Ders türü - kombine

Yöntemler: kısmen arama, problem sunumu, açıklayıcı ve örnekleyici.

Hedef:

Öğrencilerde canlı doğa, sistemik organizasyonu ve evrimi hakkında bütünsel bir bilgi sisteminin oluşturulması;

Biyolojik konulardaki yeni bilgilerin mantıklı bir değerlendirmesini yapabilme;

Sivil sorumluluğu, bağımsızlığı ve inisiyatifi teşvik etmek

Görevler:

eğitici: biyolojik sistemler (hücre, organizma, tür, ekosistem) hakkında; yaşayan doğaya ilişkin modern fikirlerin gelişim tarihi; biyolojik bilimdeki olağanüstü keşifler; dünyanın modern doğa bilimi resminin oluşumunda biyoloji biliminin rolü; bilimsel bilgi yöntemleri;

Gelişim evrensel insan kültürüne giren biyolojinin olağanüstü başarılarını inceleme sürecinde yaratıcı yetenekler; çeşitli bilgi kaynaklarıyla çalışma sırasında modern bilimsel görüşler, fikirler, teoriler, kavramlar, çeşitli hipotezler (hayatın özü ve kökeni hakkında, insan hakkında) geliştirmenin karmaşık ve çelişkili yolları;

Yetiştirilme yaşayan doğayı tanıma olasılığına, doğal çevreye ve kişinin kendi sağlığına dikkat etme ihtiyacına olan inanç; Biyolojik sorunları tartışırken karşı tarafın fikrine saygı duymak

Biyoloji çalışmanın kişisel sonuçları:

1. Rus sivil kimliğinin eğitimi: vatanseverlik, Anavatan'a sevgi ve saygı, kişinin Anavatanıyla gurur duyma duygusu; kişinin etnik kökenine ilişkin farkındalık; çok uluslu Rus toplumunun hümanist ve geleneksel değerlerinin asimilasyonu; Anavatan'a karşı sorumluluk ve görev duygusunu geliştirmek;

2. Öğrenmeye karşı sorumlu bir tutumun oluşması, öğrencilerin öğrenme ve bilgi motivasyonuna dayalı olarak kendini geliştirmeye ve kendi kendine eğitime hazır olmaları ve yetenekleri, bilinçli seçim ve dünya çapında yönelime dayalı daha ileri bir bireysel eğitim yörüngesinin inşası. sürdürülebilir bilişsel ilgileri dikkate alarak meslekler ve mesleki tercihler;

Biyoloji öğretiminin meta-konu sonuçları:

1. kişinin öğrenme hedeflerini bağımsız olarak belirleme, öğrenme ve bilişsel faaliyette kendisi için yeni hedefler belirleme ve formüle etme, kişinin bilişsel faaliyetinin güdülerini ve çıkarlarını geliştirme yeteneği;

2. Bir problemi görme, soru sorma, hipotez ileri sürme becerisi de dahil olmak üzere araştırma ve proje faaliyetlerinin bileşenlerine hakimiyet;

3. Farklı biyolojik bilgi kaynaklarıyla çalışma becerisi: çeşitli kaynaklarda (ders kitabı metni, popüler bilimsel literatür, biyolojik sözlükler ve referans kitapları) biyolojik bilgileri bulma, analiz etme ve analiz etme

bilgiyi değerlendirmek;

Bilişsel: biyolojik nesnelerin ve süreçlerin temel özelliklerinin tanımlanması; insanlarla memeliler arasındaki ilişkiye dair kanıt (tartışma) sağlamak; insan ve çevre arasındaki ilişkiler; insan sağlığının çevre durumuna bağımlılığı; çevreyi koruma ihtiyacı; Biyoloji biliminin yöntemlerine hakim olmak: biyolojik nesnelerin ve süreçlerin gözlemlenmesi ve tanımlanması; Biyolojik deneylerin kurulması ve sonuçlarının açıklanması.

Düzenleyici: eğitimsel ve bilişsel sorunları çözmenin en etkili yollarını bilinçli olarak seçmek için alternatif olanlar da dahil olmak üzere hedeflere ulaşmanın yollarını bağımsız olarak planlama yeteneği; öğretmen ve akranlarıyla eğitimsel işbirliği ve ortak faaliyetler düzenleme yeteneği; bireysel ve grup halinde çalışın: pozisyonları koordine ederek ve çıkarları dikkate alarak ortak bir çözüm bulun ve çatışmaları çözün; bilgi ve iletişim teknolojilerinin kullanımı alanında yeterliliğin oluşması ve geliştirilmesi (bundan sonra BİT yeterlilikleri olarak anılacaktır).

İletişimsel: akranlarla iletişim ve işbirliğinde iletişimsel yeterliliğin oluşumu, ergenlik döneminde cinsiyet sosyalleşmesinin özelliklerinin anlaşılması, sosyal açıdan faydalı, eğitim ve araştırma, yaratıcı ve diğer faaliyet türleri.

Teknolojiler : Sağlığın korunması, probleme dayalı, gelişimsel eğitim, grup etkinlikleri

Teknikler: analiz, sentez, çıkarım, bilginin bir türden diğerine çevrilmesi, genelleme.

