Неорганические вещества 5 класс биология: Урок 5. химический состав клетки — Биология — 5 класс

Содержание

Урок 5. химический состав клетки — Биология — 5 класс

Биология, 5 класс

Урок 5. Химический состав клетки

Перечень вопросов, рассматриваемых на уроке:

  1. Урок посвящён изучению химического состава клетки.

Ключевые слова:

Клетка, химический состав, неорганические и органические вещества, вода, минеральные соли, белки, жиры, углеводы, нуклеиновые кислоты

Тезаурус:

Химический элемент – это атомы одного и того же вида.

Органические вещества – это вещества, которые входят в состав живых организмов и образуются только при их участии.

Неорганические вещества – это вещества, которые входят в состав неживой природы и могут образовываться без участия живых организмов.

Обязательная и дополнительная литература по теме

  1. Биология. 5–6 классы. Пасечник В. В., Суматохин С. В., Калинова Г. С. и др. / Под ред. Пасечника В. В. М. : Просвещение, 2019
  2. Биология. 6 класс. Теремов А. В., Славина Н. В. М.: Бином, 2019.
  3. Биология. 5 класс. Мансурова С. Е., Рохлов В. С., Мишняева Е. Ю. М.: Бином, 2019.
  4. Биология. 5 класс. Суматохин С. В., Радионов В. Н. М.: Бином, 2014.
  5. Биология. 6 класс. Беркинблит М. Б., Глаголев С. М., Малеева Ю. В., Чуб В. В. М.: Бином, 2014.
  6. Биология. 6 класс. Трайтак Д. И., Трайтак Н. Д. М.: Мнемозина, 2012.
  7. Биология. 6 класс. Ловягин С. Н., Вахрушев А. А., Раутиан А. С. М.: Баласс, 2013.

Теоретический материал для самостоятельного изучения

Сейчас на Земле известно более ста химических элементов. Из их атомов состоят все вещества, встречающиеся на Земле. 80 химических элементов обнаружены в составе живых организмов. При этом четыре из них – углерод, водород, азот и кислород составляют около 98 % массы любого организма. Остальные химические элементы встречаются в живых организмах в малых количествах.

Клетки всех живых организмов состоят из одних и тех же химических элементов. Эти же элементы входят и в состав объектов неживой природы. Сходство состава указывает на общность живой и неживой природы.

На этом уроке вы узнаете, из каких химических элементов состоят клетки живых организмов, и какие изменения претерпевают эти химические соединения по мере роста и развития клеток.

В клетках живых организмов больше всего содержится таких химических элементов, как углерод, водород, кислород и азот. Вместе они составляют до 98 % массы клетки. Около 2 % массы клетки приходится на восемь элементов: калий, натрий, кальций, хлор, магний, железо, фосфор и серу. Остальные химические элементы содержатся в клетках в очень малых количествах.

Химические элементы, соединяясь между собой, образуют неорганические (вода и минеральные соли) и органические (белки, жиры, углеводы, нуклеиновые кислоты и др.) вещества.

Значение каждого из веществ, содержащегося в клетке уникально. Вода придаёт клетке упругость, определяет её форму, участвует в обмене веществ. Неорганические вещества используются для синтеза органических молекул. При недостатке минеральных веществ важнейшие процессы жизнедеятельности клеток нарушаются. Углеводы придают прочность клеточным оболочкам, а также служат запасающими веществами. Белки входят в состав разнообразных клеточных структур, регулируют процессы жизнедеятельности и тоже могут запасаться в клетках. Жиры откладываются в клетках. При расщеплении жиров освобождается необходимая живым организмам энергия. Нуклеиновые кислоты играют ведающую роль в сохранении наследственной информации.

Клетка – это миниатюрная природная лаборатория, в которой синтезируются и претерпевают изменения различные химические соединения. Сходство химического состава клеток разных организмов доказывает единство живой природы.

