Презентация по теме: "Клетка"

Вещества клетки

Вода

Минеральные соли

• Неорганические
• Неорганические

Белки

Нуклеиновые кислоты

Углеводы

Липиды (жиры)

АТФ

• Органические
• Органические

Неорганические вещества клетки

Единство химического состава живой материи

• Макроэлементы (до 0,001%)

А) 98%(от всех макроэлементов)- O,H, N, C

Б)от 0,1 до 0,001%- K Mg Na Ca Fe S P Cl

• Микроэлементы (от 0,001 до 0,000001%)-

Ионы тяжелых металлов, входящих в состав ферментов, гормонов и др.- B Co Cu Mo Zn J Br и др.

• Ультрамикроэлементы ( менее 0,000001%)-

Их роль в организме не всегда установлена- U(уран) Au( золото) Hg (ртуть) Be(бериллий) Se (селен)

Биогенные элементы

• Биогенные элементы – химические элементы которые входят в состав клеток и выполняют биологические функции ( H, O, N, C, P, S)

Молекула серотонина, секретный код счастья

Содержание химических соединений в клетке

Химическое соединение

Содержание в клетке

Вода

75-85%

Белки

10-20%

Жиры

1-5%

Углеводы

0,2-2%

Нуклеиновые кислоты

1-2%

Неорганические вещества

1-1,5%

В живых организмах важную роль играют

три типа химических связей

1. Ионная связь, которая образуется тогда, когда атом отдает другому атому один из нескольких электронов.

2. Ковалентная связь, образующаяся при возникновении у двух атомов обобществленной пары электронов – по одному электрону от каждого атома.

3. Водородная связь, в образовании которой участвует водородный атом, соединенный с каким-нибудь другим атомом ковалентной полярной связью. В сравнении с ионной или ковалентной связью одиночная водородная связь – слабая. Она легко рвется, но множество таких связей способно породить силу, на которой в прямом смысле и «держится» все живое.

Вода

Вода – одно из самых распространенных веществ на Земле, она покрывает большую часть земной поверхности и входит в состав всех живых организмов.

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

• Это зависит от типа клеток

• и интенсивности обмена веществ.

Кости – 20%

В клетках эмбриона- 90-95%, в старых организмах – 60%

Нейрон – 85%

Зубная эмаль – 10%

Высокое содержание воды в клетке - важнейшее условие ее деятельности .

При 20% потери воды

наступает СМЕРТЬ!

При потере большей части воды многие

организмы гибнут, а ряд одноклеточных и даже

многоклеточных организмов временно утрачивают

все признаки жизни (анабиоз):

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

Строение молекулы воды

Вода состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода и при этом электронейтральна. Но электрический заряд внутри молекулы распределен неравномерно. Следовательно, частица воды – диполь.

Свойства воды довольно необычны и связаны с малыми размерами молекулы воды, с полярностью ее молекул и с их способностью соединяться друг с другом водородными связями.

Значение воды в клетке

• Вода – хороший растворитель

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

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

Продолжение. Значение воды в клетке

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

3. Метаболическая. Вода является средой для всех биохимических реакций в клетке.

а) реакции гидролиза

б) В процессе фотосинтеза вода является донором электронов и источником атомов водорода. Она же является источником свободного кислорода. Фотолиз воды – расщепление воды под действием света до Н+ и О2

Продолжение. Значение воды в клетке

4. Структурная.

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

Продолжение. Значение воды в клетке

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

Продолжение. Значение воды в клетке

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

Минеральные соли клетки

• Молекулы солей в водном растворе распадаются на катионы и анионы.

СОЛЬ

Диссоциация

Ионы

Сl - HCO 3 - HSO 4 -

Отрицательно заряженные

(анионы)

Положительно заряженные

(катионы)

К + Na + Ca 2+

Значение ионов солей

• Разность между количеством катионов и анионов на поверхности и внутри клетки обеспечивает возникновение потенциала действия, что лежит в основе возникновения нервного и мышечного возбуждения.
• Разностью концентрации ионов по разные стороны мембраны обусловлен активный перенос веществ через мембрану, а также преобразование энергии.

