Химический состав клетки. Неорганические вещества





Скачать 149.28 Kb.
НазваниеХимический состав клетки. Неорганические вещества
Дата публикации21.08.2014
Размер149.28 Kb.
ТипЛекция
100-bal.ru > Химия > Лекция
Тема: Химический состав клетки. Неорганические вещества.

Цель: изучение химического состава клетки и формирование знаний о строении и свойствах воды, минеральных солей и составляющих их химических элементах.

Задачи: 1. Дать характеристику химическому составу клетки. Раскрыть свойства и значение воды, роль важнейших катионов и анионов в клетке.

2. Формирование навыков лекционной работы.

3. Воспитание всесторонне развитой личности, адаптированной к жизни в социуме.

Оборудование: модель воды, компьютер, проектор, экран.

Тип урока: урок формирования новых знаний

Лекция с элементами беседы.

Структура урока:

- Учитель формирует проблемный вопрос: Какой вывод можно сделать о связи живой природы с неживой на основании знаний о химической организации клетки?

- Лекция с элементами беседы

Слайд 1. Химические соединения клетки.

Органические и неорганические вещества в составе клетки.

Сегодня на уроке речь пойдет о неорганических веществах клетки

Слайд 2. Химический состав клетки

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.

Около 98 % массы составляют всего четыре элемента: 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.

Далее следуют кальций, калий, кремний, фосфор, магний, сера, хлор, натрий, алюминий, железо. Названные элементы находятся в клетке в сравнительно больших количествах – десятые и сотые доли процента, и вместе с первыми четырьмя (О, С, Н и N) составляют группу макроэлементов.

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 %.

Третью группу составляют ультрамикроэлементы – золото, ртуть, радий и некоторые другие элементы, присутствующие в клетках в миллионных долях процента.

Слайд 3. Макроэлементы, входящие в состав клеток

К макроэлементам относят:

кислород - 65—75 %,

углерод - 15—18 %,

водород - 8—10 %,

азот - 2,0—3,0 %,

калий - 0,15—0,4 %,

сера - 0,15—0,2 %,

фосфор (0,2—1,0 %),

хлор - 0,05—0,1 %,

магний - 0,02—0,03 %,

натрий - 0,02—0,03 %,

кальций - 0,04—2,00 %,

железо - 0,01—0,015 %.

Такие элементы, как C, O, H, N, S, P входят в состав органических соединений.

Слайды 4-6. Значение для клетки и организма макроэлементов

Углерод — входит в состав всех органических веществ; скелет из атомов углерода составляет их основу. Кроме того, в виде CO2 фиксируется в процессе фотосинтеза и выделяется в ходе дыхания, в виде CO (в низких концентрациях) участвует в регуляции клеточных функций, в виде CaCO3 входит в состав минеральных скелетов.

Кислород — входит в состав практически всех органических веществ клетки. Образуется в ходе фотосинтеза при фотолизе воды. Для аэробных организмов служит окислителем в ходе клеточного дыхания, обеспечивая клетки энергией. В наибольших количествах в живых клетках содержится в составе воды.

Водород — входит в состав всех органических веществ клетки. В наибольших количествах содержится в составе воды. Некоторые бактерии окисляют молекулярный водород для получения энергии.

Азот — входит в состав белков, нуклеиновых кислот и их мономеров — аминокислот и нуклеотидов. Из организма животных выводится в составе аммиака, мочевины, гуанина или мочевой кислоты как конечный продукт азотного обмена. В виде оксида азота NO (в низких концентрациях) участвует в регуляции кровяного давления.

Сера — входит в состав серосодержащих аминокислот, поэтому содержится в большинстве белков. В небольших количествах присутствует в виде сульфат-иона в цитоплазме клеток и межклеточных жидкостях.

Фосфор — входит в состав АТФ, других нуклеотидов и нуклеиновых кислот (в виде остатков фосфорной кислоты), в состав костной ткани и зубной эмали (в виде минеральных солей), а также присутствует в цитоплазме и межклеточных жидкостях (в виде фосфат-ионов).

Магний — кофактор многих ферментов, участвующих в энергетическом обмене и синтезе ДНК; поддерживает целостность рибосом и митохондрий, входит в состав хлорофилла. В животных клетках необходим для функционирования мышечных и костных систем.

