20.15M

Категория:

Биология

Химические вещества клетки

Химические элементы в составе клеток живых
организмов
Макроэлементы
(>0,01%)
Микроэлементы
(0,01-0,000001%)
Ультрамикроэлементы
(<0,000001%)
O - Кислород
98%
C - Углерод
органогены
H - Водород
N - Азот
P - Фосфор
S - Сера
Кальций, калий, натрий, хлор,
магний, железо
I - Йод
F - Фтор
Cu - Медь
Zn - Цинк
Au - серебро
Ag - золото

4.

5.

Неорганические вещества
Ионы
Соли
Вода
Ионы – заряженные частицы ( K+, Cl- и т. д.)
Соли
• поддерживают в организме нужное кислотно-щелочное
равновесие
• нормализуют водно-солевой обмен
• являются участниками межклеточных и биохимических
процессов внутри человека
Биологическая жидкость рН
Кровь 7,4 ± 0,5
Слюна 6,36 - 6,85
Моча 4,8 - 7,5
Желудочный сок 0,9 - 1,1
Слёзы 7,4
Грудное молоко 6,6 - 6,9
Буферная система - это система, способная поддерживать
постоянное значение рН при разбавлении её водой и при
добавлении в неё определённых небольших количеств сильных
кислот и оснований.

6.

Ионы натрия, калия и хлора
Ионы калия, кальция, магния
Участвуют в формировании нервных
импульсов
Активируют ряд ферментов
Ионы кальция
•Участвуют в свертывании крови
•Участвуют в мышечном сокращении
•В составе извести являются
компонентами межклеточного вещества
костной ткани, раковин моллюсков и др.
Ионы магния
Входят в состав хлорофилла
Ионы железа Fe2+
Входят в состав гемоглобина
Ионы цинка
Входят в состав гормона поджелудочной
железы инсулина
Ионы иода
Входят в состав гормона щитовидной
железы тироксина
Анионы HPO24-, H2PO4-, HCO-3
Входят в состав буферных систем клетки,
которые поддерживают рН на
постоянном уровне
Анионы РО43-
Входят в состав ряда органических
веществ: нуклеотидов, фосфолипидов и
др.
Свертывание крови

7.

8.

Вода – важнейшее неорганическое
вещество клетки
Молекула воды
полярна
Большое количество
водородных связей
универсальный
растворитель
высокая
теплоемкость
в воде проходят все
химические реакции
участие в процессах
терморегуляции

9.

Функции воды
• представляет собой универсальный растворитель;
• является средой, в которой протекают биохимические реакции;
• определяет физиологические свойства клетки (упругость, объем);
• участвует в химических реакциях;
• поддерживает тепловое равновесие организма благодаря высокой теплоемкости и теплопроводности;
• является основным средством для транспорта веществ.
Вещества
Гидрофильные
(«любят воду»)
Гидрофобные
(«боятся воды»)
Молекулы полярные
Молекулы неполярные
Легко взаимодействуют с водой
Не взаимодействуют с водой
Растворяются в воде (смачиваются)
Не растворяются в воде (не смачиваются)
Соли, сахара, спирты и тд
Углеводороды, масло и тд

10.

Органические вещества клетки
1.
2.
3.
4.
5.
Белки
Жиры
Углеводы
Нуклеиновые кислоты
АТФ

11.

Полимеры
Белки
Нуклеиновые
кислоты
Углеводы
Аминокислота
Нуклеотид
Глюкоза

12.

Углеводы
• Полимеры. Мономеры – простые сахара, например, глюкоза
• Состоят из кислорода (О), углерода (С) и водорода (Н)
С6Н12О6
Моносахариды
Состоят из 1 молекулы
1) Глюкоза
1) Фруктоза
2) Рибоза / дезоксирибоза
(С6Н10О5)n, где n — количество мономерных звеньев.
Дисахариды
Состоят из 2 молекул
простых сахаров
1) Сахароза = глюкоза и фруктоза
2) Лактоза = глюкоза + галактоза
Растворимы в воде!
Полисахариды
Состоят из большого количества
молекул сахаров
1. Крахмал
2. Гликоген
3. Хитин
4. Целлюлоза
Не растворимы в воде!

13.

Крахмал состоит из разветвленных спирализованных молекул, образующих
запасные вещества в тканях растений (мономер – глюкоза)
Целлюлоза является важным структурным компонентом клеточных стенок
растений (мономер – глюкоза)
Целлюлоза нерастворима в воде и обладает высокой прочностью.
Хитин состоит из аминопроизводных глюкозы и входит в состав клеточных
стенок некоторых грибов и формирует наружный скелет членистоногих
животных. (мономер – N-ацетилглюкозамин)
Гликоген — запасное вещество животной клетки (мономер – глюкоза).

14.

15.

2. Резервная (гликоген, крахмал).
1. Энергетическая, 70-75%
всей энергии организм
получает за счет окисления
углеводов.
Функции углеводов:
5. Входят в состав НК (рибоза
и дезоксирибоза).
3. Структурная – входят в
состав клеточных стенок
(целлюлоза – у растений,
хитин – у грибов, муреин – у
бактерий).
4. Опорная (целлюлоза в
составе древесины, хитин в
составе панцирей
членистоногих).

16.

17.

