Химический состав клетки. Неорганические вещества




Скачать 157.64 Kb.
НазваниеХимический состав клетки. Неорганические вещества
Дата конвертации28.12.2012
Размер157.64 Kb.
ТипЛекция
Тема: Химический состав клетки. Неорганические вещества.

Цель: изучение химического состава клетки и формирование знаний о строении и свойствах воды, минеральных солей и составляющих их химических элементах.

Задачи: 1. Дать характеристику химическому составу клетки. Раскрыть свойства и значение воды, роль важнейших катионов и анионов в клетке.

2. Формирование навыков лекционной работы.

3. Воспитание всесторонне развитой личности, адаптированной к жизни в социуме.

Оборудование: модель воды, компьютер, проектор, экран.

Тип урока: урок формирования новых знаний

Лекция с элементами беседы.

Структура урока:

- Учитель формирует проблемный вопрос: Какой вывод можно сделать о связи живой природы с неживой на основании знаний о химической организации клетки?

- Лекция с элементами беседы

Слайд 1. Химические соединения клетки.

Органические и неорганические вещества в составе клетки.

Сегодня на уроке речь пойдет о неорганических веществах клетки

Слайд 2. Химический состав клетки

В клетках обнаружено от 70 до 90 из 107 (110) элементов, составляющих периодическую систему Д.И. Менделеева. Приблизительно 40 элементов принимают участие в процессах обмена веществ и обладают выраженной биологической активностью. Эти элементы называются биогенными.

Биогенные элементы – химические элементы, которые, входя в состав клеток, выполняют биологические функции.

Около 98 % массы составляют всего четыре элемента: кислород, углерод, водород и азот. На долю кислорода приходится 65 %, углерода – 18 %, водорода – 10 % и азота – 3 %. Среди некоторых ученых существует уверенность, что возникновение и существование земной жизни, очевидно, стало возможно лишь благодаря уникальной способности углерода образовывать большие молекулы.

Далее следуют кальций, калий, кремний, фосфор, магний, сера, хлор, натрий, алюминий, железо. Названные элементы находятся в клетке в сравнительно больших количествах – десятые и сотые доли процента, и вместе с первыми четырьмя (О, С, Н и N) составляют группу макроэлементов.

В несколько меньшем количестве в клетках встречаются элементы, объединенные в группу микроэлементов. Это цинк, кобальт, йод, медь, фтор, бор, никель, серебро, литий, хром и некоторые другие. Их содержание в клетке колеблется от тысячных до стотысячных долей процента, а суммарная масса всех микроэлементов составляет 0,02 %.

Третью группу составляют ультрамикроэлементы – золото, ртуть, радий и некоторые другие элементы, присутствующие в клетках в миллионных долях процента.

Слайд 3. Макроэлементы, входящие в состав клеток



К макроэлементам относят:

кислород - 65—75 %,

углерод - 15—18 %,

водород - 8—10 %,

азот - 2,0—3,0 %,

калий - 0,15—0,4 %,

сера - 0,15—0,2 %,

фосфор (0,2—1,0 %),

хлор - 0,05—0,1 %,

магний - 0,02—0,03 %,

натрий - 0,02—0,03 %,

кальций - 0,04—2,00 %,

железо - 0,01—0,015 %.



Такие элементы, как C, O, H, N, S, P входят в состав органических соединений.

Слайды 4-6. Значение для клетки и организма макроэлементов

Углерод — входит в состав всех органических веществ; скелет из атомов углерода составляет их основу. Кроме того, в виде CO2 фиксируется в процессе фотосинтеза и выделяется в ходе дыхания, в виде CO (в низких концентрациях) участвует в регуляции клеточных функций, в виде CaCO3 входит в состав минеральных скелетов.

Кислород — входит в состав практически всех органических веществ клетки. Образуется в ходе фотосинтеза при фотолизе воды. Для аэробных организмов служит окислителем в ходе клеточного дыхания, обеспечивая клетки энергией. В наибольших количествах в живых клетках содержится в составе воды.

Водород — входит в состав всех органических веществ клетки. В наибольших количествах содержится в составе воды. Некоторые бактерии окисляют молекулярный водород для получения энергии.

Азот — входит в состав белков, нуклеиновых кислот и их мономеров — аминокислот и нуклеотидов. Из организма животных выводится в составе аммиака, мочевины, гуанина или мочевой кислоты как конечный продукт азотного обмена. В виде оксида азота NO (в низких концентрациях) участвует в регуляции кровяного давления.