Dersler sırasında

Görevler

Öğrencilere hücrelerin kimyasal bileşimini tanıtmak.

Su moleküllerinin hücre ve organizmaların yaşamındaki rolünü belirleyen yapısal özelliklerini ortaya çıkarın.

Mineral tuzların ve bunları oluşturan katyon ve anyonların hücre yaşamındaki rolünü karakterize eder.

Temel hükümler

Biyolojik evrim, bir bütün olarak maddenin gelişimindeki doğal bir aşamayı temsil eder.

Yaşamın ortaya çıkmasının kozmik ve gezegensel önkoşulları, gezegenin büyüklüğü, Güneş'ten uzaklığı, dairesel yörünge ve yıldız radyasyonunun sabitliğidir.

İlkel Dünya'daki atmosferin onarıcı doğası, gezegenimizde yaşamın ortaya çıkması için kimyasal bir ön koşul olarak kabul edilmektedir.

Abiojenik olarak, yıldırım deşarjlarının enerjisinin, Güneş'ten gelen güçlü sert ultraviyole radyasyonun vb. etkisi altındaki Dünya'nın birincil atmosferinin bileşenlerinden, çeşitli basit organik moleküller (biyolojik polimerlerin monomerleri) ortaya çıkabilir.

Sulu çözeltilerde, daha ılıman koşullar altında, basit organik moleküllerin etkileşimi sonucu daha karmaşık bileşikler oluştu.

Koaservatlar ortak bir sulu kabukla çevrelenmiş multimoleküler komplekslerdir.

Koaservat damlaları, çevredeki maddeleri seçici olarak absorbe etme ve basit metabolik reaksiyonları gerçekleştirme yeteneğine sahiptir.

Koaservatların iç ortamının oluşumu sırasında, içlerinde meydana gelen sentez işlemleri, membranların ve protein niteliğindeki spesifik katalizörlerin ortaya çıkmasına neden olmuştur.

Prebiyolojik evrimin en önemli olayı, genetik kodun bir dizi RNA kodonu şeklinde ortaya çıkması ve ardından protein moleküllerindeki amino asitlerin en başarılı kombinasyonları hakkında bilgi depolayabildiği ortaya çıkan DNA'dır.

İlk hücresel formların ortaya çıkışı, biyolojik evrimin başlangıcına işaret ediyordu; bu evrimin ilk aşamaları, ökaryotik organizmaların ortaya çıkışı, cinsel süreç ve ilk çok hücreli organizmaların ortaya çıkışı ile karakterize ediliyordu.

Sorunlu alanlar

İlkel okyanusun sularındaki konsantrasyon engeli nasıl aşılabilir?

Erken Dünya koşulları altında koaservatların doğal seçiliminin ilkeleri nelerdir?

Biyolojik evrimin ilk adımlarına hangi büyük evrimsel dönüşümler eşlik etti?

Hücreyi oluşturan inorganik maddeler

Farklı organizmaların hücrelerinde periyodik kimyasal elementler sisteminin yaklaşık 70 elementi keşfedildi D.I. Mendeleev'e göre, ancak bunlardan yalnızca 24'ünün belirlenmiş bir önemi var ve her hücre türünde sürekli olarak bulunuyor.

Hücrenin elementel bileşiminde en büyük payı oksijen, karbon, hidrojen ve nitrojen oluşturur. Bunlar sözde temel veya biyojenik elementlerdir. Bu elementler hücre kütlesinin %95'inden fazlasını oluşturur ve canlı maddelerdeki göreceli içerikleri yer kabuğundakinden çok daha yüksektir.

Hayati olanlar kalsiyum, fosfor, kükürt, potasyum, klor, sodyum, magnezyum ve demirdir. Hücredeki içerikleri yüzde onda biri ve yüzde biri olarak hesaplanır. Listelenen öğeler bir grup makro öğeyi oluşturur.

Diğer kimyasal elementler: bakır, kobalt, manganez, molibden, çinko, bor, flor, krom, selenyum, alüminyum, iyot, silikon - yalnızca küçük miktarlarda (hücre kütlesinin% 0,01'inden az) bulunur. Mikro elementler grubuna aittirler.

Belirli bir elementin vücuttaki yüzde içeriği hiçbir şekilde vücuttaki önem ve gereklilik derecesini karakterize etmez. Örneğin, birçok mikro element, çeşitli biyolojik olarak aktif maddelerin (enzimler, vitaminler, hormonlar) bir parçasıdır; büyüme ve gelişmeyi, hematopoezi, hücresel solunum süreçlerini vb. etkilerler.

Su. Canlı organizmalarda en yaygın inorganik bileşik sudur. İçeriği büyük ölçüde değişir: diş minesi hücrelerinde yaklaşık% 10 su bulunur ve gelişmekte olan embriyonun hücrelerinde -% 90'dan fazla. Ortalama olarak, çok hücreli bir organizmada su, vücut ağırlığının yaklaşık %80'ini oluşturur.

