Химический состав клетки. Основные биополимерные молекулы живой материи

1. Презентация

Тема : «Химический состав клетки.
Основные биополимерные молекулы живой
материи».
11 класс.

2. Химический состав клетки

Различия живой и неживой природы
Неорганические вещества в клетке
Макроэлементы
Микроэлементы
Ультрамикроэлементы
Соли
Вода
Органические вещества в клетке
Белки
Нуклеиновые кислоты
Углеводы
Липиды
ВЫВОД

3. Основные различия живой и неживой природы.

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.
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.

4. Неорганические вещества в клетке.

Большая часть неорганических веществ находится в клетке
в виде солей – серной, соляной, фосфорной и других
кислот. Минеральные соли играют важную роль в развитии
живых организмов. Их недостаток или избыток может
привести к гибели организма. Соли могут находиться в
клетке либо в виде ионов, либо в твердом состоянии.
Калиевые, магниевые, натриевые соли в комплексе с
белками входят в состав цитоплазмы клеток, они
определяют кислотно-щелочное состояние цитоплазмы и
плазмы крови. Возбудимость нервной, мышечной тканей,
активность ферментов, ряд других важных процессов,
протекающих в клетке, находятся в зависимости от
концентрации тех или иных ионов различных солей.
Поэтому в клетке в норме поддерживается строго
определенный качественный и количественный состав
солей.

5. Макроэлементы

около 98 % массы составляют всего четыре элемента. Это
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.
в сравнительно больших количествах (десятых и сотых
долях процента) находятся в клетке кальций, калий,
кремний, фосфор, магний, сера, хлор, натрий, алюминий,
железо. они вместе с первыми четырьмя (О, С, Н и N)
составляют группу макроэлементов

6. Макроэлементы

кислород
Азот
кальций
магний
сера
железо
Углерод
Водород
калий
кремний
фосфор
хлор
натрий
алюминий

7. Микроэлементы

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 %.

8. Микроэлементы

цинк
фтор
бор
хром
кобальт
никель
йод
серебро
медь
литий,

9. Ультрамикроэлементы

И, наконец, третью группу составляют – золото,
ртуть, радий и некоторые другие элементы,
присутствующие в клетках в миллионных долях
процента.
Золото
ртуть
радий

10. Соли

От солей в значительной мере зависят
поступление воды в клетку и буферные свойства
клеток и тканей. Клеточные мембраны
проницаемы для молекул воды и непроницаемы
для крупных молекул и ионов. Если в среде
содержание воды более высокое, чем в клетке, то
выравнивание концентрации воды между
клеткой и средой происходит путем
проникновения воды из среды в клетку. На этом
свойстве, например, основано всасывание воды
корнями растений.
Таким образом, в клетке, так же как и в
организме в целом, наблюдается четкая
взаимосвязь между различными неорганическими
соединениями.

11. Вода

– самое простое химическое соединение,
входящее в состав живых организмов. По
количественному содержанию в клетке она
занимает первое место – на ее долю в среднем
приходится приблизительно 75–80%. В
различных клетках содержание воды может
сильно варьироваться.
Вода находится в клетках в двух состояниях –
связанном и свободном.

12. Связанная вода

4–5% воды находится в связанном с молекулами
белка состоянии. Это так называемая сольватная
вода, которая образует оболочки вокруг
белковых молекул, изолируя их друг от друга и
препятствуя их агрегации. Сольватная вода по
своим химическим и физическим свойствам
отличается от свободной воды. Так, например,
она не растворяет солей, а замерзает при
температуре, близкой к –40°С.

13. Свободная вода

95% воды находится в свободном состоянии. Эта
вода выполняет следующие функции:
играет роль растворителя химических веществ;
является средой, в которой протекают жизненно важные
химические реакции;
включается в качестве активного компонента в некоторые
ферментативные реакции;
осуществляет приток веществ в клетку и удаление продуктов
жизнедеятельности из нее;
определяет тургорное давление клетки;
обеспечивает незначительные колебания температуры внутри
клетки и равномерное распределение тепла по клетке и во всем
организме.
межтканевые жидкости, состоящие преимущественно из воды,
смачивают покровы там, где происходит трение одного органа
о поверхность другого.
О большой роли воды свидетельствует четкая связь между
интенсивностью обмена веществ и содержанием воды в органах
и тканях.

14. Два основных свойства воды

Два свойства воды – способность образовывать
водородные связи и обратимая ионизация –
оказываются весьма существенными для протекания
внутриклеточных процессов.

15. Органические вещества в клетке

На долю органических веществ приходится от 20 до 30 %
массы клетки. В основном органические вещества
представлены биополимерами, молекулы которых имеют
большие размеры и состоят из многократно
повторяющихся элементарных единиц – мономеров.
Наиболее важная биологическая роль принадлежит таким
веществам как белки, нуклеиновые кислоты, углеводы,
липиды, гормоны, АТФ, витамины и др.
Практически все процессы в живых организмах связаны с
функционированием белков и нуклеиновых кислот. Это
самые крупные и сложные молекулы в клетке, являющиеся
нерегулярными полимерами, т.е. молекулами, функции
которых существенно определяются числом, составом и
порядком расположения входящих в них мономеров.