Разбор типового тренировочного задания:

Тип задания: Сортировка элементов по категориям

Текст вопроса: Расставьте названия веществ в таблицу:

Органические вещества

Неорганические вещества

Варианты ответов:

Белки

Вода

Углеводы

Жиры

Кислород

Правильный вариант ответа:

Органические вещества

Неорганические вещества

белки

углеводы

жиры

вода

кислород

Разбор типового контрольного задания

Тип задания: Выделение цветом

Текст вопроса: Выделите цветом вещества, входящие в состав живых организмов:

Варианты ответов:

  1. Вода
  2. Пластик
  3. Белки
  4. Жиры
  5. Нефть
  6. Углеводы
  7. ДНК и РНК

Правильный вариант ответа:

1) Вода

3) Белки

4) Жиры

6) Углеводы

7) ДНК и РНК

Конспект урока по теме «Химический состав клетки.

Неорганические вещества» | Учебно-методическое пособие по биологии (5 класс) на тему:

Этапы урока

Деятельность учителя

Деятельность учащихся

Предполагаемые результаты

  1. Актуализация знаний пройденного материала

Мы ужу достаточно много знаем о клетке. Давайте попробуем построить конструктор событий.

Строят конструктор событий, по форме, предложенной учителем.

(Приложение1)

Уметь устанавливать причинно-следственные связи

  1. Мотивационный этап

Сегодня вам предстоит познакомиться с еще не менее интересной информацией о клетке. Но как будет называться тема урока,  вы мне скажите сами. Послушайте, пожалуйста,  стихотворение:

На нашей планете от края до края

Природа повсюду тебя окружает.

Тела ее массу загадок таят

Из атомов разных веществ состоят.

Лед, облака и капли росы –

Они состоят из обычной воды

Горы, песок и друзы кристаллов

Они состоят из простых минералов.

Растения тоже загадку хранят

Хотите узнать, из чего состоят?

Их корень и листья, плоды, семена

Раскроют нам тайну состава сполна. /Тумбаева Т.Ю. /

Так какова же тема нашего урока?

Тема урока: «Химический состав клетки»

Слушают учителя.

Высказывают свое мнение.

Записывают тему урока в тетрадь

Уметь анализировать и оценивать информацию.

Уметь аргументировать свою позицию.

  1. Целеполагание.

А сейчас давайте наметим главную цель нашего урока.

А каким образом мы будем об этом узнавать?

Чем воспользуемся?

Ответы учащихся (узнать о химическом составе клетки)

Ответы учащихся (изучим текст учебника, проведем эксперимент)

Уметь самостоятельно ставить цель учебной деятельности.

  1. Изучение нового материала

Первое, что бы я хотела отметить, так это то, что клетки всех живых организмов состоят из тех же элементов, что и объекты не живой природы. Но есть и определенные отличия. В чем же они проявляются?

Предлагаю познакомиться с текстом учебника (стр.40 1 и 2 абзацы) и ответить на  такие вопросы:

  • Какие элементы составляют 98% от массы клетки?
  • Содержание этих элементов в живых организмах выше или ниже, чем в объектах неживой природы?
  • Сколько % приходится на долю таких элементов , как калий, натрий, кальций и др.?

А сейчас, используя таблицу на стр. 41, закончите схему (Приложение 2)

Ну а теперь я предлагаю вам провести ряд опытов, которые убедят нас в том, что это действительно так и есть.

Опыт 1 Нам необходимо выяснить, действительно ли в состав растительных клеток входит вода.

Для этого мы возьмем небольшой кусочек зеленого листа, поместим ее в пробирку и прокалим в пламени спиртовки.

Что вы видите на стенках пробирки?

Я, готовясь к сегодняшнему уроку, взяла 2 листа капусты, одинаковых по своему весу. Один из листов я высушила. Как вы думаете, зачем я это сделала?

А можем ли мы узнать, сколько было воды в листе капусты?

Так и сделаем

Опыт 2 Взвешивает листья капусты. Озвучивает результат ученикам.

Зачем же клеткам нужна вода?

Прочтите текст на стр.40 и заполните пропуски в предложениях.

Какие же еще неорганические вещества входят в состав растительной клетки?

Что осталось в пробирке после прокаливания?