Липиды
• Элементарный химический состав: атомы С, Н,О.
• Не являются полимерами! (какие органические соединения
являются полимерами?)
• нерастворимы в воде (то есть как их можно назвать?), но хорошо
растворяются в органических растворителях: эфире, ацетоне,
хлороформе и других.
• Это: воски, жёлчные кислоты, холестерин, некоторые гормоны
(стероидные), витамины К, Д, Е, А.
Адипоцит

18.

19.

Функции липидов:
• энергетическая - при окислении липиды обеспечивают 25-30% всей энергии, необходимой
организму.
• теплоизоляционная (у кита слой подкожного жира достигает 1 м, у других млекопитающих
имеется «бурый» жир, богатый митохондриями и железосодержащим белком);
• источник метаболической (эндогенной) воды для многих пустынных животных – песчанок,
тушканчиков, верблюдов (1 г жира = 1,1 мл воды)
• структурная - фосфолипиды образуют все мембранные структуры в клетке
• резервная - жир накапливается в семенах многих растений, в жировой ткани у животных в
подкожной жировой клетчатке у млекопитающих или жировом теле у насекомых.
• регуляторная - некоторые липиды являются предшественниками ряда витаминов (А. D, Е, К) и
гормонов, например, гормоны коры надпочечников и половых желез.
• механическая защита - околопочечная капсула, жировая подушка около глаз.
• восковой налет на листьях растений предохраняет от избыточного испарения, иссушения,
воздействия низких температур и солнечных лучей. Триглицериды и воски образуют также
водоотталкивающую пленку на коже, перьях, шерсти.

20.

Функции липидов:
• структурная - фосфолипиды образуют все мембранные структуры в клетке

21.

Белки
Белки – природные полимеры, молекулы которых состоят из
остатков аминокислот, соединенных пептидной связью
Состав белка.
Углерод – 54%,
кислород – 23%,
азот – 17%,
водород – 6-7%,
а также сера, фосфор, магний, марганец.
Работа
Букатого
Максима
Схематическоое строение аминокислоты

22.

Аминокислоты, участвующие
в создании белков.

23.

Строение белковой макромолекулы
Пептидная связь – это связь между аминогруппой одной аминокислоты и карбоксильной
группой другой аминокислоты
• Соединяясь, аминокислоты образуют пептиды
• Длинные пептиды – это белки

24.

25.

26.

27.

28.

Нуклеиновые кислоты
Мономер - нуклеотид
Строение нуклеотида
ДНК
РНК

29.

30.

Правила Чаргаффа:
А +
Г = Т +
А
=
Т
Г = Ц
Ц

31.

Правило Чаргаффа
Дана цепь ДНК: ЦТГ–ЦГТ–ТАЦ–ЦАА.
Чтобы определить количество (%) нуклеотидов в этом гене, необходимо, используя принцип
комплементарности (А–Т, Г–Ц), достроить вторую цепь ДНК:
2-я цепь ДНК: ГАЦ–ГЦА–АТГ–ГТТ
Находим количество нуклеотидов (нтд): в двух цепях – 24 нтд, из них А = 6. Составляем пропорцию:
24 нтд – 100%
6 нтд – х%
х = (6x100) : 24 = 25%
По правилу Чаргаффа количество аденина в молекуле ДНК равно количеству тимина, а количество
гуанина равно количеству цитозина. Поэтому:
Т = А = 25%
Т + А = 50%, следовательно
Ц + Г = 100% – 50% = 50%.
Ц = Г = 25%.
Молекула ДНК всегда двухцепочечная, ее длина равна длине одной цепи. Длина каждого нуклеотида
составляет 0,34 нм, следовательно:
12 нтд x 0,34 = 4,08 нм.

32.

33.

34.

Виды РНК и их роль в клетке
Информационная РНК (иРНК)
Считывает информацию с
участка ДНК о первичной
структуре белка и несет эту
информацию к рибосомам
Рибосомальная РНК (рРНК)
Транспортная РНК (тРНК)
Входит в состав рибосом
Переносит аминокислоты к
месту синтеза белка

35.

36.

АТФ – аденозинтрифосфорная кислота
Аденин
• Аденозинтрифосфорная кислота (АТФ)
является универсальным
аккумулятором и переносчиком энергии
в клетке.
Макроэргические связи
• представляет собой нуклеотид: аденин +
рибоза + 3 остатка фосфорной кислоты.
• Фосфатные группы соединены между
собой последовательно
(макроэргическими) связями (в формуле
обозначены символом ~)
Рибоза
3 фосфатные группы
Аденозин
Аденозин монофосфат (АМФ)
Аденозин дифосфат (АДФ)
Аденозин трифосфат (АТФ)

37.

АТФ – универсальный источник энергии

38.

Витамины
• необходимы в малых количествах для нормальной жизнедеятельности живых организмов.
• не используются в качестве источника энергии или строительного материала.
• Некоторые витамины организмы могут синтезировать сами (например, бактерии способны
синтезировать практически все витамины), другие витамины поступают в организм с
пищей.
• В основу современной классификации витаминов положена их способность растворяться в
воде и жирах (они делятся на две группы: водорастворимые (B1, B2, B5, B6, B12, PP, C)
и жирорастворимые (A, D, E, K)).
• Витамины участвуют практически во всех биохимических и физиологических процессах,
составляющих в совокупности обмен веществ. Как недостаток, так и избыток витаминов
может привести к серьезным нарушениям многих физиологических функций в организме.

English Русский Правила