Кальций — участвует в свёртывании крови, а также служит одним из универсальных вторичных посредников, регулируя важнейшие внутриклеточные процессы (в том числе участвует в поддержании мембранного потенциала, необходим для мышечного сокращения и экзоцитоза). Нерастворимые соли кальция участвуют в формировании костей и зубов позвоночных и минеральных скелетов беспозвоночных.

Натрий — участвует в поддержании мембранного потенциала, генерации нервного импульса, процессы осморегуляции (в том числе работу почек у человека) и создании буферной системы крови.

Калий — участвует в поддержании мембранного потенциала, генерации нервного импульса, регуляции сокращения сердечной мышцы. Содержится в межклеточных веществах.

Хлор — поддерживает электронейтральность клетки, обусловливает нормальный ритм сердечной деятельности, влияет на синтез гормонов.

Слайд 7-8. Значение для клетки и организма микроэлементов.

Микроэлементы составляют от 0,001 % до 0,000001 % массы тела живых существ.

Цинк — входит в состав ферментов, участвующих в спиртовом брожении, в состав инсулина

Медь — входит в состав окислительных ферментов, участвующих в синтезе цитохромов; гемоцианов у беспозвоночных, участвует в процессах кроветворения.

Иод - входит в состав гормонов щитовидной железы.

Молибден – входит в состав некоторых ферментов, участвует в процессах связывания атмосферного азота растениями.

Кобальт – входит в состав витамина В12, участвует в фиксации атмосферного азота растениями и в развитии эритроцитов

Слайд 9. Суточная потребность человека в минеральных веществах

Кальций - 800—1200 мг.

Калий - 2500-5000 мг.

Магний- 400 мг.

Фосфор - 1200 мг.

Железо - 10-20 мг.

Медь - 1-5 мг.

Цинк - 15-25 мг.

Йод - 100—200 мкг.

Марганец - 5-10 мг.

Хром - 100—200 мкг.

Кобальт - 300 мкг.

Молибден - 200 мкг.

Селен - 30-100 мкг.

Сера -500-3000 мг.

Бор. - 3 мг.

Алюминий - 30-100 мкг.

Бром - 20-80 мкг.

Олово - 7 мкг.

Ванадий - 100 мкг.

Никель- 35-60 мкг.

Фтор - 2-3 мкг.

Титан - 300—600 мкг.

Германий - 1500 мкг.

Кремний - 30 мг.

Слайд 10-11. Вода – обязательный компонент живых клеток. Особенности строения воды.

К неорганическим веществам относятся: вода, составляющая примерно 70-80% массы организма; в клетках эмали зубов вода составляет по массе около 10%, а в клетках развивающегося зародыша — более 90%. Биологическое значение воды основано на ее химических и физических свойствах.

Химические и физические свойства воды объясняются, прежде всего, малыми размерами молекул воды, их полярностью и способностью соединяться друг с другом водородными связями. В молекуле воды один атом кислорода ковалентно связан с двумя атомами водорода. Молекула полярна: кислородный атом несет небольшой отрицательный заряд, а два водородных — небольшие положительные заряды. Это делает молекулу воды диполем. Угол связи Н-О-Н составляет 104,5 . В связи с этим молекулы воды могут приобретать определенную ориентацию в электрическом поле, а также взаимодействовать с ионами или заряженными группами различных соединений, образуя вокруг них гидратную оболочку. При взаимодействии молекул воды друг с другом между ними устанавливаются водородные связи. Они в 15—20 раз слабее ковалентной (для разрыва такой связи требуется примерно в 20 раз меньше энергии, чем для разрыва ковалентной связи), но, поскольку каждая молекула воды способна образовывать 4 водородные связи, они существенно влияют на физические свойства воды. Огромное количество водородных связей «структурирует воду».



Слайд 12-13. Физические и химические свойства воды.

Большая теплоемкость, теплота плавления и теплота парообразования объясняются тем, что большая часть поглощаемого водой тепла расходуется на разрыв водородных связей между ее молекулами. Вода обладает высокой теплопроводностью. Вода практически не сжимается, прозрачна в видимом участке спектра. Вода —вещество, плотность которого в жидком состоянии больше, чем в твердом, при 4ºС у нее максимальная плотность, у льда плотность меньше, он поднимается на поверхность и защищает водоем от промерзания.