Продолжение. Значение ионов солей

• Сцепление клеток между собой ( Ca 2+ )
• Буферность клетки – способность поддерживать pH на постоянном уровне (7,0)
• Ионы некоторых металлов являются компонентами многих ферментов, гормонов и витаминов (Fe в состав гемоглобина крови, Zn – гормона инсулина, Mg – в состав хлорофилла)
• Соединения азота, фосфора, кальция и др. неорганические вещества используются для синтеза органических молекул (аминокислот, белков, нуклеиновых кислот и др.)

Углеводы

Молекулы состоят из мономера глюкозы

Макромолекулы полисахаридов, состоящие из множества молекул простых углеводов, называются

полисахаридами

Из молекул моносахаридов образуются сложные углеводы. Одни из них состоят только из двух молекул простых углеводов и называются

дисахаридами

Функция

Характеристика

Энергетическая

Запасающая

При окислении простых сахаров(в первую очередь глюкозы) организм получает основную часть необходимой энергии. При полном расщеплении 1г глюкозы высвобождается 17,6 кДж энергии

Структурная

Крахмал (у растений) и гликоген (у животных, грибов и бактерий) играют роль источника глюкозы, высвобождая ее по мере необходимости

(строительная)

Целлюлоза (у растений) и хитин (у грибов) придают прочность клеточным стенкам. Рибоза и дезоксирибоза входят в состав нуклеиновых кислот. Рибоза также входит в состав АТФ, ФАД, НАД, НАДФ

Рецепторная

Защитная

Функция узнавания клетками друг друга обеспечивается гликопротеинами, входящими в состав клеточных мембран. Утрата способности узнавать друг друга характерна для злокачественных опухолей

Хитин образует покровы (наружный скелет) тела членистоногих

Жиры Липиды

Жиры - группа нерастворимых в воде органических веществ

Большинство из них являются сложными эфирами трехатомного спирта глицерина и высших жирных кислот

Классификация липидов по химическому составу

Класс

Состав

Жиры

Сложные эфиры трехатомного спирта глицерина и трех молекул жирных кислот

Воски

Сложные эфиры многоатомных спиртов и жирных кислот

Фосфолипиды

Имеют в молекуле вместо остатка жирной кислоты остаток фосфорной кислоты

Стероиды

Не содержат жирных кислот и имеют особую структуру

Липопротеины

Соединения липидов с белками без образования ковалентных связей

Гликолипиды

Липиды, в которых, помимо остатка жирной кислоты, содержится одна или несколько молекул сахара

ФУНКЦИИ ЛИПИДОВ

Функции

Характеристика

Строительная

(структурная)

Фосфолипиды вместе с белками являются основой биологических мембран. Стероид холестерин – важный компонент клеточных мембран у животных. Липопротеины и гликолипиды входят в состав мембран клеток некоторых тканей. Воск входит в состав пчелиных сот.

Гормональная

(регуляторная)

Тестостерон стимулирует развитие полового аппарата и вторичных половых признаков у мужчин. Кортизон и кортикостерон влияют на обмен углеводов, белков, жиров, обеспечивая адаптацию организма к большим мышечным нагрузкам.

Энергетическая

При окислении 1г жирных кислот высвобождается 38,9 кДж энергии и синтезируется в два раза больше АТФ, чем при расщеплении такого же количества глюкозы. У позвоночных половина энергии, потребляемой в состоянии покоя, образуется за счет окисления жирных кислот.

Запасающая

В виде жиров хранится значительная часть энергетических запасов организма: твердые жиры у животных, жидкие жиры (масла) у растений. Кроме того, жиры служат источником воды( при сгорании 1г жира образуется 1,1г воды)

Защитная

Подкожный жир млекопитающих выступает в качестве термоизолятора (защита от охлаждений) и амортизатора (защита от механических воздействий). Воск покрывает эпидермис растений, кожу, перья, шерсть, волосы животных, предохраняя от смачивания.

Как устроен белок?

Белки –

это сложные высокомолекулярные природные соединения, построенные из аминокислот.

СТРОЕНИЕ АМИНОКИСЛОТ

В аминокислотах

выделяют

три функциональные

группы:

1.Аминогруппа

3.Радикал ( они разные

у всех аминокислот)

2.Карбоксильная группа

В состав белков входит 20 различных аминокислот ( их называют волшебными), их комбинация дает огромное многообразие белков.