Сера — входит в состав серосодержащих аминокислот, поэтому содержится в большинстве белков. В небольших количествах присутствует в виде сульфат-иона в цитоплазме клеток и межклеточных жидкостях.

Фосфор — входит в состав АТФ, других нуклеотидов и нуклеиновых кислот (в виде остатков фосфорной кислоты), в состав костной ткани и зубной эмали (в виде минеральных солей), а также присутствует в цитоплазме и межклеточных жидкостях (в виде фосфат-ионов).

Магний — кофактор многих ферментов, участвующих в энергетическом обмене и синтезе ДНК; поддерживает целостность рибосом и митохондрий, входит в состав хлорофилла. В животных клетках необходим для функционирования мышечных и костных систем.

Кальций — участвует в свёртывании крови, а также служит одним из универсальных вторичных посредников, регулируя важнейшие внутриклеточные процессы (в том числе участвует в поддержании мембранного потенциала, необходим для мышечного сокращения и экзоцитоза). Нерастворимые соли кальция участвуют в формировании костей и зубов позвоночных и минеральных скелетов беспозвоночных.

Натрий — участвует в поддержании мембранного потенциала, генерации нервного импульса, процессы осморегуляции (в том числе работу почек у человека) и создании буферной системы крови.

Калий — участвует в поддержании мембранного потенциала, генерации нервного импульса, регуляции сокращения сердечной мышцы. Содержится в межклеточных веществах.

Хлор — поддерживает электронейтральность клетки, обусловливает нормальный ритм сердечной деятельности, влияет на синтез гормонов.

Слайд 7-8. Значение для клетки и организма микроэлементов.

Микроэлементы составляют от 0,001 % до 0,000001 % массы тела живых существ.

Цинк — входит в состав ферментов, участвующих в спиртовом брожении, в состав инсулина

Медь — входит в состав окислительных ферментов, участвующих в синтезе цитохромов; гемоцианов у беспозвоночных, участвует в процессах кроветворения.

Иод - входит в состав гормонов щитовидной железы.

Молибден – входит в состав некоторых ферментов, участвует в процессах связывания атмосферного азота растениями.

Кобальт – входит в состав витамина В12, участвует в фиксации атмосферного азота растениями и в развитии эритроцитов

Слайд 9. Суточная потребность человека в минеральных веществах



Кальций - 800—1200 мг.

Калий - 2500-5000 мг.

Магний- 400 мг.

Фосфор - 1200 мг.

Железо - 10-20 мг.

Медь - 1-5 мг.

Цинк - 15-25 мг.

Йод - 100—200 мкг.

Марганец - 5-10 мг.

Хром - 100—200 мкг.

Кобальт - 300 мкг.

Молибден - 200 мкг.

Селен - 30-100 мкг.

Сера -500-3000 мг.

Бор. - 3 мг.

Алюминий - 30-100 мкг.

Бром - 20-80 мкг.

Олово - 7 мкг.

Ванадий - 100 мкг.

Никель- 35-60 мкг.

Фтор - 2-3 мкг.

Титан - 300—600 мкг.

Германий - 1500 мкг.

Кремний - 30 мг.





Слайд 10-11. Вода – обязательный компонент живых клеток. Особенности строения воды.

К неорганическим веществам относятся: вода, составляющая примерно 70-80% массы организма; в клетках эмали зубов вода составляет по массе около 10%, а в клетках развивающегося зародыша — более 90%. Биологическое значение воды основано на ее химических и физических свойствах.

Химические и физические свойства воды объясняются, прежде всего, малыми размерами молекул воды, их полярностью и способностью соединяться друг с другом водородными связями. В молекуле воды один атом кислорода ковалентно связан с двумя атомами водорода. Молекула полярна: кислородный атом несет небольшой отрицательный заряд, а два водородных — небольшие положительные заряды. Это делает молекулу воды диполем. Угол связи Н-О-Н составляет 104,5 . В связи с этим молекулы воды могут приобретать определенную ориентацию в электрическом поле, а также взаимодействовать с ионами или заряженными группами различных соединений, образуя вокруг них гидратную оболочку. При взаимодействии молекул воды друг с другом между ними устанавливаются водородные связи. Они в 15—20 раз слабее ковалентной (для разрыва такой связи требуется примерно в 20 раз меньше энергии, чем для разрыва ковалентной связи), но, поскольку каждая молекула воды способна образовывать 4 водородные связи, они существенно влияют на физические свойства воды. Огромное количество водородных связей «структурирует воду».