Suyun hücredeki rolü çok önemlidir. İşlevleri büyük ölçüde kimyasal doğası tarafından belirlenir. Molekül yapısının dipol yapısı, suyun çeşitli maddelerle aktif olarak etkileşime girme yeteneğini belirler. Molekülleri suda çözünebilen bazı maddelerin katyonlara ve anyonlara parçalanmasına neden olur. Sonuç olarak iyonlar hızla kimyasal reaksiyonlara girer. Kimyasal reaksiyonların çoğu suda çözünebilen maddeler arasındaki etkileşimleri içerir.

Su. Genel olarak hücrelerin ve canlı organizmaların yaşamında önemli bir rol oynar. Bileşimlerinin bir parçası olmasının yanı sıra birçok organizma için aynı zamanda bir yaşam alanıdır. Suyun hücredeki rolü, özelliklerine göre belirlenir. Bu özellikler oldukça benzersizdir ve esas olarak su moleküllerinin küçük boyutuyla, moleküllerinin polaritesiyle ve hidrojen bağları yoluyla birbirlerine bağlanma yetenekleriyle ilişkilidir.

Su molekülleri doğrusal olmayan bir uzaysal yapıya sahiptir. Bir su molekülündeki atomlar, bir oksijen atomunu iki hidrojen atomuna bağlayan polar kovalent bağlarla bir arada tutulur. Kovalent bağların polaritesi bu durumda oksijen atomlarının hidrojen atomuna göre güçlü elektronegatifliği ile açıklanmaktadır; Oksijen atomu ortak elektron çiftlerinden elektronları çeker.

Sonuç olarak, oksijen atomunda kısmen negatif bir yük, hidrojen atomlarında ise kısmen pozitif bir yük belirir. Komşu su moleküllerinin oksijen ve hidrojen atomları arasında hidrojen bağları oluşur.

Su, tuzlar, şekerler, alkoller ve asitler gibi polar maddeler için mükemmel bir çözücüdür. Suda çözünen maddelere denir hidrofilik.

Suda çözünmeyen maddelere denir hidrofobik.

Su var yüksek ısı kapasitesi. Su moleküllerini bir arada tutan hidrojen bağlarının kırılması, büyük miktarda enerjinin emilmesini gerektirir. Bu özellik, ortamdaki önemli sıcaklık değişimlerinde vücudun termal dengesinin korunmasını sağlar. Ayrıca su vardır yüksek termal iletkenlik Vücudun tüm hacmi boyunca aynı sıcaklığı korumasını sağlar. Su da yüksek buharlaşma ısısı yani moleküllerin önemli miktarda ısıyı taşıyarak vücudu soğutma yeteneği. Suyun bu özelliği memelilerde terlemede, timsahlarda termal nefes darlığında, bitkilerde ise terlemede (buharlaşma) kullanılarak aşırı ısınmayı önler.

Suyun biyolojik özellikleri:

Ulaşım. Su, hücre ve vücuttaki maddelerin hareketini, maddelerin emilimini ve metabolik ürünlerin uzaklaştırılmasını sağlar.

Metabolik. Su, hücredeki birçok biyokimyasal reaksiyonun ortamıdır.

Yapısal. Hücrelerin sitoplazması %60 ila %95 oranında su içerir. Bitkilerde su hücre turgorunu belirler.

su yağlama sıvıları ve mukus oluşumuna katılır. Tükürük, safra, gözyaşı vb.nin bir parçasıdır.

Mineral tuzlar. Hücredeki inorganik maddelerin çoğu tuz halindedir. Sulu bir çözeltide tuz molekülleri katyonlara ve anyonlara ayrışır. En önemli katyonlar şunlardır: K+, Na+, Ca2+, Mg2+ ve anyonlar: Cl-, H2PO4-, HPO42-, HCO3-, NO3-, SO42-. Sadece içerik değil, hücredeki iyonların oranı da önemlidir.

Hücrenin tamponlama özellikleri hücre içindeki tuz konsantrasyonuna bağlıdır.

Tampon Bir hücrenin içeriğinin hafif alkali reaksiyonunu sabit bir seviyede tutabilme becerisine denir.

Tartışılacak konular

Çeşitli unsurların canlı ve cansız maddelerin organizasyonuna katkısı nedir?

Suyun fizikokimyasal özellikleri, hücrenin ve tüm organizmanın hayati süreçlerini desteklemede kendini nasıl gösterir?

İncelenecek sorular ve görevler

1.Canlı organizmaların iç ortamının temelini hangi madde oluşturur?

2. Gerekli herhangi bir unsurun eksikliği hücrenin ve organizmanın yaşamsal aktivitesini nasıl etkileyecektir? Bu tür olaylara örnekler verir misiniz?

3. Hangi element katyonları canlı organizmaların en önemli özelliği olan sinirliliği sağlar?

4. Referans materyalde hücredeki en küçük miktarlarda bulunan elementleri bulun. Ortak adları nedir? Hücrede hangi görevi yerine getiriyorlar?

İnorganikmaddelerhücreler

Su ve hücre yaşamındaki rolü

Hücrenin kimyasal bileşimi. İnorganik bileşikler.

Kaynaklar

V. B. ZAKHAROV, S. G. MAMONTOV, N. I. SONIN, E. T. ZAKHAROVA GENEL EĞİTİM KURUMLARI İÇİN “BİYOLOJİ” DERS KİTABI (10-11. Sınıflar).

