Лекция №1
план-конспект урока по биологии

ХИМИЧЕСКАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ КЛЕТКИ

Микро- и макроэлементы. Неорганические компоненты клетки: вода и ее роль в клетке; катионы и анионы и их роль в обеспечении процессов жизнедеятельности. Основные органические вещества, входящие в состав клетки: белки, их строение и функции.

Мы приступаем к изучению самого низшего уровня организации живой материи - молекулярному.

По количеству тех или иных элементов входящих в состав живых систем элементы можно объединить в три группы:

МАКРОЭЛЕМЕНТЫ - содержаться в больших количествах, в сумме составляют более 99% массы живого организма. Это кислород, водород, углерод, азот, сера, фосфор, натрий, калий, хлор, кальций, магний.

МИКРОЭЛЕМЕНТЫ - содержатся в меньших количествах, но также играют большую роль. Это - йод, фтор, бор, медь, марганец, цинк и другие.

УЛЬТРАМИКРОЭЛЕМЕНТЫ - содержатся в еще более меньших количествах. Но при этом необходимо учитывать, все они играют определенную роль. Вообще в живых организмах содержатся все элементы, за исключением коротко живущих изотопов и тяжелых элементов, которые по своей природе нестабильны.

Химические элементы, принимающие участие в процессах обмена веществ и обладающие выраженной биологической активностью, называют БИОГЕННЫМИ.

схема химической организации клетки

При изучении биологических функции важнейших химических компонентов клетки целесообразно ознакомиться с их основными физико-химическими свойствами. Так вода - самое простое химическое соединение, входящее в состав живых организмов, играет большую роль в жизнедеятельности любого организма. При этом эта роль может быть частично объяснена физико-химическими свойствами воды. Вода обладает удивительной теплоемкостью и теплопроводностью. Поведение воды вблизи точки замерзания считается аномальным. Сравните молекулярный вес этилового спирта и воды (С2Н5ОН и Н2О). Вода имеет значительно меньший молекулярный вес. Но спирт обладает большей летучестью, меньшей теплотой парообразования. То есть, при комнатной температуре спирт быстро испаряется, а вода не, остается жидкой. При понижении температуры до минус 4° С плотность воды сначала увеличивается, а при переходе в твердое состояние (лед) уменьшается, а у большей части веществ на Земле при таком процессе плотность увеличивается. Лед не тонет в воде. В итоге, на поверхности водоемов образуется теплоизоляционный слой и водоем сохраняет жидкое состояние и в лютые морозы.

При изучении других неорганических соединений клетки обратите внимание на значение солей, а точнее анионов и катионов (все процессы клетки происходят в водном растворе).

Белки являются важнейшим и обязательным компонентом клетки. БЕЛКИ - ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНЫЕ БИОПОЛИМЕРЫ, мономерами которых служат аминокислоты.

Аминокисло́ты — органические соединения, в молекуле которых одновременно содержатся карбоксильные и аминные группы.

Аминокислоты различаются радикалами.

ПЕРВИЧНУЮ структуру белка - т.е. сама белковая, полипептидная цепь (последовательность аминокислотных остатков);

ВТОРИЧНУЮ структуру - белковая цепь закручена в спираль под действием водородных связей;

ТРЕТИЧНУЮ структуру - спираль сворачивается в клубок под действием гидрофобных-гидрофильных взаимодействий (процесс происходит в водном растворе), возникающих дисульфидных связей боковых радикалов между собой (возникают глобулярная структура) белка, а само образование получило название глобулы);

ЧЕТВЕРТИЧНАЯ структура белка - возникает при взаимодействии нескольких глобул (например, молекула гемоглобина).

Белки выполняют в организме множество разных функций, являющихся основой для живых организмов. Какие это функции?

КАТАЛИТИЧЕСКАЯ, или ферментативная; эта функция уникальна, так как многие процессы в клетке носят ферментативный характер.

Эта функция несвойственна другим биополимерам.

ТРАНСПОРТНАЯ - гемоглобин - транспорт кислорода.

ЗАЩИТНАЯ - образование антител, свертывание белка крови при образовании фибрина.

СОКРАТИТЕЛЬНАЯ - сократительные белки в мышечной ткани.

СТРУКТУРНАЯ - белки обязательные компоненты всех клеточных мембран.

ГОРМОНАЛЬНАЯ - наряду с нервной системой гормоны-белки управляют работой различных органов и организма в целом.

ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ - белки наряду с липидами и углеводами являются источниками энергии в клетке.