Слайд 12-13. Физические и химические свойства воды.

Большая теплоемкость, теплота плавления и теплота парообразования объясняются тем, что большая часть поглощаемого водой тепла расходуется на разрыв водородных связей между ее молекулами. Вода обладает высокой теплопроводностью. Вода практически не сжимается, прозрачна в видимом участке спектра. Вода —вещество, плотность которого в жидком состоянии больше, чем в твердом, при 4ºС у нее максимальная плотность, у льда плотность меньше, он поднимается на поверхность и защищает водоем от промерзания.

Физические и химические свойства делают ее уникальной жидкостью и определяют ее биологическое значение. Вода — хороший растворитель ионных (полярных), а также некоторых не ионных соединений, в молекуле которых присутствуют заряженные (полярные) группы. Любые полярные соединения в воде гидратируются (окружаются молекулами воды), при этом молекулы воды участвуют в образовании структуры молекул органических веществ. Если энергия притяжения молекул воды к молекулам какого-либо вещества больше, чем энергия притяжения между молекулами вещества, то вещество растворяется.

Слайд 14. Классификация веществ по отношению к воде.

По отношению к воде различают: гидрофильные вещества — вещества, хорошо растворимые в воде; гидрофобные вещества — вещества, практически нерастворимые в воде. Большинство биохимических реакций может идти только в водном растворе; многие вещества поступают в клетку и выводятся из нее в водном растворе. Большая теплоемкость и теплопроводность воды способствуют равномерному распределению тепла в клетке. Гидрофобный слой биологических мембран выполняет функцию барьера, отделяющего содержимое клетки от внешней среды. Способность воды проникать через такой барьер с низкой концентрацией солей или гидрофильных органических соединений в раствор с высокими концентрациями этих веществ лежит в основе осмоса, который обеспечивает поступление воды в клетки, поддержание тургора. Движение воды и солей по проводящим пучкам растений.

Слайд 15. Значение воды.

Благодаря большой потери тепла при испарении воды, происходит охлаждение организма. Благодаря силам адгезии и когезии, вода способна подниматься по капиллярам (один из факторов, обеспечивающих движение воды в сосудах растений). Вода является непосредственным участником многих химических реакций (гидролитическое расщепление белков, углеводов, жиров и др.). Молекула воды может участвовать в реакциях гидролиза: разрыва ковалентной связи с присоединением к образовавшимся продуктам водорода и гидроксила; может участвовать в реакциях гидрирования: присоединения молекул воды по двойной связи.

Несжимаемость воды придает клеткам и тканям упругость, определяет напряженное состояние клеточных стенок (тургор), а также выполняет опорную функцию (гидростатический скелет, например, у круглых червей).

Слайд 16. Важнейшие анионы.

Буферность – способность поддерживать рН на определенном уровне. Величина рН, равная 7,0 соответствует нейтральному, ниже 7,0 – кислому, выше 7,0 – щелочному раствору.

Дигидрофосфат-ион; гидрофосфат-ион

Н2РО4- -------------------------- НРО42- + Н+

Гидрокарбонат-ион; угольная кислота

НСО3- + Н+----------------------Н2СО3

Являются буферными системами, поддерживающими определенный рН – 7,4 в клетке.


Закрепление изученного на уроке:

Возвращаемся к проблемному вопросу:

Какой вывод можно сделать о связи живой природы с неживой на основании знаний о химической организации клетки?

( Обучающиеся делают вывод: Изучение элементного состава клетки подтверждает единство живой и неживой природы. В состав живых организмов входят те же химические элементы, которые составляют и тела неживой природы. Основные различия живой и неживой природы касаются соотношений различных элементов.)

Обучающимся предлагаются тестовые вопросы.

  1. Четыре химических элемента встречаются в клетке в наибольшем количестве. На их долю приходится 98% содержимого клетки. Укажите химический элемент, НЕ относящийся к ним:



  1. О

  2. Р

  3. N

  4. Н

  5. С



  1. Что побуждает молекулы гидрофобных химических соединений слипаться друг с другом?