A. P. Plekhov Biyolojisi ve ekolojinin temelleri. Seri “Üniversiteler için ders kitapları. Özel edebiyat".

Öğretmenler için kitap Sivoglazov V.I., Sukhova T.S. Kozlova T. A. Biyoloji: genel kalıplar.

Sunum barındırma

Konu: “Hücrenin kimyasal bileşimi.”

Plan:

1. Hücrenin inorganik maddeleri.

2. Hücrenin organik maddeleri.

Hücre, Mendeleev'in periyodik tablosunun cansız doğada da bulunan yaklaşık 70 kimyasal elementini içerir. Bu organik ve inorganik dünyanın birliğini gösterir. Ancak canlı ve cansız maddelerdeki kimyasal elementlerin oranı farklıdır.

Canlı bir organizmadaki içeriklerine bağlı olarak kimyasal elementler birkaç gruba ayrılır:

1 grup - makro besinler(hücre kütlesinin %98'ini oluşturur): hidrojen, oksijen, karbon ve nitrojen. Karbonhidratların, yağların ve proteinlerin bir parçasıdırlar.

2. grup - makro besinler(hücrenin toplam bileşiminin yaklaşık% 1,9'unu oluşturur): kükürt, fosfor, klor, potasyum, sodyum, magnezyum, kalsiyum, demir. Ayrıca hücrede önemli bir işlevi yerine getirirler. Örneğin sodyum, potasyum ve kalsiyum, hücre zarlarının çeşitli maddelere karşı geçirgenliğini ve sinir lifi boyunca impulsların iletilmesini sağlar. Ca, normal kan pıhtılaşmasının bağlı olduğu faktörlerden biridir. Fe, oksijenin akciğerlerden dokulara transferinde rol oynayan bir kırmızı kan hücresi proteini olan hemoglobinin bir parçasıdır.

3 grup - mikro elementler(%0,1): çinko, bakır, iyot, flor, kobalt, manganez, bor vb. Ayrıca önemli bir işlevi yerine getirirler. Mikro elementler enzimlerin, vitaminlerin, hormonların - büyük biyolojik aktiviteye sahip maddelerin bir parçasıdır. Vücutta eser elementlerin eksikliği veya yokluğu hastalığa neden olabilir. Örneğin, eksiklik iyot Tiroid hormonunun bir parçası olan tiroksin, oluşumunda azalmaya, organın hipofonksiyonuna ve hastalığın gelişmesine yol açar. Çinko pankreas hormonunun bir dizi enziminin bir parçasıdır - insülin; seks hormonlarının aktivitesini arttırır. Kobalt- NK sentezi sürecinde, protein metabolizmasında yer alan ve hematopoez için çok önemli olan B 12 vitamininin gerekli bir bileşeni.

4 grup - ultra mikro elementler(%0,00001'den az): altın, gümüş, cıva, uranyum, berilyum, radyum vb. Rolleri tam olarak araştırılmamıştır.

Kimyasal bileşime göre hücreye giren maddeler ikiye ayrılır. inorganik(cansız doğada da bulunur) ve organik, canlı organizmaların özelliği.

Hücrenin inorganik maddeleri.

su- en yaygın inorganik bileşik. Ortalama olarak, çok hücreli bir organizmada vücut ağırlığının %80'ini oluşturur. Suyun işlevi büyük ölçüde kimyasal ve fiziksel özellikleriyle belirlenir. Bu özellikler, su moleküllerinin küçük boyutu, polariteleri ve hidrojen bağları yoluyla birbirlerine bağlanabilme yetenekleri ile ilişkilidir.

Su fonksiyonu:

1. Su, polar maddeler (tuzlar, şeker, asitler, alkoller vb.) için ana çözücüdür. Su ile ilgili olarak tüm maddeler 2 gruba ayrılır: suda yüksek oranda çözünür olan maddelere denir hidrofilik. Su, polar olmayan maddeleri (katı yağlar, sıvı yağlar) çözmez ve onlarla hidrojen bağları oluşturamadığı için onlarla karışmaz. Suda çözünmeyen maddelere denir hidrofobik.

2. Su iyi bir ısı iletkenliğine ve yüksek ısı kapasitesine sahiptir, dolayısıyla hücre içindeki sıcaklık değişmeden kalır veya dalgalanmaları hücreyi çevreleyen ortama göre önemli ölçüde daha azdır.

3. Suyun buharlaşma ısısı yüksektir, yani. moleküllerin önemli miktarda ısıyı taşıyarak vücudu soğutma yeteneği (suyun bu özelliği memelilerde terleme sırasında kullanılır).

4. Su, maddelerin hem hücreye girmesini hem de hücreden uzaklaştırılmasını sağlar.

5. Su, fotosentez sırasında bir O2 ve H2 kaynağıdır.

6. Su, moleküllerin polaritesinden dolayı hücre yapısının stabilizatörüdür

7. Su – osmoregülatör: Hücrenin esnekliğini ve hacmini sağlar.

8. Su, yüksek moleküler maddelerin hidrolizi ve oksidasyonuna katılır.

Mineral tuzlar. Hücredeki inorganik maddelerin çoğu tuz halindedir. Sulu bir çözeltideki tuz molekülleri katyonlara ve anyonlara ayrışır (NaCl = Na + + Cl - ; NaSO 4 = Na + + SO 4 2-)

En önemli katyonlar şunlardır: K +, Na +, Ca 2+, NH 4 + ve anyonlar: Cl -, H 2 PO 4 -, HCO 3 -, NO 3 -, SO 4 2-.

