Неорганические вещества, входящие в состав клетки
Автор: Никифорова Е.Н. учитель биологии, МБОУ школа-интернат №1 г. Саров
Цель урока: Рассмотреть особенности строения молекулы воды, свойства, значение воды для живых организмов. Изучить значение минеральных солей в жизнедеятельности клетки. В О Д А Вода, - у тебя нет ни вкуса, ни цвета, ни запаха.Тобой наслаждаются,не ведая, что ты такое…Ты – сама жизнь! Антуан де Сент-Экзюпери От чего зависит количество воды в клетке?
Среднее количество воды в клетках живых организмов – 75 – 85%
Содержание воды в живых организмах: 1. В клетках эмали зубов – около 10 % воды;2. В клетках развивающегося зародыша – более 90 %;3. В клетках головного мозга – 85 %;4. В теле медузы – 98 % Молекула воды – диполь.
+
–
Такая простая - сложная вода. Вспомним строение молекулы воды. Схема образования связей между отдельными диполями воды Свойства воды 1. Вода может находиться в трех агрегатных состояниях Гидрофильные –
Гидрофобные –
растворимые в воде(спирты, сахара, соли)
нерастворимые в воде (жиры, клетчатка, некоторые белки)
2. Универсальный растворитель
Вещества по отношению к воде 2. Обладает хорошей теплопроводностью и большой теплоемкостью
Один из основных компонентов клетки.Участвует в обмене веществИграет большую роль в терморегуляции живых организмов Среда обитания многих организмов
Значение для организмов Минеральные соли Минеральные соли
в ионном состоянии
в твёрдом виде
катионы
анионы
К+, Ca2+,Na+, Mg2+
Сl-, HCO3-, H2PO42-, HPO42-
возбуждение нервных клеток
Концентрация ионов в клетке и окружающей ее среде различны. сокращение мышечных волокон Буферность - способность клетки поддерживать слабощелочную реакцию своего содержимого на постоянном уровне. Минеральные соли в твердом нерастворимом виде. Домашнее задание Прочитать текст учебника на стр. 105 – 107Создать свою презентацию по изученной теме.
По теме: методические разработки, презентации и конспекты
презентация поможет при объяснении понятия углеводы темы "Органические вещества, входящие в состав клетки"...
Тема урока: «Химическая организация клетки. Неорганические вещества, входящие в состав клетки».Цели урока: изучить химический состав клетки, выявить роль неорганических веществ.Задачи...
Органические вещества, входящие в состав клетки. Белки, строение, функции.
Урок биологии в 10 классе с применением сингапурских структур обучения. Урок создан на основе программы для общеобразовательных учреждений к комплекту учебников, созданных под...
Цели урока: 1. Выяснить как классифицируются химические элементы клетки и их роль в живых организмах. 2. Рассмотреть особенности строения молекул воды в связи с ее важнейшей ролью в жизнедеятельности клетки. 3. Раскрыть роль катионов и анионов в жизнедеятельности клетки.
План урока 1. Актуализация знаний. 2. Классификация и содержание химических элементов в клетке. 3. Строение, свойства и биологическая роль воды в клетке. 4. Значение минеральных солей в жизнедеятельности клетки. 5. Выводы. Проверка знаний. 6. Рефлексия.
Элементы, входящие в состав клетки Макроэлементы 99% всей массы клетки O, C, H, N, S, P, K, Mg, Na, Ca, Fe, Cl. Микроэлементы ионы тяжелых металлов, входящих в состав ферментов, гормонов 0,0001% Cu, Zn, I, F. Ультрамикро- элементы концентрация в клетке 0,000001% Au, Ra, Cs, Be, U, Hg, Se. Вопрос. Используя материал учебника, скажите, какова роль элементов в клетке?