  1. Взаимодействие друг с другом

  2. Взаимодействие с молекулами воды

  3. Взаимодействие молекул воды друг с другом

  1. Благодаря смещению электронных облаков молекула воды становится заряженной и может взаимодействовать с другими молекулами воды. Какое максимальное количество молекул воды может взаимодействовать с одной молекулой воды, образуя с ней водородные связи



  1. ОДНА

  2. ДВЕ

  3. ТРИ

  4. ЧЕТЫРЕ

  5. ПЯТЬ



  1. Назовите химический элемент, который в виде иона в больших количествах входит в состав межклеточной жидкости, где его существенно больше, чем в цитоплазме, и принимает непосредственное участие в формировании распространяющегося по мембране клеток кратковременного электрического импульса



  1. Н

  2. О

  3. Fe

  4. Ca

  5. Mg

  6. K

  7. Na

  8. Zn

  9. P



  1. Назовите химический элемент, который входит в состав наиболее распространенного на Земле химического соединения, абсолютного большинства органических соединений, является акцептором электронов при различных биохимических реакциях, в том числе при клеточном дыхании



  1. H

  2. O

  3. N

  4. C

  5. S

  6. Fe

  7. Ca

  8. Mg

  9. K

  10. Na

  11. Zn

  12. P



  1. Укажите группу химических элементов, содержание которых в клетке составляет в сумме 98%

  1. H, O, S, P

  2. H, C, O, N

  3. N.P,H,O

  4. C,H,K,Fe

  1. Назовите химический элемент, который входит в состав всех органических соединений, создавая их основу и обеспечивая огромное разнообразие их строения.



  1. H

  2. O

  3. N

  4. C

  5. S

  6. Fe

  7. Ca

  8. Mg

  9. K

  10. Na

  11. Zn

  12. P



  1. Какие химические связи образуют между собой молекулы воды

  1. Ковалентные

  2. Водородные

  3. Гидрофобные

  1. Назовите химический элемент, который входит в состав компонента костной ткани и раковин моллюсков, принимает участие в мышечном сокращении и свертывании крови, является посредником в передаче информационного сигнала от наружной плазматической мембраны в цитоплазму клетки



  1. H

  2. O

  3. N

  4. C

  5. S

  6. Fe

  7. Ca

  8. Mg

  9. K

  10. Na

  11. Zn

  12. P



  1. Назовите химический элемент, который входит в состав АТФ и всех мономеров белков и нуклеиновых кислот



  1. Zn

  2. Na

  3. N

  4. P

  5. S

  6. Fe

  7. Ca

  8. Vg

  9. K



  1. Какова кислотность внутренней среды клетки

  1. НЕЙТРАЛЬНАЯ

  2. СЛАБОЩЕЛОЧНАЯ

  3. СЛАБОКИСЛАЯ

  1. Назовите химический элемент, который входит в состав белков, где принимает непосредственное участие в формировании третичной структуры, образуя прочные ковалентные связи между радикалами некоторых аминокислот



  1. H

  2. O

  3. N

  4. C

  5. S

  6. Fe

  7. Ca

  8. Mg

  9. K

  10. Na

  11. Zn

  12. P



  1. Назовите химический элемент, который входит в состав хлорофилла и является необходимым для сборки малой и большой субъединиц рибосом в единую структуру, активируя некоторые ферменты



  1. H

  2. O

  3. N

  4. C

  5. S

  6. Fe

  7. Ca

  8. Mg

  9. K

  10. Na

  11. Zn

  12. P



  1. Четыре химических элемента встречаются в клетке в наибольшем количестве. На их долю приходится 98% содержимого клетки. Укажите химический элемент, НЕ относящийся к ним:



  1. O

  2. C

  3. S

  4. N

  5. H



  1. Назовите химический элемент, который входит в состав нуклеиновых кислот и АТФ и принимает непосредственное участие в формировании макроэргических связей, энергия которых непосредственно используется в биохимических реакциях.



  1. Na

  2. Zn

  3. N

  4. C

  5. S

  6. Fe

  7. Ca

  8. Mg

  9. K

  10. P



  1. Назовите химический элемент, который входит в состав активизированной формы гормона инсулина и регуляторных белков, управляющих работой генов ДНК



  1. Fe

  2. Ca

  3. Mg

  4. K

  5. Na

  6. Zn

  7. P



  1. Вода обладает важными уникальными физическими свойствами, благодаря которым она выполняет присущие ей функции в живых организмах и биосфере. Укажите свойство, которое к их числу не относится.