Hücre yüzeyindeki ve içindeki katyon ve anyon miktarları arasındaki fark, sinir ve kas uyarımının temelini oluşturan aksiyon potansiyelinin oluşmasını sağlar.

İşlevler:

1. Vücudun iç ortamının sabitliğinin korunması: fosforik asit anyonları (H2PO4 ve HPO42-), hücre içindeki pH'ı 6,9'da tutan bir tampon sistemi oluşturur. Hücre dışı sıvıda ve kanda karbonik asit tampon görevi görür ve anyonları (H2CO3 ve HCO3-) pH = 7,4'ü korur.

2. Sabit ozmotik basıncın sağlanması: hücre içinde tuz konsantrasyonu daha yüksektir - bu, suyun hücreye akışını sağlar ve turgor basıncı yaratır.

3. Enzimlerin aktivasyonu.

4. Organik maddelerle (Hb, klorofil, tiroksin, B 12 vitamini, oksidatif enzimler) bileşikler oluşturur.

Biyoloji- hayat bilimi. Biyolojinin en önemli görevi canlı organizmaların çeşitliliğini, yapısını, yaşam aktivitesini, bireysel gelişimini ve evrimini, çevreleriyle ilişkilerini incelemektir.

Canlı organizmalar onları cansız doğadan ayıran bir takım özelliklere sahiptir. Bireysel olarak farklılıkların her biri oldukça keyfidir, bu nedenle bir arada düşünülmelidir.

Canlı maddeyi cansız maddeden ayıran işaretler:

1. kalıtsal bilgiyi çoğaltma ve gelecek nesle aktarma yeteneği;
2. metabolizma ve enerji;
3. uyarılabilirlik;
4. belirli yaşam koşullarına uyum;
5. yapı malzemesi - biyopolimerler (bunlardan en önemlileri proteinler ve nükleik asitlerdir);
6. moleküllerden organlara uzmanlaşma ve bunların yüksek derecede organizasyonu;
7. yükseklik;
8. yaşlanma;
9. ölüm.

Canlı maddenin organizasyon seviyeleri:

1. moleküler,
2. hücresel,
3. kumaş,
4. organ,
5. organizma,
6. popülasyon türleri,
7. biyojeosenotik,
8. biyosfer.

Hayatın çeşitliliği

Gezegenimizde ilk ortaya çıkanlar nükleer olmayan hücrelerdi. Çoğu bilim adamı, nükleer organizmaların, eski arkebakterilerin mavi-yeşil algler ve oksitleyici bakterilerle simbiyozunun bir sonucu olarak ortaya çıktığını kabul etmektedir (simbiyogenez teorisi).

Sitoloji

Sitoloji- bilimi kafes. Tek hücreli ve çok hücreli organizmaların hücrelerinin yapısını ve fonksiyonlarını inceler. Hücre, tüm canlıların yapısının, işleyişinin, büyümesinin ve gelişmesinin temel birimidir. Bu nedenle sitolojinin karakteristik süreçleri ve modelleri, diğer birçok bilimin (anatomi, genetik, embriyoloji, biyokimya vb.) incelediği süreçlerin temelini oluşturur.

Hücrenin kimyasal elementleri

Kimyasal element- aynı pozitif nükleer yüke sahip belirli bir atom türü. Hücrelerde yaklaşık 80 kimyasal element bulunmuştur. Dört gruba ayrılabilirler:
Grup 1 - karbon, hidrojen, oksijen, nitrojen (hücre içeriğinin %98'i),
Grup 2 – potasyum, sodyum, kalsiyum, magnezyum, kükürt, fosfor, klor, demir (%1,9),
Grup 3 - çinko, bakır, flor, iyot, kobalt, molibden vb. (%0,01'den az),
Grup 4 - altın, uranyum, radyum vb. (%0,00001'den az).

Çoğu kılavuzda birinci ve ikinci grupların unsurlarına denir. makro besinler, üçüncü grubun unsurları - mikro elementler, dördüncü grubun unsurları - ultra mikro elementler. Makro ve mikro elementlerin katıldığı süreçler ve işlevler açıklığa kavuşturulmuştur. Çoğu ultramikroelement için biyolojik bir rol tanımlanmamıştır.

Canlı organizmalardaki kimyasal elementlerin atomları oluşur inorganik(su, tuzlar) ve organik bileşikler(proteinler, nükleik asitler, lipitler, karbonhidratlar). Atomik seviyede, canlı ve cansız madde arasında hiçbir fark yoktur; farklılıklar, canlı maddenin bir sonraki, daha yüksek organizasyon seviyelerinde ortaya çıkacaktır.

su

su- en yaygın inorganik bileşik. Su içeriği hücre kütlesinin %10'u (diş minesi) ile %90'ı (gelişen embriyo) arasında değişir. Su olmadan yaşam mümkün değildir; suyun biyolojik önemi kimyasal ve fiziksel özellikleriyle belirlenir.