Физические и химические свойства делают ее уникальной жидкостью и определяют ее биологическое значение. Вода — хороший растворитель ионных (полярных), а также некоторых не ионных соединений, в молекуле которых присутствуют заряженные (полярные) группы. Любые полярные соединения в воде гидратируются (окружаются молекулами воды), при этом молекулы воды участвуют в образовании структуры молекул органических веществ. Если энергия притяжения молекул воды к молекулам какого-либо вещества больше, чем энергия притяжения между молекулами вещества, то вещество растворяется.

Слайд 14. Классификация веществ по отношению к воде.

По отношению к воде различают: гидрофильные вещества — вещества, хорошо растворимые в воде; гидрофобные вещества — вещества, практически нерастворимые в воде. Большинство биохимических реакций может идти только в водном растворе; многие вещества поступают в клетку и выводятся из нее в водном растворе. Большая теплоемкость и теплопроводность воды способствуют равномерному распределению тепла в клетке. Гидрофобный слой биологических мембран выполняет функцию барьера, отделяющего содержимое клетки от внешней среды. Способность воды проникать через такой барьер с низкой концентрацией солей или гидрофильных органических соединений в раствор с высокими концентрациями этих веществ лежит в основе осмоса, который обеспечивает поступление воды в клетки, поддержание тургора. Движение воды и солей по проводящим пучкам растений.

Слайд 15. Значение воды.

Благодаря большой потери тепла при испарении воды, происходит охлаждение организма. Благодаря силам адгезии и когезии, вода способна подниматься по капиллярам (один из факторов, обеспечивающих движение воды в сосудах растений). Вода является непосредственным участником многих химических реакций (гидролитическое расщепление белков, углеводов, жиров и др.). Молекула воды может участвовать в реакциях гидролиза: разрыва ковалентной связи с присоединением к образовавшимся продуктам водорода и гидроксила; может участвовать в реакциях гидрирования: присоединения молекул воды по двойной связи.

Несжимаемость воды придает клеткам и тканям упругость, определяет напряженное состояние клеточных стенок (тургор), а также выполняет опорную функцию (гидростатический скелет, например, у круглых червей).

Слайд 16. Важнейшие анионы.

Буферность – способность поддерживать рН на определенном уровне. Величина рН, равная 7,0 соответствует нейтральному, ниже 7,0 – кислому, выше 7,0 – щелочному раствору.

Дигидрофосфат-ион; гидрофосфат-ион

Н2РО4- -------------------------- НРО42- + Н+

Гидрокарбонат-ион; угольная кислота

НСО3- + Н+----------------------Н2СО3

Являются буферными системами, поддерживающими определенный рН – 7,4 в клетке.

Закрепление изученного на уроке:

Возвращаемся к проблемному вопросу:

Какой вывод можно сделать о связи живой природы с неживой на основании знаний о химической организации клетки?

( Обучающиеся делают вывод: 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. Основные различия живой и неживой природы касаются соотношений различных элементов.)

Обучающимся предлагаются тестовые вопросы.

  1. Четыре химических элемента встречаются в клетке в наибольшем количестве. На их долю приходится 98% содержимого клетки. Укажите химический элемент, НЕ относящийся к ним:

  1. О

  2. Р

  3. N

  4. Н

  5. С

  1. Что побуждает молекулы гидрофобных химических соединений слипаться друг с другом?

  1. Взаимодействие друг с другом

  2. Взаимодействие с молекулами воды

  3. Взаимодействие молекул воды друг с другом

  1. Благодаря смещению электронных облаков молекула воды становится заряженной и может взаимодействовать с другими молекулами воды. Какое максимальное количество молекул воды может взаимодействовать с одной молекулой воды, образуя с ней водородные связи

  1. ОДНА

  2. ДВЕ

  3. ТРИ

  4. ЧЕТЫРЕ

  5. ПЯТЬ

  1. Назовите химический элемент, который в виде иона в больших количествах входит в состав межклеточной жидкости, где его существенно больше, чем в цитоплазме, и принимает непосредственное участие в формировании распространяющегося по мембране клеток кратковременного электрического импульса

  1. Н

  2. О

  3. Fe

  4. Ca

  5. Mg

  6. K

  7. Na

  8. Zn

  9. P

  1. Назовите химический элемент, который входит в состав наиболее распространенного на Земле химического соединения, абсолютного большинства органических соединений, является акцептором электронов при различных биохимических реакциях, в том числе при клеточном дыхании

  1. H

  2. O

  3. N

  4. C

  5. S

  6. Fe

  7. Ca

  8. Mg

  9. K

  10. Na

  11. Zn

  12. P

  1. Укажите группу химических элементов, содержание которых в клетке составляет в сумме 98%

  1. H, O, S, P

  2. H, C, O, N

  3. N.P,H,O

  4. C,H,K,Fe

  1. Назовите химический элемент, который входит в состав всех органических соединений, создавая их основу и обеспечивая огромное разнообразие их строения.