  1. ВЫСОКАЯ УДЕЛЬНАЯ ТЕПЛОЕМКОСТЬ

  2. ВЫСОКАЯ УДЕЛЬНАЯ ТЕПЛОТА ПАРООБРАЗОВАНИЯ

  3. ВЫСОКАЯ РАСТВОРЯЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ

  4. ВЫСОКАЯ ПРОНИКАЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ

  1. Назовите жидкость, которая по солевому составу наиболее близка к плазме крови наземных позвоночных животных

  1. 0,9% раствор NaCl

  2. Морская вода

  3. Вода пресных водоемов

  1. Каково соотношение ионов натрия и калия в клетках животных и в окружающей их среде – межклеточной жидкости и в крови

  1. Натрия в клетке больше, чем снаружи, а калия, наоборот, больше снаружи, чем в клетке

  2. Натрия снаружи столько же, сколько калия внутри клетки

  3. Натрия внутри клетки меньше, чем снаружи, а калия , наоборот, больше в клетке, чем снаружи.

  1. Все ниже перечисленные катионы, кроме одного, входят в состав солей и являются наиболее важными для жизнедеятельности клетки катионами. Укажите «лишний» среди них катион



  1. Катион кальция

  2. Катион магния

  3. Катион натрия

  4. Катион калия

  5. Катион железа



( ответы:


1-2

2-2

3-4

4-7

5-2

6-2

7-4

8-2

9-7

10-4

11-2

12-5

13-8

14-3

15-10

16-6

17-4

18-2

19-3

20-5


Вопросы :

  1. Каковы особенности строения молекулы воды?

  2. Какими свойствами обладает вода?

  3. В чем заключается биологическая роль воды?

  4. Какие вещества называются гидрофильными? Гидрофобными?


Домашнее задание: стр. 85-88 УМК В.Б. Захаров, С.Г. Мамонтов, Н.И. Сонин «Общая биология» 10 класс, М.: Дрофа, 2010

Творческая группа готовит проект «Биологическая роль минеральных веществ для организма человека»



Добавить в свой блог или на сайт

Похожие:

Химический состав клетки. Неорганические вещества iconПлан-конспект урока «Неорганические вещества, входящие в состав клетки»
Цель урока: изучить химический состав клетки, выявить роль неорганических веществ

Химический состав клетки. Неорганические вещества iconЛекция №16. Физиология компонентов крови
Состоит на 90–95 из воды и на 8—10 из сухого остатка. В состав сухого остатка входят неорганические и органические вещества. К органическим...

Химический состав клетки. Неорганические вещества iconТест «Химический состав клетки» Уровень А
В клетках человека и животных в качестве строительного материала и источника энергии используются

Химический состав клетки. Неорганические вещества icon«Химический состав клетки». Вставьте подходящие по смыслу слова
Установите последовательность соподчинения уровней организации жизни, начиная с наименьшего

Химический состав клетки. Неорганические вещества iconБиоэлементами. Особенности химического состава клетки
Клетки сходны не только по строению, но и по химическому составу. Клетки всех живых организмов содержат хотя и неодинаковые, но сходные...

Химический состав клетки. Неорганические вещества iconТематический план практических занятий по дисциплине «химиЯ» подготовительного отделения бгму
Смеси и химические соединения. Атом. Химический символ. Химический элемент. Молекула. Кристалл. Простые и сложные вещества. Вещества...

Химический состав клетки. Неорганические вещества iconТематический план практических занятий по дисциплине «химиЯ» вечерних подготовительных курсов бгму
Смеси и химические соединения. Атом. Химический символ. Химический элемент. Молекула. Кристалл. Простые и сложные вещества. Вещества...

Химический состав клетки. Неорганические вещества iconМетодичка №47 : Фармация Физиология «жкт»
Такие пришедшие в негодность молекулы белков удаляются из клетки. Взамен синтезируются новые полноценные молекулы, в результате состав...

Химический состав клетки. Неорганические вещества iconЛабораторная работа № «Химический эквивалент»
Абсолютная и относительная атомные массы. Абсолютная и относительная молекулярные массы. Моль. Молярная масса. Качественный и количественный...

Химический состав клетки. Неорганические вещества iconПлан-конспект урока вещества органические и неорганические
Т. С. Сухова, А. Г. Драгомилов «Природоведение» для 5 класса. М., Вентана-Граф, 2010


Разместите кнопку на своём сайте:
lib.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©lib.convdocs.org 2012
обратиться к администрации
lib.convdocs.org
Главная страница