Функции химических элементов в клеткеЭлемент Функция Функция 1) О, Н Входят в состав воды; а) среда для протекания биохимических реакций; б) донор электронов при фотосинтезе; в) обуславливает рН среды; г) транспорт веществ; д) универсальный растворитель; е) теплопроводность, теплоемкость. 2) С, О, Н, N входят в состав белков, жиров, липидов, нуклеиновых кислот, полисахаридов. 3) K, Na, Cl проводят нервные импульсы. 4) Ca компонент костей, зубов, необходим для мышечного сокращения, компонент свертывания крови, посредник в механизме действия гормонов. 5) Mg структурный компонент хлорофилла, поддерживает работу рсом и митохондрий 6) Fe структурный компонент гемоглобина, миоглобина. 7) S в составе серосодержащих аминокислот, белков. 8) P в составе нуклеиновых кислот, костной ткани. 9) B необходим некоторым растениям 10) Mn, Zn, Cu активаторы ферментов, влияют на процессы тканевого дыхания 11) Co входит в состав витамина В12 12) F состав эмали зубов 13) I состав тироксина
Проверим заполнение таблицы « Свойства воды и ее биологическая роль » Свойства водыРоль в жизнедеятельности клетки. 1. Способность растворять в себе вещества. - все биохимические реакции протекают в водных растворах; -среда для транспорта различных веществ (гомеостаз); 2. Высокая теплоемкость и теплопроводность. -поддержание теплового равновесия; Равномерное распределение тепла между всеми частями организма. 3. Высокая интенсивность испарения.-приводит к быстрой потере тепла, -предохраняет от перегрева 4.Несжимаемость воды-поддержание формы клетки. 5. Высокая сила поверхности натяжения воды Обеспечивает восходящий и нисходящий транспорт веществ в растениях и движение крови в капиллярах.
13
Сделайте выводы урока. 1. Одним из основных общих признаков живых организмов является единство их элементного химического состава. 2. В живой природе обнаружено около 90 химических элементов. Все биоэлементы делятся на макроэлементы, микроэлементы и ультрамикроэлементы. 3. В состав клетки входят органические и неорганические вещества. 4. К неорганическим вещества относятся вода и минеральные соли, которые играют важнейшие роль в клетке.
Неорганические вещества клетки
Тема: «Строение и состав клетки»,
биология 10-11 класс
В состав клетки входят примерно 80 химических элементов системы Менделеева. Все эти элементы встречаются и в неживой природе .
Классификация химических элементов клетки
Химические элементы клетки
Микроэлементы
Макроэлементы
Ультрамикро -
элементы
ионы тяжелых
металлов,
входящих в состав
ферментов, гормонов
99% всей массы
концентрация
в клетке
0,000001%
клетки
O, C, H, N, S, P,
K, Mg, Na, Ca, Fe, Cl.
содержаться в больших количествах, в сумме составляют более 99% массы живого организма. Это кислород (О), водород (Н), углерод (С), азот ( N ), сера ( S ), фосфор (F) , натрий (Na) , калий (K) , хлор (Cl) , кальций (Ca) , магний (Mg) .
а) H, O, C, N - 98%
- + S, P - биоэлементы, образуют органические соединения.
б ) K, Na, Ca, Mg, Fe, Cl - около 2%
- K, Na, Cl – проницаемость клеточных мембран, проведение нервного импульса.
- P, Ca – формирование костной ткани, прочность костей.
- Ca - обеспечивает свертываемость крови.
- Fe – входит в состав гемоглобина.
- Mg - входит в состав хлорофилла у растений, в состав ферментов у животных.
- Часть элементов содержится в организмах в крайне низких концентрациях (не выше тысячной доли процента). Это биогенные микроэлементы. Их функции и роль весьма разнообразны.
- К ним относятся преимущественно ионы тяжелых металлов, входящие в состав ферментов, гормонов и других у жизненно важных веществ. В организме эти элементы содержатся в очень небольших количествах: от 0,001 до 0,000001%; в числе таких элементов бор, кобальт, медь, молибден, цинк, ванадий, йод, бром и др.
- Zn входит в состав инсулина – гормона поджелудочной железы, усиливает активность половых желез.
- Cu обеспечивает рост тканей, входит в состав ферментов.
- I входит в состав тироксина – гормона щитовидной железы.
- Zn входит в состав инсулина - гормона поджелудочной железы.
- F входит в состав эмали зубов.
- Co входит в состав витамина В12
- Mn обеспечивает обмен веществ.
- B отвечает за процесс роста.
- Mo отвечает за использование железа, за задержку фтора в организме.
