Презентация Химический состав клетки

Химический состав клетки.

Содержание.

• Содержание химических элементов
• Неорганические соединения.
• Органические соединения.
• Генетический код.
• Задачи.

выход

Неорганические соединения

• Вода
• Минеральные вещества

Содержание воды в разных клетках организма:

• В молодом организме человека и животного – 80 % от массы клетки;
• В клетках старого организма – 60 %;
• В головном мозге – 85%;
• В клетках эмали зубов –10 -15 %.
• При потере 20% воды у человека наступает смерть .

Вода.

• Особенности строения
• Свойства воды
• Функции

Особенности строения молекулы воды

Строение молекулы

диполь

+

Н+

Н+

-

О--

Образование водородной связи

+

Н

+

- -

+

Н

О

Н

- -

+

- -

О

О

Н

+

+

Н

Н

+

Н

- -

О

Гидрофильные вещества

Гидрофобныевещества

+

Н

Свойства и значение воды.

Свойства воды

Роль воды в жизнедеятельности клеток

1.

2.

3.

4.

5.

Физические свойства воды и их значения для биологических процессов различных уровней

• Высокая теплоемкость и теплопроводность
• Прозрачность в видимом участке спектра
• Практическая полная несжимаемость
• Подвижность молекул и вязкость
• Хороший растворитель
• Оптимальная для биосистем значение силы поверхностного натяжения
• Расширение при замерзании

Высокая теплоемкость и теплопроводность

• идеальная жидкость для поддержания теплового равновесия организма –

для термостабильности

• круговорот воды в природе -

один из элементов формирования погоды и клима та в целом.

Прозрачность в видимом участке спектра

• возможность фотосинтеза на небольшой глубине и, следовательно, возможность существования связанных с ним пищевых цепей

Практическая полная несжимаемость

• благодаря силам межмолекулярного сцепления поддерживается форма организмов (тургорное давление, гидростатический скелет, амниотическая жидкость).

Подвижность молекул

• вследствие слабости водородных связей возможно проявление осмоса

Вязкость

• благодаря наличию водородных связей вода обладает смазывающими свойствами (синовиальная жидкость в суставах, плевральная жидкость).

Благодаря полярности молекул:

• самый распространенный в природе растворитель,
• среда протекания многих химических реакций в организме,
• образует гидратационную оболочку вокруг макромолекул (является дисперсионной средой в коллоидной системе цитоплазмы).

Оптимальная для биосистем значение силы поверхностного натяжения

• водные растворы являются средством передвижения веществ в организме, которое определяется силами межмолекулярного сцепления.

Расширение при замерзании

• лед легче воды, он образуется на поверхности водоемов и выполняет функцию теплоизоляции – защищает от холода находящиеся в воде организмы

Функции воды

• Универсальный растворитель
• Выполняет функцию терморегуляции в живых организмах
• Обеспечивает гидролиз, окисление высокомолекулярных орг. соединений (белков, углеводов, жиров)
• Является осморегулятором
• Обеспечивает перенос и выделение определённых веществ из клетки в клетку

Задания.

• В ясный весенний день температура воздуха + 10 С, влажность 80%. Будут ли ночные заморозки?

• Почему одни вещества растворяются в воде, а другие - нет?

Минеральные вещества.

• Макроэлементы.
• Микроэлементы.
• Ультрамикроэлементы.
• Функции.
• Минеральные соли
• Задания

Макроэлементы.

• Кислород – 65-75 %,
• Углерод - 15 -18 %,
• Водород - 8 -10 %,
• Азот - 1,5 -3 %
• Фосфор – 0,2 -1 % магний –0,02- 0,03%
• Сера – 0,15 -0,2% железо – 0,01-0,015%
• Хлор – 0,05%-0,1% натрий – 0,02-0,03 %
• Калий – 0,15 -0,4 %,
• Кальций -0,04 – 2 %

98 %

Биогенные элементы

• Азот
• Водород
• Кислород
• Углерод
• Сера
• Фосфор.

Микроэлементы.

• Медь
• Цинк
• Кобальт
• Марганец
• Йод
• Фтор
• Никель и др.

от 0,001 до 0,000001 %

Ультрамикроэлементы.

• Бор
• Бром
• Серебро
• Золото
• Селен
• Мышьяк и др.