А это и есть минеральные вещества.

Какова же их роль в клетке?

Прочтите текст на стр. 41 и заполните пропуски.

Какие же еще вещества находятся в растительных клетках?

А это уже история следующего урока.

Изучают текст учебника.

Отвечают на вопросы:

Работают с материалом таблицы, заполняют схему.

Проделывают опыт№1 .

О содержании воды в клетках растений судит по капелькам, появившихся на стеках пробирки.

  • Что бы испарилась вода.
  • Можем взвесить оба листа и найти разницу.

Наблюдают за манипуляциями учителя. Вычисляют массу испарившейся воды.

Опираясь на текст в учебнике, заполняют пропуски в рабочих листах (приложение2)

1.Вода придает клеткам …

2. Вода обеспечивает ….

3. Вода участвует в …. веществ.

  • Минеральные соли.

Опираясь на текст в учебнике, заполняют пропуски в рабочих листах (приложение2)

1.Минеральные вещества участвуют в регуляции процессов… клетки.

2.Соединения некоторых неорганических веществ используют для синтеза… веществ.

  • Органические.

Уметь извлекать первичную информацию из текста учебника.

Уметь преобразовывать текстовую информацию в графическую.

Уметь проводить биологический эксперимент под руководством учителя.

Анализировать результат, делать выводы.

  1. Закрепление материала.

Давайте выясним,  насколько хорошо мы изучили  новый материал.

Я буду зачитывать вам предложения, а вы поднимать полоску с буквой «В» или «М»

1.Содержание этого вещества составляет в клетке от40 до 95%.

2. К неорганическим веществам клетки относятся…

3. Если бы не было этого вещества, клетка не имела бы форму.

4. За регуляцию процессов жизнедеятельности в клетке отвечают…

5. Участвуют в синтезе органических веществ в клетке.

6. Придает клетке упругость.

  • Вода, минеральные соли (В. М)
  • Минеральные соли (М)
  • Минеральные соли (М)

Уметь применять  теоретические знания в новой ситуации.

  1. Рефлексия

«Чемодан, корзина, мясорубка»

Учатся объективно оценивать свою работу.

Уметь делать умозаключения и выводы на основе аргументации.

  1. Домашнее задание

П.8 до органических веществ.

Органические вещества в клетках живых организмов. | Учебно-методический материал по биологии (5 класс) на тему:

Методическая разработка урока биологии для 5 класса в рамках ФГОС «Химический состав клетки»

Автор: Гераскина Юлия Сергеевна, учитель биологии ГБОУ школы №604, Пушкинского района г.Санк-Петербург

Данная разработка урока по теме «Химический состав клетки»  составлена для УМК предметной линии учебников «Линия жизни»  В. В. Пасечника и соответствует всем требованиям ФГОС второго поколения. Урок разработан для учащихся 5 класса.

Тема урока: Химический состав клетки.

Тип урока: исследование

Цель:  сформировать представление об органических веществах, выявить их роль.

Планируемые  результаты учебного занятия:

Предметные:  

— знать  химический состав клетки;

— рассмотреть роль органических веществ в клетке;

— уметь отличать  органические вещества от неорганических.

Метапредметные:

— регулятивные: — самостоятельно  определять цель учебной деятельности, искать пути решения проблемы и средства достижения цели;

— принимать участие в диалоге с учителем, интересоваться чужим мнением, уметь высказывать свое;

— коммуникативные: — обсуждать в рабочей группе  информацию;

— слушать товарища и обосновывать свое мнение;

— выражать свои мысли и идеи.

— познавательные: — работать  с учебником;

— находить отличия;

— работать с информационными текстами;

— объяснять значения новых слов;

— сравнивать и выделять признаки

Личностные:  

— понимать значение знаний, проявлять интерес к предмету

Формы работы: индивидуальная, групповая.

Методы: частично-поисковый.

Информационно-технологические ресурсы:  учебник, уксус, семена огурца и подсолнечника,  листья капусты, клубень картофеля, салфетки, кусочек теста, марля.