- Концентрация их не превышает 0,000001%. Физиологическая роль большинства этих элементов в организмах растений, животных и в клетках бактерий пока не установлена.К ним относятся уран, радий, золото, ртуть, бериллий, цезий, селен и другие редкие элементы.
- Ультрамикроэлементы составляют менее оказывают бактерицидное воздействие, ртуть подавляет обратное всасывание воды в почечных канальцах, оказывая воздействие на ферменты.
- Некоторые к этой группе относят и селен, при его недостатке развиваются раковые заболевания. Функции ультрамикроэлементов еще мало понятны.
- При недостатке кальция развивается остеопороз (мягкость, пористость костей), замедление роста скелета. Необходимо употреблять молочные продукты.
- При недостатке магния мускульные судороги, потеря жидкости организмом. Продукты: овощи, фасоль, орехи, молоко, фрукты.
- При недостатке хлора - сухость кожи. Продукты: вода, поваренная соль.
- При недостатке натрия – головная боль, слабая память, потеря аппетита. Продукты: помидоры, абрикосы, горох, поваренная соль.
- При недостатке калия –аритмия сердечных сокращений, внезапная смерть при увеличении нагрузок. Продукты – бананы, сухофрукты, картофель, помидоры, кабачки.
- Фосфор – внешние признаки недостаточности неизвестны. Содержится в рыбе, молочных продуктах, грецких орехах, гречке.
- При недостатке железа развивается анемия. Необходимо употреблять печень, мясо, зеленые листья овощей.
- При недостатке фтора – разрушение зубов. Продукты- рыба, вода.
- При недостатке цинка – повреждения кожи. Продукты – мясо, морские продукты.
- При недостатке йода развивается зоб. Необходимо употреблять хурму, морепродукты, йодированную соль.
Строение молекулы воды.
Молекула воды – диполь
Схема образования связей между отдельными диполями воды
- Вода определяет физические свойства клетки - ее объем, упругость.
- Многие химические процессы протекают только в водном растворе.
- Вода может находиться в трёх агрегатных состояниях
- Вода - хороший растворитель: многие вещества поступают в клетку из внешней среды в водном растворе, и в водном же растворе отработанные продукты выводятся из клетки.
- Вода обладает высокой теплоемкостью и теплопроводностью.
- Вода обладает уникальным свойством: при охлаждении ее от +4 до 0 градусов, она расширяется. Поэтому лед оказывается легче жидкой воды и остается на ее поверхности. Это очень важно для организмов, обитающих в водной среде.
- Вода может быть хорошим смазочным материалом.
«Свойства воды и ее биологическая роль»
Свойства воды
Роль в жизнедеятельности клетки.
1. Способность растворять в себе вещества.
-все биохимические реакции протекают в водных растворах;
-среда для транспорта различных веществ (гомеостаз);
2. Высокая теплоемкость и теплопроводность.
-поддержание теплового равновесия;
Равномерное распределение тепла между всеми частями организма.
3. Высокая интенсивность испарения.
-приводит к быстрой потере тепла,
-предохраняет от перегрева
4.Несжимаемость воды
-поддержание формы клетки.
5. Высокая сила поверхности натяжения воды
Обеспечивает восходящий и нисходящий транспорт веществ в растениях и движение крови в капиллярах.
Среди веществ клетки на первом месте по массе стоит вода. Содержание воды в разных клетках колеблется от 60 до 98%. Это зависит от:
1. типа клеток
Кости – 20%
Зубная эмаль – 10%
Нейрон – 85%
2. интенсивности обмена веществ .
- в клетках эмбриона
- 90-95%,
- в старых организмах
– 60%
Высокое содержание воды в клетке - важнейшее условие ее деятельности .
- 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.
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 .
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 О 2
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, и др.
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).
Значение воды в клетке
5. 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
в ионном состоянии
в твёрдом виде
катионы
анионы
К + , Ca 2+ , Na + , Mg 2+
С l - , HCO 3 - ,
H 2 PO 4 2- , HPO 4 2-
Вещества
Соединения азота
Местонахождение и преобразование
Соединения фосфора
Свойства
В клетках растений ионы аммония и нитратов восстанавливаются и включаются в синтез аминокислот. У животных аминокислоты идут на построение собственных белков. При отмирании организмов включаются в круговорот веществ в форме свободного азота.