  1. H

  2. O

  3. N

  4. C

  5. S

  6. Fe

  7. Ca

  8. Mg

  9. K

  10. Na

  11. Zn

  12. P

  1. Какие химические связи образуют между собой молекулы воды

  1. Ковалентные

  2. Водородные

  3. Гидрофобные

  1. Назовите химический элемент, который входит в состав компонента костной ткани и раковин моллюсков, принимает участие в мышечном сокращении и свертывании крови, является посредником в передаче информационного сигнала от наружной плазматической мембраны в цитоплазму клетки

  1. H

  2. O

  3. N

  4. C

  5. S

  6. Fe

  7. Ca

  8. Mg

  9. K

  10. Na

  11. Zn

  12. P

  1. Назовите химический элемент, который входит в состав АТФ и всех мономеров белков и нуклеиновых кислот

  1. Zn

  2. Na

  3. N

  4. P

  5. S

  6. Fe

  7. Ca

  8. Vg

  9. K



  1. Какова кислотность внутренней среды клетки

  1. НЕЙТРАЛЬНАЯ

  2. СЛАБОЩЕЛОЧНАЯ

  3. СЛАБОКИСЛАЯ

  1. Назовите химический элемент, который входит в состав белков, где принимает непосредственное участие в формировании третичной структуры, образуя прочные ковалентные связи между радикалами некоторых аминокислот

  1. H

  2. O

  3. N

  4. C

  5. S

  6. Fe

  7. Ca

  8. Mg

  9. K

  10. Na

  11. Zn

  12. P

  1. Назовите химический элемент, который входит в состав хлорофилла и является необходимым для сборки малой и большой субъединиц рибосом в единую структуру, активируя некоторые ферменты

  1. H

  2. O

  3. N

  4. C

  5. S

  6. Fe

  7. Ca

  8. Mg

  9. K

  10. Na

  11. Zn

  12. P

  1. Четыре химических элемента встречаются в клетке в наибольшем количестве. На их долю приходится 98% содержимого клетки. Укажите химический элемент, НЕ относящийся к ним:

  1. O

  2. C

  3. S

  4. N

  5. H

  1. Назовите химический элемент, который входит в состав нуклеиновых кислот и АТФ и принимает непосредственное участие в формировании макроэргических связей, энергия которых непосредственно используется в биохимических реакциях.

  1. Na

  2. Zn

  3. N

  4. C

  5. S

  6. Fe

  7. Ca

  8. Mg

  9. K

  10. P

  1. Назовите химический элемент, который входит в состав активизированной формы гормона инсулина и регуляторных белков, управляющих работой генов ДНК

  1. Fe

  2. Ca

  3. Mg

  4. K

  5. Na

  6. Zn

  7. P

  1. Вода обладает важными уникальными физическими свойствами, благодаря которым она выполняет присущие ей функции в живых организмах и биосфере. Укажите свойство, которое к их числу не относится.

  1. ВЫСОКАЯ УДЕЛЬНАЯ ТЕПЛОЕМКОСТЬ

  2. ВЫСОКАЯ УДЕЛЬНАЯ ТЕПЛОТА ПАРООБРАЗОВАНИЯ

  3. ВЫСОКАЯ РАСТВОРЯЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ

  4. ВЫСОКАЯ ПРОНИКАЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ

  1. Назовите жидкость, которая по солевому составу наиболее близка к плазме крови наземных позвоночных животных

  1. 0,9% раствор NaCl

  2. Морская вода

  3. Вода пресных водоемов

  1. Каково соотношение ионов натрия и калия в клетках животных и в окружающей их среде – межклеточной жидкости и в крови

  1. Натрия в клетке больше, чем снаружи, а калия, наоборот, больше снаружи, чем в клетке

  2. Натрия снаружи столько же, сколько калия внутри клетки

  3. Натрия внутри клетки меньше, чем снаружи, а калия , наоборот, больше в клетке, чем снаружи.