Менее 0,000001 %

Особенности строения минеральных солей

• а)в диссоциированном состоянии в виде катионов: К+, Na+, Ca++, Mg++

в виде анионов: H 2 PO 4 -, Cl-, HCO 3 -, HPO 4 --

• б) в связанном с органическими веществами состоянии обеспечивают многие функции

Функции минеральных солей

Влияют на:

• Кислотно –щелочное равновесие(буферность) в организме
• Осмотическое давление, поступление воды в клетку.

В связанном с органическими веществами состоянии

обеспечивают многие функции:

• Железо участвует в построении молекулы гемоглобина;
• Магний входит в состав хлорофилла;
• Медь входит в состав многих окислительных ферментов;
• Йод содержится в составе молекул тироксина;
• Натрий и калий обеспечивают электрический заряд на мембранах нервных волокон;
• Кобальт входит в состав витамина В12 и т.д.

Задания

• Какие химические элементы, содержащиеся в клетке, являются органогенами? Почему?
• Какие химические элементы преобладают в живой, а какие - в неживой природе?
• Какую роль в клетке играет фосфорная кислота?
• Какое химическое соединение необходимо для поддержания осмотического давления в клетке?
• Каково значение калия в жизнедеятельности клетки?

Органические соединения .

• Углеводы - 0,2 -2,0 % сух. вещ. кл.
• Белки - 10 -20% сух. вещ. кл.
• Жиры – 1 -5 % сух. вещ. кл.
• Нуклеиновые кислоты – 1-2 %
• АТФ
• Ферменты.
• Алкалоиды
• Низкомолекулярные органические вещества ( НМВ) - 0,1 -0,5 %
• Тест.

Углеводы

органические вещества, состоящие из атомов углерода, водорода и кислорода (водород и кислород находятся в них, как правило, в таком же соотношении, как и в молекуле воды)

С n ( н 2 о) m

• Виды углеводов
• Сравнение классов углеводов
• Функции
• Задания

Углеводы

моносахариды

Дисахариды-

олигосахариды

полисахариды

• Крахмал
• Гликоген
• Декстрины
• Целлюлоза
• ХИТИН
• МУРЕИН…

• Триозы
• Тетрозы (С 4 Н 8 О 4 )
• Пентозы (С 5 Н 10 О 5 )
• Гексозы (С 6 Н 12 О 6 )

• Сахароза
• Мальтоза
• Лактоза
• …

Гексозы

• Фруктоза
• Глюкоза
• Галактоза

С 6 Н 12 О 6

Молекула глюкозы

СН 2 ОН

СН 2 ОН

ОН

С

О

Н

О

С

Н

Н

Н

С

Н

С

С

ОН

С

Н

ОН

Н

Н

С

С

ОН

НО

С

С

НО

Н

ОН

Н

ОН

β -форма глюкозы

α -форма глюкозы

Пентозы – С 5 Н 10 О 4

О

ОН

НОН 2 С

О

ОН

НОН 2 С

Н

Н

Н

Н

Н

Н

Н

Н

НО

ОН

НО

Н

рибоза

дезоксирибоза

Олигосахариды

Сложные углеводы, содержащие от 2

до 10 моносахаридных остатков.

Лактоза -

Молочный сахар.

Состоит из

глюкозы и

галактозы

Мальтоза -

Сахароза -

Солодовый сахар.

Состоит из двух

молекул глюкозы.

Свекловичный

сахар.

Состоит из

глюкозы

и фруктозы

Гликоген (С 6 Н 10 О 5 ) n

Крахмал

(С 6 Н 10 О 5 ) n

О

О

Сравнение классов углеводов

Признак

Моносахарид

Состав

Олигосахариды

Одна молекула С n (H 2 O) n

Пути образо-вания

Полисахариды

Определенное количество остатков молекул моносахаридов, соединенных ковалентными связями.

1.Фотосинтез

2. Гидролиз олиго и полисахаридов

3. В процессе метаболизма разных веществ

Неопределенно большое количество остатков молекул моносахаридов.