Входят в состав белков, аминокислот, нуклеиновых кислот (ДНК, РНК) и АТФ
Соли фтора- фосфаты,- находясь в почве, растворяются корневыми выделениями растений и усваиваются. Остатки фосфорной кислоты при отмирании организмов минерализуются, образуя соли.
Соединения калия
Входят в состав всех мембранных структур; нуклеиновых кислот, ДНК, РНК, АТФ, ферментов тканей (костной)
Соединения кальция
Калий содержится во всех клетках в виде ионов калия, концентрация которых намного выше, чем в окружающей среде. После отмирания возвращается в окружающую среду в виде ионов калия.
"Калиевый насос" клетки способствует проникновению через мембрану. Активизирует жизнедеятельность клетки, проведение возбуждения и импульсов.
Кальций содержится в клетках в виде ионов и кристаллов солей.
Образует межклеточное вещество и кристаллы в клетках растений. Входит в состав костей, раковин, известковых скелетов.
Катионы в клетке
Важнейшие катионы К + , Na + , Ca 2+ и др.
На внешней поверхности мембраны всегда больше Na + чем на внутренней, и меньше К + , чем на внутренней. Данные катионы обеспечивают возбудимость клетки и проведение нервного импульса.
Концентрация ионов в клетке и окружающей ее среде различны.
сокращение мышечных волокон
возбуждение нервных клеток
Анионы в клетке
Важнейшие анионы: Н 2 РО 4 - , НРО 4 2- , НСО 3 -, С l -
Буферность – способность поддерживать рН на определенном уровне.
Величина рН, равная 7,0 соответствует нейтральному, ниже 7,0 – кислому, выше 7,0 – щелочному раствору. В клетке рН = 7,4.
Ионы
Na + – натрий
Главный внеклеточный положительный ион. Обеспечивает проведение нервных импульсов, поддерживает осмотическое давление в клетке, стимулирует синтез гормонов
Mg 2+ – магний
Структурный компонент хлорофилла, активизирует образование многих ферментов.
Cl- – хлор
Содержится в костях, зубах, активизирует синтез ДНК, энергетический обмен Преобладающий отрицательный ион в организме животных. Является компонентом желудочного сока в виде соляной кислоты, активизирует ферменты
K + – калий
Преобладающий положительный ион внутри клетки. Обуславливает проведение нервных импульсов, активатор ферментов белкового синтеза, процессов фотосинтеза, роста растений.
Ca 2+ – кальций
У растений входит в состав оболочки клетки. Основной компонент костей и зубов. Активизирует сокращение мышечных волокон и свёртывание крови
Чтобы пользоваться предварительным просмотром презентаций создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com
Подписи к слайдам:
ОБЩАЯ БИОЛОГИЯ 10 КЛАСС
Верны ли утверждения? 1. Организмы разных царств живой природы состоят из разных химических элементов 2. Главным компонентом всех органических соединений являются O,C,H,N. 3. Фосфор – компонент всех мембранных структур. 4. Органогены – O, C, H, Mg, Na, K . 5. К ультрамикроэлементам относятся Au, Be,Ag.
Верные утверждения 2 3 5
«Горячий стул» Элемент Вещество Ион Гидролиз Вода
НЕОРГАНИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА КЛЕТКИ
Заполните пропуски: «Свойства воды» Свойство Процессы в живых организмах, обеспеченные этим свойством Универсальный растворитель Поддержание теплового равновесия между всеми частями организма Несжимаемость Предохранение от перегрева благодаря испарению Вязкость Движение крови в капиллярах, восходящий и нисходящий транспорт веществ в растениях
Используя знания о катионах и анионах клетки, составьте формулы минеральных солей, входящих в состав живых организмов. Назовите соли.
Творческая задача Основа любого органического вещества – углерод, он встречается в любых организмах. Ближайший его сосед по группе в таблице Менделеева – кремний – наиболее распространенный элемент земной коры, но в живых организмах не встречается. Объясните этот факт, исходя из строения и свойств атомов этих элементов.