Основные термины и понятия: Химические вещества клетки: неорганические и органические. Минеральные соли.  Органические вещества. Белки. Углеводы. Жиры. 

Ход урока

I. Мотивация

Ребята, добрый день!

Сегодня нам предстоит изучить очень интересную тему из курса биологии. Какую? Вы мне позже скажете сами. Посмотрите на парты и подумайте, чем мы будем заниматься?

— Будем ставить опыты.

Верно. Посмотрите внимательно, что будетпроисходить.

  1. Раствор марганцовки с уксусом → красное окрашивание; к полученному раствору добавляем соду →  зелёное окрашивание.
  2. В раствор марганцовки добавить раствор перекиси водорода (р-р гидроперита)→ обесцвечивание раствора.

Что вы сейчас  увидели? Что произошло? (превращение)

Действительно, произошло превращение одного цвета в другой, а на самом деле произошло превращение одного вещества в другое. А знаете ли вы какая наука изучает вещества и их превращения? (химия) Какие Вы молодцы! Все знаете!

Вспомните, какие вещества мы с вами изучали на прошлом уроке? Приведите примеры. (неорганические, вода и минеральные соли)

Тема урока «Химический состав клетки».

2.Несколько человек работают по индивидуальным карточкам. Учащиеся самостоятельно проверяют ответы, анализируют их.

III. Актуализация нового материала.

 Ребята, ознакомьтесь с текстом своих учебников на стр.  56   и попробуйте самостоятельно  составить схему «Вещества клетки».

       

                                 вещества клетки

неорганические вещества                       органические вещества

вода       минеральные соли               белки         жиры     углеводы

Мы с вами говорили о том, что все живое на Земле имеет клеточное  строение, и что их клетки  имеют  сходное  строение.

Оказывается кроме сходства в строении,  для всех клеток характерен и сходный  химический  состав.

Вещества, из которых состоят клетки  разнообразны. Из  109,  имеющихся  в природе химических  элементов  в  составе клеток можно найти 80. Но большинство этих элементов встречается в  виде химических веществ.

Из  чего  состоят  химические  вещества? (Из атомов).

Все вещества клетки  можно  разделить  на органические  и  неорганические?

Неорганические  вещества – это  вода  и  минеральные  соли. Вы наверняка слышали, что человек на 80% состоит из  воды. В клетках растений также есть вода в среднем около 60%.

Демонстрационный опыт, доказывающий наличие воды в клетках.

1. Прокаливание семян

Положим  в  пробирку  сухие  семена огурца и прокалим  их  на огне. На  стенках  пробирки  мы  увидим  капельки  воды, которая выделилась при  нагревании из  клеток.

2. Взвещивание 

Я заранее  взяла  два  листа  капусты одинаковой  массы. Один  из  них  высушила.

Как  вы  думаете,  зачем? (Правильно, что бы испарилась вода  из  клеток  растения)

Теперь  давайте  мы  взвесим  оба  листа  и посмотрим,  сколько же  там  было  воды. И запишем  в  тетради результаты.

Роль воды в клетке:

  1. Вода обеспечивает транспорт веществ в клетке.
  2. Входит в состав цитоплазмы.
  3. Составляет основу клеточного сока.

Минеральные  соли составляют  около 1% массы  клетки, но их значение  очень велико. Чаще  всего в растительных  клетках встречаются  соединения азота, фосфора, натрия, калия и других  элементов. Некоторые  растения способны накапливать разные минеральные  вещества:

— водоросли – йод, поэтому людям испытывающим  недостаток этого  элемента  рекомендуют  есть  морскую  капусту.

— лютики – накапливают  литий и по  их месту  произрастания  можно  судить о  химическом  составе почвы.

— хвощ – растет,  там  где  кислые почвы.

Роль минеральных солей в клетке:

  1. Необходимы для нормального обмена веществ между клеткой и средой;
  2. Входят в состав межклеточного вещества.
  3. Вода и минеральные соли  входят и в состав неживой природы. О чём это может говорить?   (между химическим составом живых организмов и неживой природой существует принципиальное единство)

Органические вещества —  вещества,  состоящие  из  углерода,  водорода,  кислорода и азота. Эти вещества содержатся  или  производятся живыми организмами. К этим  веществам  относят  белки,  жиры,  углеводы. Их  насчитывается около 10 миллионов.