Ферментативная полимеризация моносахаридов или ферментативный гидролиз полисахаридов

Ферментативная полимеризация моно - и олигосахаридов

Признак

Моносахарид

Продукт гидролиза

Молеку -лярная масса

Не гидролизуются

Олигосахариды

Определенная

Раствори -мость в воде

Моносахариды

Полисахариды

Моносахариды

В основном растворимы

Вкус

Определенная

Не определенная

Многие имеют сладкий вкус

Признаки классификации

В основном растворимы

По числу атомов углерода

Нерастворимы или образуют коллоидные растворы

Многие имеют сладкий вкус

Не имеют сладкого вкуса

По числу остатков моносахаридов, входящих в состав молекулы

Различным образом

Биологические функции углеводов

углеводы

свойства

• Моносахариды:

биологические функции

Глюкоза

Дезоксирибоза

рибоза

• Дисахариды:

Сахароза

мальтоза

3. Полисахариды:

Крахмал

Гликоген

Целлюлоза.

Функции углеводов

• Энергетическая . Окисление 1г. = 17,6кДж.
• Структурная . Целлюлоза образует стенки растительных клеток, хитин- скелет членистоногих, муреин – стенки клеток бактерии.
• Запасающая. Гликоген резервный полисахарид у человека, грибов. Крахмал – у растений.
• Защитная . Моносахара входят в состав витаминов, нуклеиновых кислот, ферментов.
• Метаболическая . Глюкоза, крахмал, гликоген участвуют в процессах метаболизма клетки.

Функции углеводов

функции

углеводов

?

?

?

?

?

Жиры

R

C ООН

• Химическое строение
• Классификация липидов
• Функции
• Задания

О

Химическое строение жиров

Трёхатомный спирт (глицерин)

ВЖК

Задания.

• Почему все углеводы при расщеплении дают глюкозу?
• Почему запасными веществами являются и в состав клеточных структур входят именно ВМВ?

Классификация липидов

Липиды

Жиры

Липоиды

Фосфо-

липиды

воски

Свинголипиды

Соединения

с вещ. др.

классов

Простые

липиды

Липо-

протеины

Стероиды

Глико –

липиды

Терпены

Жиро-

растворимые

витамины

Функции жиров

• Энергетическая . 1г. даёт 38,9 кДж
• Резервная - источник метаболической воды (1г жира даёт 105г воды)
• Строительная
• Регуляторная
• Защитная

Задания.

Функции липидов

Функции

жиров

?

?

?

?

липиды

Жиры воска фосфолипиды стероиды

? ? ? ?

Укажите местонахождения этих липидов.

Проверочный тест.

• В каких клетках содержится больше углеводов?

а)в растительных; б) в животных; г) одинаково.

• Какими свойствами обладают полисахариды?

а) хорошо растворимы в воде, сладкие на вкус;

б) плохо растворимы в воде, сладкие на вкус;

в) теряют сладкий вкус и способность растворяться в воде.

3. Основные биологические функции углеводов:

а) защитная; б) энергетическая и строительная;

в) энергетическая и защитная.

4 . Какое свойство липидов лежит в основе энергетической функции?

а) гидрофобность; б) плохая теплопроводность; в)окисление жиров.

5. Как точно можно узнать глюкозу и крахмал?

а) по запаху; б) по растворимости в воде; в) по цвету.

• Жизнь – есть способ существования белковых тел, существенным моментом которого является постоянный обмен веществ с окружающей их внешней природой… причем при прекращении обмена веществ прекращается и сама жизнь, что приводит к разложению белка…»

Ф. Энгельс.

Белки

Азотсодержащие орг. соединения,

состоящие из аминокислот, соединённых

с помощью пептидных связей и имеющие

сложную структурную организацию.

• Химический состав
• Строение
• Свойства белков
• Функции

аминокислоты

Незаменимые-

в организме не

синтезируются.

Заменимые –

синтезируются

в организме.

NH 2 - HC – COOH

R

Химический состав белка

Структуры белка

Первичная структура-

Пептидная связь

Вторичная структура-

Водородные связи

Третичная структура-

- S - S -(дисульфидные

связи)

Четвертичная структура

Свойства белков:

• Денатурация.
• Ренатурация.
• Видовая специфичность.
• Белковая индивидуальность организма.

Денатурация белка

Функции белков

• Защитная (антитела, глобулины)
• Строительная. Входят в состав всех клеточных мембран.
• Транспортная (гемоглобин).
• Каталитическая (ферменты).
• Двигательная (коллаген, актин, миозин).
• Регуляторная ( инсулин, гормон роста).
• Запасная или питательная ( казеин, альбумин, ).
• Энергетическая ( источник энергии = 17, 6 кдж.
• Токсическая ( яд змей, грибов, насекомых, ).
• Сигнальная (молекулы белков, встроенных в мембрану).