Su molekülü açısal bir şekle sahiptir: Hidrojen atomları oksijene göre 104,5°'lik bir açı oluşturur. Molekülün hidrojenin bulunduğu kısmı pozitif yüklü, oksijenin bulunduğu kısmı ise negatif yüklüdür ve bu nedenle su molekülü dipoldür. Su dipolleri arasında hidrojen bağları oluşur. Suyun fiziksel özellikleri:şeffaf, 4 °C'de maksimum yoğunluk, yüksek ısı kapasitesi, pratikte sıkışmaz; Saf su ısıyı ve elektriği iyi iletmez, 0°C'de donar, 100°C'de kaynar vb. Suyun kimyasal özellikleri: iyi bir çözücüdür, hidratlar oluşturur, hidrolitik ayrışma reaksiyonlarına girer, birçok oksitle etkileşime girer, vb. Suda çözünme kabiliyetine göre ayırt edilirler: hidrofilik maddeler- yüksek oranda çözünür, hidrofobik maddeler- suda pratik olarak çözünmez.

Suyun biyolojik önemi:

1. iç ve hücre içi ortamın temelidir,
2. Mekansal yapının korunmasını sağlar,
3. maddelerin taşınmasını sağlar
4. polar molekülleri nemlendirir,
5. difüzyon için bir çözücü ve ortam görevi görür,
6. fotosentez ve hidroliz reaksiyonlarına katılır,
7. vücudun soğumasına yardımcı olur,
8. birçok organizmanın yaşam alanıdır
9. Tohumların, meyvelerin ve larva aşamalarının göçünü ve dağıtımını teşvik eder,
10. Döllenmenin gerçekleştiği ortam,
11. Bitkilerde terlemeyi ve tohumların çimlenmesini sağlar,
12. vücutta ısının eşit dağılımını ve çok daha fazlasını destekler. vesaire.

Hücrenin diğer inorganik bileşikleri

Diğer inorganik bileşikler esas olarak çözünmüş halde (katyonlara ve anyonlara ayrışmış) veya katı halde bulunabilen tuzlarla temsil edilir. K+, Na+, Ca2+, Mg2+ katyonları (yukarıdaki tabloya bakın) ve HPO 4 2 - , Cl - , HCO 3 - anyonları hücrenin tamponlama özelliklerini sağlayarak hücrenin ömrü için önemlidir. . Tamponlama- pH'ı belirli bir seviyede tutma yeteneği (pH, hidrojen iyonlarının konsantrasyonunun tersinin ondalık logaritmasıdır). 7,0 pH değeri nötr bir çözeltiye, 7,0'ın altında bir asidik çözeltiye ve 7,0'ın üzerinde bir alkalin çözeltiye karşılık gelir. Hücreler ve dokular hafif alkali bir ortamla karakterize edilir. Bu hafif alkali reaksiyonun sürdürülmesinden fosfat (1) ve bikarbonat (2) tampon sistemleri sorumludur.

Hücrenin kimyasal bileşimi

Hücrenin kimyasal elementleri.

Organizasyon düzeyi ne olursa olsun tüm hücreler kimyasal bileşim bakımından benzerdir. Hücre, çeşitli kimyasal reaksiyonlara katılan binlerce madde içerir. Canlı organizmalarda D.I. Mendeleev'in periyodik tablosunun yaklaşık 80 kimyasal elementi keşfedildi. 24 elementin vücutta yaptıkları görevler bilinmektedir. biyojenik elementler. Canlı maddelerdeki niceliksel içeriklerine göre elementler üç kategoriye ayrılır:

Makrobesinler:

Ç, C, H, N- canlı madde kütlesinin yaklaşık% 98'i, 1. grubun unsurları;

K, Na, Ca, Mg, S, P, Cl, F e - 2. grubun elemanları. (Canlı madde kütlesinin %1,9'u).

Mikro elementler (Zn, Mn, Cu, Co, Mo ve diğerleri), payı %0,001 ile 0,000001 arasında değişmektedir. Mikro elementler biyolojik olarak aktif maddelerin (enzimler, vitaminler ve hormonlar) bir parçasıdır.

Ultramikro elementler (Au, U, Ra, vb.), konsantrasyonu %0,000001'i aşmayan. Bu grubun çoğu unsurunun rolü henüz açıklığa kavuşturulmamıştır.

Makro ve mikro elementler canlılarda çeşitli şekillerde bulunur. kimyasal bileşikler, inorganik ve organik maddeler olarak ikiye ayrılır .

Hücrenin inorganik bileşikleri.

İnorganik maddeler şunları içerir: su, vücut ağırlığının yaklaşık %70-80’ini oluşturan; mineraller - 1-1,5%.

su. Canlı organizmalarda en yaygın inorganik bileşik. İçeriği büyük ölçüde değişir: diş minesi hücrelerinde su ağırlıkça yaklaşık% 10'u ve gelişmekte olan embriyonun hücrelerinde -% 90'dan fazlasını oluşturur.

Su olmadan hayat imkansızdır. Sadece canlı hücrelerin önemli bir bileşeni değil, aynı zamanda organizmaların yaşam alanıdır. Suyun biyolojik önemi kimyasal ve fiziksel özelliklerine dayanmaktadır.

