu siitä, että kahden ketjun yhdistäminen toisiinsa DNA-molekyylissä on tietyn säännön alainen, nimittäin: yhden ketjun adeniini on aina yhdistetty kahdella vetysidoksella vain toisen ketjun tymiinin kanssa, ja guaniini - kolmella vetysidoksella sytosiinin kanssa, eli yhden molekyylin DNA:n nukleotidiketjut ovat komplementaarisia ja täydentävät toisiaan.

Nukleiinihappomolekyylit - DNA ja RNA - koostuvat nukleotideista. DNA-nukleotidit sisältävät typpipitoisen emäksen (A, T, G, C), hiilihydraattideoksiriboosin ja fosforihappomolekyylijäännöksen. DNA-molekyyli on kaksoiskierre, joka koostuu kahdesta ketjusta, jotka on yhdistetty vetysidoksilla komplementaarisuuden periaatteen mukaisesti. DNA:n tehtävänä on tallentaa perinnöllistä tietoa.

Kaikkien organismien solut sisältävät ATP-molekyylejä - adenosiinitrifosforihappoa. ATP on universaali soluaine, jonka molekyylissä on runsaasti energiaa sisältäviä sidoksia. ATP-molekyyli on yksi ainutlaatuinen nukleotidi, joka, kuten muut nukleotidit, koostuu kolmesta komponentista: typpipitoisesta emäksestä - adeniinista, hiilihydraatista - riboosista, mutta sisältää yhden sijasta kolme fosforihappomolekyylijäännöstä (kuva 12). Kuvassa kuvakkeella merkityt liitännät ovat energiarikkaita ja niitä kutsutaan makroerginen. Jokainen ATP-molekyyli sisältää kaksi korkean energian sidosta.

Kun korkeaenerginen sidos katkeaa ja yksi fosforihappomolekyyli poistetaan entsyymien avulla, vapautuu 40 kJ/mol energiaa ja ATP muuttuu ADP-adenosiinidifosforihapoksi. Kun toinen fosforihappomolekyyli poistetaan, vapautuu vielä 40 kJ/mol; Muodostuu AMP - adenosiinimonofosforihappo. Nämä reaktiot ovat palautuvia, eli AMP voidaan muuntaa ADP:ksi, ADP ATP:ksi.

ATP-molekyylejä ei vain hajoa, vaan myös syntetisoidaan, joten niiden pitoisuus solussa on suhteellisen vakio. ATP:n merkitys solun elämässä on valtava. Näillä molekyyleillä on johtava rooli energia-aineenvaihdunnassa, joka on tarpeen solun ja koko organismin elämän varmistamiseksi.

RNA-molekyyli on yleensä yksiketjuinen, joka koostuu neljästä nukleotidityypistä - A, U, G, C. RNA:n tunnetaan kolmea päätyyppiä: mRNA, rRNA, tRNA. RNA-molekyylien pitoisuus solussa ei ole vakio, vaan ne osallistuvat proteiinien biosynteesiin. ATP on solun universaali energia-aine, joka sisältää runsaasti energiaa sisältäviä sidoksia. ATP:llä on keskeinen rooli solujen energia-aineenvaihdunnassa. RNA:ta ja ATP:tä löytyy sekä solun tumasta että sytoplasmasta.

Tehtävät ja testit aiheesta "Aihe 4. "Solun kemiallinen koostumus."

• polymeeri, monomeeri;
• hiilihydraatti, monosakkaridi, disakkaridi, polysakkaridi;
• lipidi, rasvahappo, glyseroli;
• aminohappo, peptidisidos, proteiini;
• katalyytti, entsyymi, aktiivinen kohta;
• nukleiinihappo, nukleotidi.

Algoritmi ongelmien ratkaisemiseksi.

Tyyppi 1. DNA:n itsekopiointi.

Yhdellä DNA-ketjuista on seuraava nukleotidisekvenssi:
AGTACCGATACCGATTTACCG...
Mikä nukleotidisekvenssi on saman molekyylin toisella ketjulla?

DNA-molekyylin toisen juosteen nukleotidisekvenssin kirjoittamiseen, kun ensimmäisen juosteen sekvenssi tunnetaan, riittää, että tymiini korvataan adeniinilla, adeniini tymiinillä, guaniini sytosiinilla ja sytosiini guaniinilla. Kun tämä korvaus on tehty, saamme järjestyksen:
TATTGGGCTATGAGCTAAAATG...

Tyyppi 2. Proteiinin koodaus.

Ribonukleaasiproteiinin aminohappoketjulla on seuraava alku: lysiini-glutamiini-treoniini-alaniini-alaniini-alaniini-lysiini...
Millä nukleotidisekvenssillä tätä proteiinia vastaava geeni alkaa?

Käytä tätä varten geneettisen koodin taulukkoa. Jokaiselle aminohapolle löydämme sen koodimerkinnän vastaavan nukleotidikolmen muodossa ja kirjoitamme sen muistiin. Järjestämällä nämä tripletit peräkkäin samaan järjestykseen kuin vastaavat aminohapot, saadaan kaava lähetti-RNA:n osan rakenteelle. Tällaisia ​​kolmosia on yleensä useita, valinta tehdään päätöksen mukaan (mutta vain yksi kolmosista otetaan). Vastaavasti ratkaisuja voi olla useita.
ААААААААЦУГЦГГЦУГЦГАAG

Millä aminohapposekvenssillä proteiini alkaa, jos sitä koodaa seuraava nukleotidisekvenssi:
ACCTTCCATGGCCGGT...

Komplementaarisuuden periaatetta käyttämällä löydämme DNA-molekyylin tietylle segmentille muodostuneen lähetti-RNA:n osan rakenteen:
UGCGGGGUACCGGCCCA...

Sitten siirrymme geneettisen koodin taulukkoon ja jokaiselle nukleotidikolmolle, ensimmäisestä alkaen, löydämme ja kirjoitamme vastaavan aminohapon:
Kysteiini-glysiini-tyrosiini-arginiini-proliini-...

Ivanova T.V., Kalinova G.S., Myagkova A.N. " Yleinen biologia". Moskova, "Enlightenment", 2000

• Aihe 4. "Solun kemiallinen koostumus." §2-§7 s. 7-21
• Aihe 5. "Fotosynteesi." §16-17 s. 44-48
• Aihe 6. "Soluhengitys." §12-13 s. 34-38
• Aihe 7. "Geneettinen tieto." §14-15 s. 39-44