Строение белковой молекулы.

структура

Тип связи

Первичная

Графическое изображение

Вторичная

Харак- ка структуры

Третичная

четвертичная

ЗАДАНИЯ

• ПОЧЕМУ ИЗ СВАРЕННОГО ЯЙЦА НЕ ПОЯВИТСЯ ЦЫПЛЕНОК?

• ПОЧЕМУ ДЛЯ ЧЕЛОВЕКА ОПАСНО ПОВЫШЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ДО 38 С И ВЫШЕ?

• МОГУТ ЛИ ОДНИ И ТЕ ЖЕ БЕЛКИ ВЫПОЛНЯТЬ РАЗНЫЕ ФУНКЦИИ?

Нуклеиновые кислоты

от латинского "nucleus" - ядро -

природные высокомолекулярные соединения,

обеспечивающие хранение и передачу

наследственной (генетической) информации в

живых организмах.

Нуклеиновые кислоты

ДНК

РНК

Молекула ДНК

Нуклеотид- дезоксирибонуклеиновой кислоты.

ОН

А. О.

НО

О

Н 2 С

О

Р

Н

Н

О

Азотистое основание .

.

Н

Н

НО

Н

Остаток фосфорной кислоты

Дезоксирибоза

Комплементарность

Репликация ДНК

3

2

1

Рибонуклеиновая кислота. Нуклеотид.

ОН

А. О.

НО

Н 2 С

О

Р

О

Н

Н

О

Азотистое основание.

Н

Н

НО

ОН

Остаток фосфорной кислоты

Рибоза

Виды РНК.

• Рибосомная РНК ( рРНК) – в комплексе с белками образует рибосомы, на которых происходит синтез белка.
• Информационная ( матричная) ( иРНК) – программирует синтез белков в клетке. Она осуществляет передачу кода ДНК к месту синтеза белка.
• Транспортная РНК ( тРНК) – доставляет аминокислоты к месту синтеза белка и определяет точную ориентацию аминокислоты в рибосоме.

Молекула т-РНК

1 петля - акцепторная. Присоединяются аминокислоты.

2 петля- антикодоновая. В процессе трансляции узнает кодон в иРНК.

3 и 4 петли – боковые .

Задания

• Впишите в схему названия компонентов нуклеотидов РНК и ДНК.

?

?

?

ДНК

? ? ? ?

?

?

?

РНК

? ? ? ?

Нуклеиновые кислоты

признаки

днк

Нахождение в клетке

рнк

Нахождение в ядре

Состав нуклеотида

Строение макромолекулы

Свойства

Функции

Нуклеиновые кислоты

ДНК

Признаки

РНК

Ядро, митохондрии, хлоропласты

Ядро, митохондрии, рибосомы, хлоропласты

Нахождение в клетке

Нахождение в ядре

Хромосомы

Ядрышко

АДЕНИН, УРАЦИЛ, ГУАНИН, ЦИТОЗИН;

РИБОЗА;ОСТАТОК ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ.

АДЕНИН, ТИМИН, ГУАНИН, ЦИТОЗИН;

ДЕЗОКСИРИБОЗА;

ОСТАТОК ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ.

СОСТАВ НУКЛЕОТИДА

Строение макромоколекулы

Одинарная полинуклеотидная цепочка (кроме вирусов)

Двойная свёрнутая правозакрученная спираль

свойства

Способна к самоудвоению по принципу комплементар-ности: А-Т; Т-А;

Г-Ц; Ц-Г. Стабильна .

функции

Не способна к самоудвоению. Лабильна.

Химическая основа гена. Хранение и передача наследственной информации о структуре белков.

иРНК( мРНК)определяет порядок расположения аминокислоты в белке;

тРНК –подносит аминокислоты к месту синтеза белка –рибосомам;

рРНК- определяет структуру рибосом.

АДЕНОЗИН ТРИФОСФОРНАЯ КИСЛОТА.

СОСТАВ :

1. ТРИ ОСТАТКА

ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ.

2. РИБОЗА.

3. ОСТАТОК АДЕНИНА.

ФУНКЦИЯ :

• АТФ играет центральную роль в энергетическом обмене клетки.
• АТФ играет центральную роль в энергетическом обмене клетки.

• Является непосредственным источнико м энергообеспечения любой клеточной функции.
• Является непосредственным источнико м энергообеспечения любой клеточной функции.

