Презентация "Химический состав клетки. неорганические вещества" (8 класс) по биологии – проект, доклад

Тема: «Химический состав клетки. Неорганические вещества клетки»

Задачи: Дать характеристику химическому составу клетки: группам элементов входящих в состав клетки; Раскрыть свойства и значение воды, роль важнейших катионов и анионов в клетке.

Глава I. Химический состав клетки

Пименов А.В.

Все живые организмы на Земле делятся на две империи — империя Клеточные и империя Неклеточные. Империя Клеточные объединяет организмы, имеющие клеточное строение. К неклеточным организмам относится вирусы, объединенные в царство Вирусы.

Свойства живых организмов

1. Важнейший признак живого организма — способность к размножению, способность к передаче генетической информации следующему поколению. При бесполом размножении следующее поколение получают генетическую информацию от материнского организма, при половом — происходит объединение генетической информации двух организмов. 2. Живой организм является открытой системой, в него поступают питательные вещества, он использует различные виды энергии — энергию света, энергию, выделяющуюся при окислении органических и неорганических веществ, выделяет в окружающую среду продукты обмена веществ и энергию. Другими словами, между организмом и средой обитания происходит постоянный обмен веществ и энергии. 3. Клетки живых организмов образованы различными биополимерами, важнейшими из которых являются нуклеиновые кислоты и белки. Но мертвая лошадь также состоит из биополимеров, поэтому важно подчеркнуть их постоянное самообновление. 4. Пока организм жив, он воспринимает воздействия окружающей среды, под влиянием раздражителя происходит возбуждение и развивается ответная реакция на возбуждение. Возбудимость — важнейшее свойство организма.

5. В результате естественного отбора организмы удивительным образом адаптировались к конкретным условиям обитания. Эта адаптация началась с эволюции на уровне молекул, затем на уровне органоидов клетки — на клеточном уровне, затем на уровне многоклеточного организма. 6. Для живых организмов характерна высокая степень организации, которая проявляется в сложном строении биологических молекул, органоидов, клеток, органов, их специализации к выполнению определенных функций. 7. Также к признакам живых организмов относятся рост, старение и смерть.

Ученые на основании особенностей проявления свойств живого выделяют несколько уровней организации живой природы: Молекулярный. Клеточный. Организменный. Популяционно-видовой. Экосистемный. Биосферный.

Уровни организации живой материи

Молекулярный уровень представлен молекулами органических веществ – белков, углеводов, липидов, нуклеиновых кислот, находящихся в клетках и получивших название биологических молекул.

На клеточном уровне изучается строение клеток, строение и функции ее отдельных органоидов.

На организменном уровне – строение тканей, органов и систем органов целостного организма.

На популяционно-видовом уровне изучаются структура вида, характеристика популяций.

На экосистемном (биогеоценотическом) уровне изучается структура и характеристика биогеоценозов.

На биосферном – изучается биосфера.

Что изучается на молекулярном уровне? Изучаются молекулы органических веществ – белков, углеводов, липидов, нуклеиновых кислот, находящихся в клетках и получивших название биологических молекул. Что изучается на клеточном уровне? На клеточном уровне изучается строение клеток, строение и функции ее отдельных органоидов. Что изучается на организменном уровне? Строение тканей, органов и систем органов целостного организма. Что изучается на популяционно-видовом уровне? На популяционно-видовом уровне изучаются структура вида, характеристика популяций. Что изучается на биогеоценотическом уровне? На экосистемном (биогеоценотическом) уровне изучается структура и характеристика биогеоценозов. Что изучается на биосферном уровне? На биосферном – изучается биосфера. Распространение жизни в атмосфере, литосфере, гидросфере. Влияние человека на биосферу.

Подведем итоги:

Химический состав клетки

Все клетки, независимо от уровня организации, сходны по химическому составу. В живых организмах обнаружено около 80 химических элементов периодической системы Д.И.Менделеева. Для 24 элементов известны функции, которые они выполняют в клетке. Эти элементы называются биогенными. По количественному содержанию в живом веществе элементы делятся на три категории: Макроэлементы: O, C, H, N — около 98% от массы клетки, элементы 1-ой группы; K, Na, Ca, Mg, S, P, Cl, Fe — 1,9 % от массы клетки, элементы 2-ой группы. К макроэлементам относят элементы, концентрация которых превышает 0,001%. Они составляют основную массу живого вещества клетки. Микроэлементы: ( Zn, Mn, Cu, Co, Mo и многие другие), доля которых составляет от 0,001% до 0,000001% (0,1 % массы клетки). Входят в состав биологически активных веществ — ферментов, витаминов и гормонов. Ультрамикроэлементы: (Au, U, Ra и др.), концентрация которых не превышает 0,000001%. Роль большинства элементов этой группы до сих пор не выяснена.

1. Химический состав клетки

Какие элементы относятся к элементам 1-й группы? С, Н, О, N.. Какие элементы относятся к элементам 2-й группы? : K, Na, Ca, Mg, S, P, Cl, Fe. Сколько процентов от массы приходится на элементы 1 и 2 группы: Элементы 1-й группы – 98%, элементы 2-й группы – 2%. Какие элементы называются макроэлементами? Элементы, количество которых составляет больше 0,001% от массы тела, называются макроэлементами. Какие элементы называются микро- и ультрамикроэлементами? Элементы, на долю которых приходится от 0,001 до 0,000001%, – микроэлементами, а элементы, содержание которых не превышает 0,000001%, – ультрамикроэлементами.