Suyun kimyasal ve fiziksel özellikleri öncelikle su moleküllerinin küçüklüğü, polarlıkları ve hidrojen bağları yoluyla birbirlerine bağlanabilme yetenekleri ile açıklanmaktadır. Bir su molekülünde bir oksijen atomu iki hidrojen atomuna kovalent bağla bağlıdır. Molekül polardır: Oksijen atomu küçük bir negatif yük taşır ve iki hidrojen atomu da küçük bir pozitif yük taşır. Bu, su molekülünü dipol yapar. Bu nedenle su molekülleri birbirleriyle etkileşime girdiğinde aralarında hidrojen bağları kurulur. Kovalent olanlardan 15-20 kat daha zayıftırlar ancak her su molekülü 4 hidrojen bağı oluşturabildiğinden suyun fiziksel özelliklerini önemli ölçüde etkilerler. Büyük ısı kapasitesi, füzyon ısısı ve buharlaşma ısısı, su tarafından emilen ısının çoğunun molekülleri arasındaki hidrojen bağlarını kırmak için harcanmasıyla açıklanmaktadır. Su yüksek ısı iletkenliğine sahiptir. Su, spektrumun görünür kısmında pratik olarak sıkıştırılamaz ve şeffaftır. Son olarak su, sıvı haldeki yoğunluğu katı haldeki yoğunluğundan daha büyük olan bir maddedir; 4°C'de maksimum yoğunluğa sahiptir, buzun yoğunluğu daha düşüktür, yüzeye yükselir ve rezervuarı donmaya karşı korur.

Fiziksel ve kimyasal özellikleri onu eşsiz bir sıvı yapar ve biyolojik önemini belirler. Su, iyonik (polar) bileşiklerin yanı sıra molekülleri yüklü (polar) gruplar içeren bazı iyonik olmayan bileşikler için iyi bir çözücüdür. Sudaki herhangi bir polar bileşik hidrat(su molekülleri ile çevrili), su molekülleri ise organik madde moleküllerinin yapısının oluşumuna katılır. Su moleküllerinin bir maddenin moleküllerine olan çekim enerjisi, bir maddenin molekülleri arasındaki çekim enerjisinden büyükse, o zaman madde çözünür. Su ile ilgili olarak şunlar vardır: hidrofilik maddeler - suda yüksek oranda çözünen maddeler; hidrofobik maddeler- suda pratik olarak çözünmeyen maddeler. Çoğu biyokimyasal reaksiyon yalnızca sulu bir çözeltide meydana gelebilir; Birçok madde hücreye sulu bir çözelti içinde girer ve çıkar. Suyun yüksek ısı kapasitesi ve ısıl iletkenliği, hücre içindeki ısının eşit dağılımına katkıda bulunur.

Suyun buharlaşması sırasında büyük ısı kaybı nedeniyle vücut soğur. Yapışma ve birleşme kuvvetleri sayesinde su kılcal damarlardan yükselebilir (bitkilerin damarlarındaki suyun hareketini sağlayan faktörlerden biri). Su, birçok kimyasal reaksiyonun (proteinlerin, karbonhidratların, yağların vb. hidrolitik parçalanması) doğrudan katılımcısıdır. Hücre duvarlarının stresli durumunu (turgor) belirler ve aynı zamanda destekleyici bir işlevi yerine getirir (örneğin, yuvarlak kurtlarda hidrostatik iskelet).

Hücrenin mineralleri. Esas olarak anyonlara ve katyonlara ayrışan tuzlarla temsil edilirler. Hücrenin hayati süreçleri için en önemli katyonlar K +, Na +, Ca 2+, Mg 2+ ve HPO 4 2-, Cl -, HCO 3 - anyonlarıdır. Hücredeki ve çevresindeki iyonların konsantrasyonları farklıdır. Örneğin dış ortamda (kan plazması, deniz suyu) K + her zaman daha azdır ve Na + her zaman hücredekinden daha fazladır. Hücrenin protoplastta ve dış ortamda belirli bir iyon oranını korumasına izin veren bir dizi mekanizma vardır.

Hücre yaşamının birçok sürecinde çeşitli iyonlar yer alır: K +, Na +, Cl katyonları - canlı organizmaların uyarılabilirliğini sağlar; Mg 2+, Mn 2+, Zn 2+, Ca 2+ vb. katyonlar birçok enzimin normal çalışması için gereklidir; Mg2+ (klorofilin bir bileşeni) olmadan fotosentez sırasında karbonhidrat oluşumu imkansızdır; hücrenin tampon özellikleri (hücre içeriğinin hafif alkali reaksiyonunu muhafaza ederek) zayıf asitlerin (HCO3-, HPO4-) ve zayıf asitlerin (H2C03) anyonları tarafından desteklenir;

Fosfat tampon sistemi:

Düşük pH Yüksek pH

NPO 4 2- + H + ←―――――――→H 2 PO 4 -

Hidrojen fosfat - iyon Dihidrojen fosfat - iyon

Bikarbonat tampon sistemi:

Düşük pH Yüksek pH

HCO 3 - + H + ←―――――――→ H 2 CO 3

Bikarbonat - iyon Karbonik asit

Bazı inorganik maddeler hücrede yalnızca çözünmüş halde değil aynı zamanda katı halde de bulunur. Örneğin Ca ve P, kemik dokusunda ve yumuşakçaların kabuklarında çift karbon dioksit ve fosfat tuzları formunda bulunur.