Ферменты – биологические катализаторы .

ферменты

О днокомпонентные двукомпонентные

( состоят только из белка) (из белка и небелкового компонента)

металл органического

витамина

Особенности ферментов .

• высокоспецифичны , связываются только со своими субстратами.
• Форма и химическое строение активного центра таковы, что с ним могут связываться только определенные субстраты.
• Активность фермента зависит от различных факторов: рН раствора, температуры.

Значение ферментов.

1. Используют в медицине для обработки ран, при лечении болезни глаз, кожных заболевании, ожогов, в урологии, при истощении, ожирении;

2. При производстве антибиотиков, виноделии, хлебопечении, синтезе витаминов.

Задания.

1.Как Вы понимаете выражение: « Все ферменты – белки, но не все белки – ферменты»?

2.Ферменты активны лишь при определенной температуре. Объясните, почему?

1. Дан фрагмент цепочки ДНК:

… А-Г-Ц-Г-Ц-Т-А-Г-Т-А-Ц-Г-Ц…

Достройте вторую цепочку.

2. В молекуле ДНК цитозиновых нуклеотидов насчитывается 46 % от общего числа нуклеотидов. Определите количество гуаниновых и адениновых нуклеотидов.

3. Фрагмент одной из цепочек молекулы ДНК имеет такую последовательность нуклеотидов:

… Г-Т-Ц-А-А-Т-Т-Т-Г-Ц-А-Г-Ц-Г-А-Т …

Постройте вторую цепочку ДНК, молекулы информационной и транспортной РНК.

4. В молекуле ДНК обнаружено 880 гуаниновых нуклеотидов, которые составляют 22 % от общего количества нуклеоти-дов этой ДНК. Определите: а) длину ДНК;б) сколько содержится других нуклеотидов ( по отдельности) в этой молекуле ДНК ?

5 . Укажите порядок нуклеотидов в цепочке ДНК, образующейся путем самокопирования цепочки:

… Ц- А- Ц- Ц- Г- Т- А- А- Ц- Г- Г- А- Т- Ц-…

Какова длина полученной цепочки ДНК и её масса?

6. На фрагменте одной цепи ДНК нуклеотиды расположены в последовательности :

А-А-Г-Т-Ц-Т-А-Ц-Г-Т-А-Т.

1. Нарисуйте схему структуры двухцепочечной ДНК .

2. Какова длина ( в нм) этого фрагмента ДНК?

3. Сколько ( в %) содержится нуклеотидов в ДНК?

7. Укажите порядок нуклеотидов в цепочке ДНК, образующейся путем самокопирования цепочки:

Ц-А-Ц-Ц-Г-Т-А-А-Ц-Г-Г-А-Т-Ц…

Какова длина полученной цепочки ДНК и её масса ?

8. Даны фрагменты одной цепи молекулы ДНК:

а) Т-А-Т-Ц-Г-Т-Г-Г-А-А-Ц. в) А-Г-Ц-Ц-Г-Г-Г-А-А-Т-Т-А.

б) Г-Ц-Г-А-Т-А-А-Г-Ц-Ц-Г-А-Т. г) Ц-А-А-А-Т-Т-Г-Г-А-Ц-Г-Г-Г .

Определите в каждой задаче:а)содержание (в %) каждого вида нуклеотидов; б) длину ДНК; в) структуру II цепи.

9. Цепь ДНК содержит: а) 600 Адениновых нуклеотидов, что составляет 12,5 %. Найти:а)Т,Г,Ц всего и в %;б) длину ДНК.

б) 300 цитозиновых нуклеотидов, что составляет 15 %. Найти: а) Г,Т,А всего и в %. б) длину ДНК.

10. Укажите порядок нуклеотидов в цепочке ДНК, образующийся путем самокопирования цепочки:

Ц –А –Ц –Ц –Г –Т –А – А –Ц -Г-А –Т -Ц-…

Какова длина полученной цепи ДНК и её масса?

Найдите соответствие по месту образования этих углеводов :

• Сахар
• Целлюлоза
• Хитин
• Глюкоза
• Фруктоза
• Крахмал
• Муреин

Запасное вещество клубней картофеля; накапливается в плодах винограда; составная часть клеточной стенки растительной клетки; запасной углевод, откладывающийся в печени; образует наружный скелет членистоногих; входит в состав клеточной стенки бактерии.