Как вы думаете  каких веществ  в клетках  больше  органических или  неорганических?

Кто из  вас  прав, мы  сможем узнать  проведя опыт.

Демонстрационный опыт по определению массы золы в клетках растений.

Вы помните,  сколько  весил  наш  сухой лист. Теперь  давайте мы его сожжем,  а потом  взвесим то, что останется после горения, т.е. золу. Зола  состоит из  минеральных  веществ, которые содержались в клетках листьев капусты. При  горении сгорели  только  органические вещества.  Масса золы приблизительно 15% от массы листа. Следовательно, правы из вас оказались те, кто считал,  что  органических  веществ в клетках больше, чем неорганических.

А сейчас  вы  сами  проделаете  ряд  исследований.  

Демонстрационные опыты, доказывающие наличие углеводов в клетке.

Определение крахмала

А) На клубень картофеля капните йод. Что наблюдаете?

Проделаем еще один опыт

Б) Для  этого возьмите стаканчик, налейте  в  него немного воды, приблизительно треть и опустите туда комочек  теста, завернутый в марлю. Поболтайте его в стаканчике.

Что вы наблюдаете? (Помутнение  воды)

Отлейте  немного  воды  в  стаканчик и накапайте  туда  раствор  йода.

Что наблюдаете? (Раствор посинел)

Какой вывод мы можем  сделать? (В клетках растений содержится крахмал, который синеет при действии йода)

В каких органах растений мы чаще всего обнаружим крахмал?

Как вы думаете из чего получают сахар? (правильно, из сахарного тростника или свеклы)

А что такое  тростник и свекла? (Растения)

Какой вывод мы можем  сделать опираясь на эти знания? (Правильно, в клетках растений содержится сахар)        

        Роль углеводов в клетке:

  1. Крахмал и сахар являются основными запасными веществами для обеспечения энергией растения.

Кроме крахмала и сахара в состав клеток растений входит целлюлоза или клетчатка.

Где в клетке мы ее обнаружим? (клеточная оболочка)

Как вы думаете, а какую роль это вещество играет? (Придает прочность и упругость различным частям растений)

Отставьте  стаканчик в сторону не вынимая теста.

Демонстрационный опыт, доказывающий наличие жира в клетке.

Возьмите  салфетку  между листочками  положите несколько семечек подсолнечника. Обратной стороной карандаша или ручки раздавите семена.

Что  наблюдаете? (Появляется жирное  пятно на бумаге)

Какой можно  сделать вывод? (В клетках растений содержится масло-жир)

Человек с давних пор использует растения, в которых содержится в большом количестве жир. Эти растения называют масличными.

Какие масличные растения вам известны?

Как вы думаете, в каких частях растения чаще всего накапливается жир?

Почему именно в семенах наибольшее накапливание жира?

Роль жира в клетках: жир накапливается для питания зародыша семени при прорастании семян.

Демонстрационный опыт, доказывающий наличие белка в клетке.

Аккуратно выньте  комочек  теста и  осмотрите его развернув  марлю. Потрогайте  его пальцем.

Что чувствуете? (скользкое, клейкое)

Когда  сомкнете пальцы что  чувствуете? (пальцы склеиваются). Правильно, это выделяется из теста  белок – клейковина. Он содержится в клетках пшеницы, ржи и других злаков. Благодаря этому белку человек может из  муки получать тесто и печь хлеб и пироги.

VI. Закрепление по эталону

Самостоятельная работа в малых группах.  