Hücreyi oluşturan kimyasal elementler.

Canlı bir hücrenin bileşimi, D.I. Mendeleev'in periyodik tablosundaki yaklaşık 60 kimyasal elementi içerir. Üstelik birçoğu en küçük seri numaralarına sahip. Ve bir kimyasal elementin seri numarası ne kadar düşükse, canlı doğada o kadar sık ​​​​bulunur.

Hücreyi oluşturan tüm kimyasal elementler bölünebilir
Oluşum durumuna göre 3 grup:

1) makro elementler: karbon, hidrojen, oksijen ve nitrojen. Hücredeki sayıları en fazladır, yaklaşık %98. Bu elementler proteinin bir parçasıdır.

2) oligoelementler veya ortalama oluşum. Toplamda 8 tane vardır: 5 tanesi metaldir (sodyum, potasyum, kalsiyum, magnezyum ve demir) ve 3 tanesi metal olmayandır (kükürt, fosfor ve klor). Oligoelementlerin hücredeki payı %1,9'dur.

3) mikro elementler. Hücrede bunlardan çok azı vardır; 40'tan fazla elementin yaklaşık %0,1'i. Bunlar iyot, çinko, bakır, flor vb.'dir. Mikro elementlerin eksikliği veya yokluğu ciddi hastalıklara neden olabilir. Örneğin iyot eksikliği tiroid bezinin fonksiyon bozukluğuna neden olur ve bu da guatrın gelişmesine neden olur.

Kimyasal bileşime göre hücreye giren maddeler 2 gruba ayrılır:

– İnorganik (cansız doğada da bulunur)

– Organik (yalnızca canlı organizmaların karakteristik özelliği)

su . Hücredeki su miktarı maksimumdur ve %70-80'dir.

Suyun hücredeki rolü çok önemlidir:

1) Su evrensel bir çözücüdür. İçinde çeşitli organik ve inorganik maddeler çözünür. Farklı maddelerin suda nasıl çözündüğüne bağlı olarak 2 grup madde vardır:

– hidrofilik(Yunanca hydor'dan - su, phileo - aşk) - bunlar suda oldukça çözünen maddelerdir. Bunlara birçok tuz, asit, protein, karbonhidrat vb. dahildir.

– hidrofobik(Yunanca hydor'dan - su, phobos - korku) - bunlar suda çözünmeyen veya az çözünen maddelerdir. Bunlara yağlar ve yağ benzeri maddeler dahildir.

2) Bir hücredeki kimyasal işlemlerin çoğu yalnızca sulu çözeltilerde gerçekleşir. Su, birçok kimyasal hücre içi reaksiyona (hidroliz, yani proteinlerin, yağların ve diğer maddelerin parçalanması) doğrudan katılır.

3) Hücrenin hacmi ve elastikiyeti içindeki su miktarına bağlıdır.

4) Suyun ısı kapasitesi yüksektir, hücrenin termoregülasyonunu sağlar.

Su molekülleri polardır ve hidrojen bağlarının oluşması nedeniyle birkaç molekülden oluşan kompleksler oluşturabilirler. Ortam sıcaklığı arttıkça, ısının bir kısmı su molekülleri arasındaki hidrojen bağlarının kırılmasına harcanırken, iç ortamın sıcaklığı neredeyse hiç değişmeden kalır. Soğutulduğunda su molekülleri arasındaki hidrojen bağları yeniden ortaya çıkar ve ısı açığa çıkar.

Hücrede suyun yanı sıra zayıf asitler, bazlar ve birçok tuz da bulunur.

Tuzlar hücrede ayrışmış durumdadır. K+ , Na + Ca 2+ Mg 2+ ve HPO 2- , H 2 PO 4 , HCO 3 , Cl – hücre yaşamında önemlidir. Zayıf asit anyonlarının yardımıyla hücrenin iç ortamının reaksiyonu, nötre yakın (zayıf alkali) neredeyse sabit bir seviyede tutulur.

Hücre içindeki ve hücreler arası sıvıdaki iyonların konsantrasyonu farklıdır. Sinir ve kas liflerinin çalışmasında önemli bir rol oynayan Na + (esas olarak hücreler arası sıvıda lokalize) ve K + (hücrede yüksek konsantrasyonlarda bulunur) özellikle keskin farklılıklarla karakterize edilir.

Hücredeki çeşitli tuzların içeriği belirli bir seviyede tutulur. Konsantrasyonlarındaki önemli bir değişiklik, hücrede ciddi rahatsızlıklara ve hatta ölümüne neden olabilir. Memelilerin kanındaki Ca2+ konsantrasyonunun azalması kasılmalara ve ölüme neden olur. Kalp kasının normal kasılması için belirli bir oranda K +, Na + Ca 2+ gereklidir. Bu iyonların dengesi değiştiğinde kalp kasının çalışması bozulur.

Çoğu zaman hücredeki inorganik maddeler proteinler, karbonhidratlar ve yağlarla kompleksler oluşturur.