Тема. Химическая организация клетки
План урока
- Клетка — элементарная живая система и основная структурно-функциональная единица всех живых организмов.
- Краткая история изучения клетки.
- Химическая организация клетки:
3.1. Микро- и макроэлементы.
3.2. Неорганические вещества клетки: вода, минеральные соли.
3.3. Органические вещества: белки, углеводы, липиды, нуклеиновые кислоты и их роль в клетке.
Зарождение понятия о клетке
Роберт Гук - английский ученый естествоиспытатель, известный нам благодаря закону Гука. В 1665 году рассматривал срез пробки, открыл клетки и дал название «клетка». Наука о клетке – цитология.
Антони ван Левенгук - нидерландский натуралист, один из основоположников научной микроскопии. Впервые наблюдал и зарисовал (публикации с 1673) ряд простейших, сперматозоиды, бактерии, эритроциты и их движение в капиллярах.
Возникновение клеточной теории (1838-1839 гг).
Матиас Шлейден – немецкий ботаник. В книге «Материалы к филогенезу» высказал идею о том, что клетка - основная структурной единицей растений (1838 г). Доказал, что ядро есть в любой растительной клетке.
Теодор Шванн – немецкий физиолог, в работе «Микроскопические исследования о соответствии в структуре и росте животных и растений» сформулировал основные положения клеточной теории (1839 г.)
Развитие клеточной теории
Немецкий врач Рудольф Вирхов доказал, что вне клеток нет жизни, что главная составная часть клетки – ядро и что клетки образуются только от клеток (1859г.)
Карл Бэр - русский учёный, основоположник сравнительной анатомии и эмбриологии. Установил, что все организмы начинают своё развитие с одной клетки. В 1826 г. открыл яйцеклетку млекопитающих.
Основные положения современной клеточной теории
- Клетка – универсальная структурная и функциональная единица живого.
- Клетки всех организмов сходны по строению, химическому составу и общим принципам жизнедеятельности.
- Новые клетки возникают только путём деления исходных клеток.
- Клетки способны к самостоятельной жизнедеятельности, но в многоклеточном организме их работа скоординирована и организм представляет собой целостную систему.
- Клеточное строение организмов – свидетельство того, что всё живое имеет единое происхождение.
Элементный химический состав Типы элементов
| Макроэлементы | Микроэлементы | |
| Около 98% | Около 1,9% | Около 0,02% |
| C, H, O, N – входят в состав большинства органических и неорганических веществ клетки | P, S, K, Mg, Na, Ca, Fe, Cl – входят в состав многих органических и неорганических соединений клетки | Zn, Cu, Mn, Mo – в состав ферментов; Со — в состав витамина B12, участвует в синтезе гемоглобина; I — в тироксин, Zn и Со — в инсулин; Cu - компонент фермента, участвующего в синтезе меланина; B - влияет на ростовые процессы у растений. |
Биогеохимические эндемии — заболевания растений, животных или человека, вызываемые недостатком или избытком в среде определённых химических элементов.
Эндемический зоб — это увеличение щитовидной железы у большого числа людей (5% детей, 30% взрослых), проживающих в местности, где наблюдается недостаток йода в окружающей среде.
Флюороз (от лат. fluorum — фтор) — хроническое заболевание, развивающееся при длительном избыточном поступлении фтора в организм, например с водой.
Химические вещества клетки
Неорганические: вода, соли
Органические: углеводы, липиды, белки, нуклеиновые кислоты
Вода.
Химические вещества по отношению к воде: гидрофильные – растворимые в воде (простые углеводы, низкомолекулярные белки, спирты, минеральные соли); гидрофобные – нерастворимые в воде (липиды, высокомолекулярные белки и углеводы)
Функции воды:
1. Сохранение объема и упругости клеток
2. Растворение различных веществ и гидролиз (разложение) белков, жиров, углеводов.
3. Терморегуляция.
Соли (анионы HPO42-, H2PO4-, CO32-, Cl-, HCO3-; катионы Na+, K+, Ca2+)
Функции солей:
1. Растворимые обеспечивают кислотно-щелочное равновесие в клетке и внеклеточной жидкости.
2. Нерастворимые обеспечивают прочность тканей (костной, эмали зубов, раковин молюсков).
Белки – полимеры, мономерами, которых являются аминокислоты (20 видов в живых организмах). В одном белке число аминокислот может достигать несколько сот тысяч.
Структурная организация белка:
1. Первичная - цепь из аминокислот (белок не активен).
2. Вторичная – спираль (форма удерживается водородными связями).
3. Третичная – компактная глобула (шарик) (форма удерживается дисульфидными мостиками –S-S-) (большинство белков активны в третичной структуре).
4. Четвертичная – несколько третичных структур вместе (например, молекула гемоглобина)
Денатурация белка – разрушение структур белка.
Ренатурация – при сохранении первичной структуры и восстановлении нормальных условий восстанавливаются разрушенные структуры.
Функции белка.
1. Каталитическая – белки-ферменты, ускоряют химические реакции в сотни-тысячи раз (например, инвертаза расщепляет сахар, липаза - жиры).
2. Строительная – входят в состав клеточных мембран и органоидов клетки. Вместе с ДНК образует хромосому, вместе с РНК – рибосому.
3. Двигательная (сократительная) – белки мышц, жгутиков и ресничек простейших, белки, участвующие в расхождении хромосом при делении, участвующие в движении растений.
4. Транспортная – гемоглобин переносит кислород и углекислый газ, альбумин – липиды, гормоны.
5. Защитная – белки-антитела.
6. Энергетическая.
Углеводы (сахара).
Моносахариды: глюкоза, фруктоза, рибоза, дезоксирибоза.
Дисахариды: сахароза, мальтоза, лактоза.
Полисахариды: крахмал, гликоген, целлюлоза, хитин
Функции углеводов: 1. Строительная. 2. Энергетическая.