Химические соединения клетки. Вода

Вода. Самое распространенное в живых организмах неорганическое соединение. Ее содержание колеблется в широких пределах: в клетках эмали зубов вода составляет по массе около 10%, а в клетках развивающегося зародыша — более 90%.

Молекула воды состоит из атома О, связанного с двумя атомами Н полярными ковалентными связями. Характерное расположение электронов в молекуле воды придает ей электрическую асимметрию. Более электроотрицательный атом кислорода притягивает электроны атомов водорода сильнее, в результате общие пары электронов смещены в молекуле воды в его сторону. Поэтому, хотя молекула воды в целом не заряжена, каждый из двух атомов водорода обладает частично положительным зарядом (обозначаемым δ+), а атом кислорода несет частично отрицательный заряд (2δ-). Молекула воды поляризована и является диполем (имеет два полюса).

Частично отрицательный заряд атома кислорода одной молекулы воды притягивается частично положительными атомами водорода других молекул. Таким образом, каждая молекула воды стремится связаться водородными связями с четырьмя соседними молекулами воды. Вода является хорошим растворителем. Благодаря полярности молекул и способности образовывать водородные связи вода легко растворяет ионные соединения (соли, кислоты, основания). Хорошо растворяются в воде и некоторые неионные, но полярные соединения, т. е. в молекуле которых присутствуют заряженные (полярные) группы, например сахара, простые спирты, аминокислоты. Вещества, хорошо растворимые в воде, называются гидрофильными (от греч. hygros – влажный и philia – дружба, склонность).

Вещества, плохо или вовсе нерастворимые в воде, называются гидрофобными (от греч. phobos – страх). К ним относятся жиры, нуклеиновые кислоты, некоторые белки. Такие вещества могут образовывать с водой поверхности раздела, на которых протекают многие химические реакции. Следовательно, тот факт, что вода не растворяет неполярные вещества, для живых организмов также очень важен. К числу важных в физиологическом отношении свойств воды относится ее способность растворять газы (О2, СО2 и др.).

Вода обладает высокой теплоемкостью, т. е. способностью поглощать тепловую энергию при минимальном повышении собственной температуры. Большая теплоемкость воды защищает ткани организма от быстрого и сильного повышения температуры. Многие организмы охлаждаются, испаряя воду (транспирация у растений, потоотделение у животных).

Вода обладает также высокой теплопроводностью, обеспечивая равномерное распределение тепла по всему организму. Следовательно, высокая удельная теплоемкость и высокая теплопроводность делают воду идеальной жидкостью для поддержания теплового равновесия клетки и организма. Вода практически не сжимается, создавая тургорное давление, определяя объем и упругость клеток и тканей. Так, именно гидростатический скелет поддерживает форму у круглых червей, медуз и других организмов.

Плотность воды в твердом состоянии меньше чем в жидком, благодаря этому лед образуется на поверхности воды. Максимальная плотность воды при +4 С˚.

Важнейшие катионы К+, Na+, Ca2+ и др.

Данные катионы обеспечивают возбудимость клетки и проведение нервного импульса.

На внешней поверхности мембраны всегда больше Na+ чем на внутренней, и меньше К+, чем на внутренней

Химические соединения клетки. Соли

Важнейшие анионы: Н2РО4-, НРО42-, НСО3-, Сl- 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.

Какие вещества относятся к гидрофильным веществам? Вода легко растворяет ионные соединения (соли, кислоты, основания). Хорошо растворяются в воде и некоторые неионные, но полярные соединения, т. е. в молекуле которых присутствуют заряженные (полярные) группы, например сахара, простые спирты, аминокислоты. Почему липиды нерастворимы в воде? Молекулы липидов не имеют заряда, не гидратируются. Почему воду относят к веществам с большой теплоемкостью? Какое это имеет значение для организмов? Вода способна поглощать тепловую энергию при минимальном повышении собственной температуры. Большая теплоемкость воды защищает ткани организма от быстрого и сильного повышения температуры. Как происходит регуляция теплоотдачи с помощью воды? Многие организмы охлаждаются, испаряя воду (транспирация у растений, потоотделение у животных). Какое значение имеет высокая теплопроводность воды? Обеспечивает равномерное распределение тепла по всему организму. Почему твердый лед легче, чем жидкая вода? Плотность воды в твердом состоянии меньше чем в жидком, благодаря этому лед образуется на поверхности воды.

Каков заряд снаружи мембраны и под мембраной? Снаружи мембраны положительный заряд, под мембраной – отрицательный. Чем определяется кислотность или основность раствора? Кислотность или основность раствора определяется концентрацией в нем ионов Н+. Что такое буферность? Способность клетки поддерживать рН на уровне 7,0 -7,4. Как при низком рН отреагирует фосфатная буферная система? Фосфатная буферная система: НРО42- + Н+ H2PO4- Гидрофосфат — ион Дигидрофосфат — ион Как при высоком рН отреагирует бикарбонатная буферная система? Бикарбонатная буферная система: НСО3- + Н+ H2СO3 Гидрокарбонат — ион Угольная кислота