16. Белки

На долю белков приходится не менее половины
сухой массы животной клетки. В живых
организмах они выполняют самые
разнообразные функции (строительную,
каталитическую, запасающую, транспортную,
двигательную, энергетическую, регуляторную,
защитную) и служат теми молекулярными
инструментами, с помощью которых реализуется
генетическая информация.

17.

18.

19.

20.

21. Нуклеиновые кислоты

В 1868–1870 гг. швейцарский биохимик Фридрих Мишер, изучая
ядра клеток гноя, открыл новую группу химических соединений,
которую назвал «нуклеины». Эти новшества обладали кислотными
свойствами и содержали большое количество углерода,
водорода, кислорода, азота и фосфора. Это и были нуклеиновые
кислоты – самые крупные биополимеры.
Несмотря на относительно невысокое по сравнению с белками
содержание, нуклеиновые кислоты играют центральную роль в
клетке, поскольку их функции связаны с хранением и передачей
генетической информации. Нуклеиновые кислоты – это линейные
нерегулярные полимеры.
Существуют два типа нуклеиновых кислот, отличающихся
химическим строением и биологическими свойствами. Это ДНК –
дезоксирибонуклеиновые кислоты и РНК – рибонуклеиновые
кислоты.
1) остатка фосфорной кислоты,
2) пятиуглеродного моносахарида в циклической форме –
рибозы или дезоксирибозы,
3) азотистого основания.

22.

Углеводы (сахариды) — общее название
обширного класса природных органических
соединений. Название происходит от слов
«уголь» и «вода». Причиной этого является то,
что первые из известных науке углеводов
описывались брутто-формулой Cx(H2O)y,
формально являясь соединениями углерода и
воды.

23. Простые углеводы

Простые Моносахариды – в зависимости от числа
атомов углерода в молекуле моносахаридов различают:
триозы(3с), тетрозы(4с), пентозы(5с), гексозы(6с),
гептозы(7с). В природе наиболее широко
распространены пентозы и гексозы. Важнейшие из
пентоз – дезоксирибоза и рибоза входящие в состав
ДНК, РНК, АТФ, из гексоз наиболее распространены
глюкоза, фруктоза и галактоза (общая формула СНО).
Моносахариды могут быть представлены в виде а- и визомеров. Молекулы крахмала состоят из остатков аглюкозы, целлюлозы – из остатков в-глюкозы.
Дезоксирибоза (СНО) отличается от рибозы (С Н О)
тем, что при втором атоме углерода имеет атом
водорода, а не гидроксильную группу, как у рибозы.

24. Сложные углеводы

Сложными называются углеводы, молекулы которых, при гидролизе
распадаются с образованием простых углеводов.
Среди сложных различают: олигосахариды и полисахариды.
Олигосахаридами – называют сложные углеводы, содержащие от 2 до
10 моносахаридных остатков. В зависимости от количества входящих
остатков моносахаридов, входящих в молекулы олигосахаридов,
различают дисахариды, трисахариды и т.д. Наиболее широко
распространены в природе дисахариды, молекулы которых
образованы двумя остатками моносахаридов: мальтоза, состоящая из
двух остатков а- глюкозы, молочный сахар (лактоза) и свекловичный
(или трасниковый) сахар.
Полисахариды образуются в результате реакции поликонденсации.
Важнейшие полисахариды – крахмал, гликоген, хитин, муреин.
Крахмал – основной резервный углевод растений, гликоген у
животных и человека. Целлюлоза – основной структурный углевод
клеточных стенок растений, она не растворима в воде.

25. Биологическая роль и биосинтез углеводов

Углеводы выполняют структурную функцию
Углеводы выполняют защитную роль у растений
Углеводы выполняют пластическую функцию
Углеводы являются основным энергетическим
материалом.
Углеводы участвуют в обеспечении осмотического
давления и осморегуляции
Углеводы выполняют рецепторную функцию

26. Важнейшие источники углеводов

Главными источниками углеводов из пищи
являются: хлеб, картофель, макароны, крупы,
сладости. Чистым углеводом является сахар. Мёд, в
зависимости от своего происхождения, содержит
70—80 % сахара. Для обозначения количества
углеводов в пище используется специальная
хлебная единица. К углеводной группе, кроме того,
примыкают и плохо перевариваемые человеческим
организмом клетчатка и пектины.

27. Жиры

28. Жиры относятся к классу химических соединений, носящих общее название липиды

Липиды – это сложные органические
соединения с близкими физикохимическими свойствами, которые
содержаться в растениях, животных
микроорганизмах.

29. Общие свойства липидов

Нерастворимость в воде, наличие в
молекулах длинных углеводородных
радикалов и сложноэфирных группировок:
O
(–C–O–)

30. Значение жиров в организме

Пищевые жиры являются концентратами
энергии. При окислении 1г жира
выделяется 9,3 кКал энергии, т.е. в 2,25 раз
больше, чем при окислении белков и
углеводов.