ПЕПТИДНАЯ СВЯЗЬ

Пептидная связь — вид амидной связи,

возникающей при образовании белков в результате взаимодействия α-аминогруппы (—NH2) одной аминокислоты с α-карбоксильной группой (—СООН)

другой аминокислоты.

Свойства.

Размер белка может измеряться количеством аминокислот Самый большой из известных в настоящее время белков — титин. Это крупный эластичный белок, соединяющий миозин с линией Z .

Сравнительный размер белков. Слева направо: Антитело, гемоглобин, инсулин, аденилаткиназа и глютаминсинтетаза.

Денатурация.

Резкое изменение условий, например, нагревание или обработка белка кислотой или щёлочью приводит к потере четвертичной, третичной и вторичной структур белка, называемой денатурацией. Самый известный случай денатурации белка в быту — это приготовление куриного яйца

ОБРАТИМАЯ

НЕОБРАТИМАЯ

Если сохранена

Если первичная

первичная структура

Структура разрушена

Б Е Л К И

Сложные

могут включать:

- ионы металла (металлопротеиды)

-пигмент (хромопротеиды),

-комплексы с липидами (липопротеины),

-нуклеиновые кислоты(нуклеопротеиды),

-остаток фосфорной кислоты (фосфопротеиды),

-углевод (гликопротеины)

Простые

Состоят

только из

аминокислотных

остатков

Уровни структуры белка.

Первичная структура — последовательность аминокислот в полипептидной цепи.

Определяется и соответствует последовательности нуклеотидов в молекуле ДНК

Вторичная структура — локальное упорядочивание фрагмента полипептидной цепи, стабилизированное водородными связями и гидрофобными взаимодействиями.

Третичная структура — пространственное строение полипептидной цепи — взаимное расположение элементов вторичной структуры, стабилизированное взаимодействием между боковыми цепями аминокислотных остатков. В стабилизации третичной структуры принимают участие: ковалентные связи; ионные взаимодействия; водородные связи; гидрофобные взаимодействия.

Четверичная структура — субъединичная структура белка. Взаимное расположение нескольких полипептидных цепей в составе единого белкового комплекса.

Функции белков.

Функция

1. Строительная

Определение

Пример

Материал клетки

2. Транспортная

Кератин, коллагены

Переносят различные вещества

3. Защитная

4. Каталитическая

Обезвреживают защитные вещества

Гемоглобин

Ускоряют протекание химических реакций в организме

5. Двигательная

Иммуноглобулины

Ферменты

Выполняют все виды движений

6. Регуляторная

Миозин, актин

Регулируют обменные процессы

Гормоны

Нуклеиновые кислоты  

• природные высокомолекулярные органические соединения, обеспечивающие хранение и передачу наследственной информации в живых организмах.

Открыты в 1869 году   швейцарским биохимиком Фридрихом Мишером

Впервые обнаружены в ядре («нуклеус» - ядро)

Нуклеиновые кислоты

РНК-

рибонуклеиновая

кислота

ДНК – дезоксирибонуклеиновая

кислота

Информационная

Рибосомная РНК (р-РНК)

(и-РНК)

Транспортная

РНК (т-РНК)

ДНК –

дезоксирибонуклеиновая

кислота

Состав нуклеотида в ДНК

Правило Чаргаффа

Содержание А=Т

Содержание Г= Ц

Комплиментарность - это взаимное дополнение азотистых оснований в молекуле ДНК.

Комплиментарные структуры

подходят друг к другу как

«ключ с замком»

Модель ДНК

1953 г. – создание модели ДНК

РНК-

рибонуклеиновая

кислота

Состав нуклеотида в РНК

РНК – это одноцепочечная молекула

Виды РНК

1.Информационная РНК (и-РНК): перенос информации из ядра в цитоплазму клетки к месту синтеза белка

2. Транспортная РНК (т-РНК): перенос аминокислот к месту синтеза белка

3. Рибосомальная РНК (р-РНК): входят в состав рибосом, определяет их структуру.

Аденозинтрифосфорная кислота АТФ

Нуклеотид:

азотистое основание- аденин, углевод- рибоза ,

три остатка фосфорной кислоты

Под действием ферментов от молекулы АТФ отделяется один остаток фосфорной кислоты и выделяется большое количество энергии

Энергия расходуется на поддержание процессов жизнедеятельности клетки