  1. Все ниже перечисленные катионы, кроме одного, входят в состав солей и являются наиболее важными для жизнедеятельности клетки катионами. Укажите «лишний» среди них катион

  1. Катион кальция

  2. Катион магния

  3. Катион натрия

  4. Катион калия

  5. Катион железа



( ответы:

1-2

2-2

3-4

4-7

5-2

6-2

7-4

8-2

9-7

10-4

11-2

12-5

13-8

14-3

15-10

16-6

17-4

18-2

19-3

20-5

Вопросы :

  1. Каковы особенности строения молекулы воды?

  2. Какими свойствами обладает вода?

  3. В чем заключается биологическая роль воды?

  4. Какие вещества называются гидрофильными? Гидрофобными?


Домашнее задание: стр. 85-88 УМК В.Б. Захаров, С.Г. Мамонтов, Н.И. Сонин «Общая биология» 10 класс, М.: Дрофа, 2010

Творческая группа готовит проект «Биологическая роль минеральных веществ для организма человека»



Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие:

Химический состав клетки. Неорганические вещества iconХимический состав клетки. Неорганические вещества
Цель: изучение химического состава клетки и формирование знаний о строении и свойствах воды, минеральных солей и составляющих их...
Химический состав клетки. Неорганические вещества iconПрограмма по формированию навыков безопасного поведения на дорогах...
Урок по теме: " Химический состав, неорганические и органические вещества клетки "
Химический состав клетки. Неорганические вещества iconЛабораторная работа «Химический состав клетки»
Многообразие живых организмов. Основные свойства живых организмов: клеточное строение, сходный химический состав, обмен веществ и...
Химический состав клетки. Неорганические вещества iconПрограмма по формированию навыков безопасного поведения на дорогах...
Изучить строение животной клетки по рис. 6, составить таблицу «Функции органоидов клетки» (стр. 15 – 16), понятие о ферментах (с....
Химический состав клетки. Неорганические вещества iconХимический состав клетки
Образовательные: сформировать знания о роли химических элементов, воды, катионов, анионов, солей в жизнедеятельности клетки. Научить...
Химический состав клетки. Неорганические вещества iconКонспект №1 «Химический состав клетки»
В состав живых организмов входит большая часть химических элементов Периодической системы Д. И. Менделеева. Для 24 известны функции,...
Химический состав клетки. Неорганические вещества iconПрограмма по формированию навыков безопасного поведения на дорогах...
Особенности химического состава. Химические организация клетки. Органические и неорганические вещества. Основы обмена веществ
Химический состав клетки. Неорганические вещества iconПрограмма по формированию навыков безопасного поведения на дорогах...
Особенности химического состава. Химическая организация клетки. Органические и неорганические вещества. Основы обмена веществ
Химический состав клетки. Неорганические вещества iconХимический состав клетки
«Генетика – наука о наследственности и изменчивости организмов» или Презентация на тему
Химический состав клетки. Неорганические вещества iconУрок Химический состав клетки. Вода и органические соединения: углеводы...
Интегрирующая цель: выявить, какие хими­ческие элементы входят в состав клеток и их биоло­гическое значение; изучить биологические...
Химический состав клетки. Неорганические вещества iconУрок по теме: «Химический состав клетки» Цели урока
Формирование у учащихся знаний о химическом составе клеток, значении неорганических и органических веществ в клетке
Химический состав клетки. Неорганические вещества iconТест по теме «Строение и химический состав клетки»
Цель урока: систематизировать сведения о химических свойствах металлов, рассмотренных при изучении материала курса химии 8, 9 классов,...
Химический состав клетки. Неорганические вещества iconПрограмма по формированию навыков безопасного поведения на дорогах...
Атомы и молекулы. Химический элемент. Прстые вещества – металлы и неметаллы. Сложные вещества
Химический состав клетки. Неорганические вещества iconПрограмма по формированию навыков безопасного поведения на дорогах...
О. С. Габриелян. – 7-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2010. – 78 с в ходе урока учащиеся, выполняя опыты, имеют возможность практически...
Химический состав клетки. Неорганические вещества iconУрока Тема урока Тип урока Основные понятия Требования к уровню
Знать: определение понятий – простые, сложные вещества, химический элемент, атом, молекула. Различать понятия – тело, простое вещество,...
Химический состав клетки. Неорганические вещества iconУрок по теме: «Опорно-двигательная система. Строение, состав и свойства костей»
Цель урока: изучить состав и функции опорно-двигательной системы, химический состав, строение и свойства костей


Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
100-bal.ru
Поиск