Домашнее задание С.33 -36 (п) С. 37 (в)
По теме: методические разработки, презентации и конспекты
Химическая организация клетки. Неорганические вещества клетки. (интегрированный урок: биология + химия)
Каждому человеку необходимы целостное мировоззрение и система ценностей, которыми он руководствуется в своей жизни. Ведь современный человек живет в многомерном пространстве культуры, и его быти...
Интегрированный урок по теме "Химический состав клетки. Неорганические вещества и их роль в клетке" составлен для учащихся 10 класса (базовый уровень - 1 час в неделю) по программе В.В.Пасечника....
1 слайд
2 слайд
3 слайд
4 слайд
Молекулярный уровень представлен различными химическими веществами. Вопрос: На какие 2 большие группы можно разделить их?
5 слайд
6 слайд
Химические элементы. В клетке находится подавляющее количество всех встречающихся в природе химических элементов (81) 12 элементов называют структурными (или макроэлементами) => 99 % элементного состава человеческого организма (С, О, Н, N, Ca, Mg, Na, K, S, P, F, Cl). основным строительным материалом являются четыре элемента: С, О, Н, N. Остальные элементы, находятся в клетке в незначительных по объему количествах и играют важную роль для поддержания ее жизнедеятельности.
7 слайд
Вопрос: Почему так важны минеральные элементы для нашего организма и чем объясняется?
8 слайд
Выделяют 3 группы элементов, входящих в состав клетки: Макроэлементы Микроэлементы Ультрамикроэлементы.
9 слайд
Макроэлементы Составляют основную массу клетки – 99%. Особенно высока концентрация 4 элементов: кислород, углерод, азот и водород. Находятся в клетке в виде ионов. К макроэлементам относятся: ионы кальция, магния, калия, натрия и хлора.
10 слайд
Макроэлементы. Ионы кальция принимают участие в регуляции ряда клеточных процессов, Концентрация ионов магния важна для нормальной работы рибосом. магний входит в состав хлорофилла и поддерживает нормальную работу митохондрий.
11 слайд
Макроэлементы. Ионы калия и натрия участвуют в поддержании постоянства внутренней среды клетки, регулируют осмотическое давление в клетке, обеспечивают передачу нервного импульса. Хлор в виде анионов участвует в создании солевой среды животных организмов (для растений хлор является микроэлементом).
12 слайд
Микроэлементы К ним относятся преимущественно ионы тяжелых металлов, входящие в состав ферментов. Это такие элементы как медь, марганец, кобальт, железо, цинк, а так же бор, фтор, хром, селен, алюминий, кремний, молибден, йод и другие. Участвуют в окислительно – восстановительных реакциях
13 слайд
Ультрамикроэлементы: Концентрация в клетке не превышает 0,000001%. Выступают в роли ингибиторов ферментов. К ультрамикроэлементам относятся уран, радий, золото, ртуть, бериллий, цезий, селен и другие редкие элементы.
14 слайд
Вода. Клетки и межклеточные вещества живых тканей содержат в качестве необходимого компонента воду. Вопрос: Почему же именно ее?
15 слайд
Ответ на поставленный вопрос: Вода – прекрасный растворитель для множества веществ живого организма, т.е. вода является средой, в которой протекает большинство химических реакций, связанных с обменом веществ. При помощи водного обмена, происходит терморегуляция. С водой удаляются из клеток токсичные вещества.
16 слайд
Вопрос: Почему же вода обладает такими свойствами? Это можно объяснить, исходя из строения молекулы воды.
17 слайд
18 слайд
Роль воды в клетке: обеспечение упругости клетки. Последствия потери клеткой воды - увядание листьев, высыхание плодов; ускорение химических реакций за счет растворения веществ в воде; обеспечение перемещения веществ: поступление большинства веществ в клетку и удаление их из клетки в виде растворов; участие в ряде химических реакций; участие в процессе теплорегуляции благодаря способности к медленному нагреванию и медленному остыванию.
19 слайд
Минеральные соли. Помимо воды в числе неорганических веществ клетки содержатся и соли. Соли находятся либо в диссоциированном, либо в твердом состоянии. От концентрации солей зависят осмотическое давление в клетке и ее буферные свойства.