 Биологический диктант:

1.Какое вещество используют для определения содержания крахмала. ( йод)

2.Одно из органических веществ, которое в клетке используется как вещество запаса. (сахар)

3.Химический элемент, содержание которого в клетке 17%. (углерод)

4.Вещество-углевод, можно обнаружить в клубнях картофеля. (крахмал)

5.Общее название солей, содержащихся в клетке. (минеральные)

6.Органические вещества, необходимые в клетке для получения энергии. (жиры)

7.Группа веществ, к которым относятся вода и минеральные соли. (неорганические)

8.Органические вещества, играющие большую роль во всех жизненных процессах клетки. (белки)

9.Что мы получим, добавив к размолотым зернам пшеницы воду? (тесто)

10.Растительный белок, оставшийся после промывания теста. (клейковина)

11.Цвет воды с крахмалом после добавления раствора йода. (синий)

12.Часть картофеля, в которой при проведении лабораторной работы мы обнаружили крахмал. (клубень)

V. Рефлексия.

Проверка уровня понимания учебного материала, психологического состояния учащихся после урока по вопросам:

-Все ли вам было понятно в течение урока?

-Какая часть урока показалась самой интересной?

-Какая часть урока  вызвала затруднение?

-Какое у вас настроение после урока?

Подведение итогов с помощью стихотворения:

Из элементов химических состоят вещества.

И в клетках различных творят чудеса.

Кипит там работа.

Идут превращения,

Названье таким превращеньям —  явления.

И создают вещества органические,

Процессы те сложные, по сути химические.

VI. Домашнее задание.  

Всем:

Параграф   §6, вопросы на странице  39, в рабочей тетради задание 5-7   на странице 41-42.      

На выбор:

  1. Изучите этикетки продуктов питания растительного происхождения и найдите информацию о содержании белков, жиров и углеводов. Выясните, какие продукты наиболее богаты этими веществами. Результаты исследования запишите в тетрадь.
  2. Используя Интернет или дополнительную литературу, проведите  исследование и сделайте краткие сообщения о том, какие масличные растения используют люди в разных  странах?
  3.  Используя Интернет или дополнительную литературу,  проведите  исследование и сделайте краткие сообщения о том, какие растения используют люди в разных  странах для производства сахара, кроме сахарного тростника и сахарной свеклы?
  4.  Используя ресурсы Интернет и дополнительную литературу, подготовьте сообщения об отраслях промышленности, где человек использует различные вещества растительных клеток.

Используемая литература:

  1. Биология. 6 класс. Растения. Бактерии. Грибы. Лишайники. Методическое пособие для учителя. – Воронеж: ИП Лакоценина Н.А., 2011. – 192с.
  2. Пономарёва И.Н. Биология 5 класс: методическое пособие. — Москва: Вентана — Граф, 2013.

Технологическая карта урока биологии 5 класс по теме «Химический состав клетки»

Технологическая карта урока

ФИО: Ершова А.Л., учитель биологии и химии МКОУ Чесменская СОШ Бобровского района Воронежской области

Класс: 5

Предмет: биология

Автор УМК: И.Н. Пономарева, И.В Николаев, О.А. Корнилова « Биология 5 класс» М., изд.центр « Вентана-Граф» 2015г.

Урок № 6

Тема урока « Химический состав клетки».

Тип урока: урок открытия новых знаний

Технология построения урока: развивающее обучение, здоровьесберегающие технологии.

Цель: Изучить химический состав клетки, выявить роль неорганических и органических веществ.

Задачи:

образовательные: знать о химическом составе клетки, а так же о роли органических веществ в жизнедеятельности клетки.

развивающие: анализировать, сравнивать и обобщать факты; устанавливать причинно-следственные связи; определять органические вещества в клетках растений с помощью лабораторных опытов; уметь организовать совместную деятельность; уметь выражать свои мысли.

воспитательные: осознанно достигать поставленную цель; воспитывать положительное отношение к совместному труду

Планируемые результаты учебного занятия:

Предметные:

знать химический состав клетки;

рассмотреть разнообразие веществ и их роль в клетке;

уметь отличать неорганические вещества от органических.

Метапредметные:

регулятивные: самостоятельно определять цель учебной деятельности, искать пути решения проблемы и средства достижения цели; участвовать в коллективном обсуждении проблемы, интересоваться мнением товарища и высказывать свое.

коммуникативные: обсуждать информацию в рабочей группе; и уметь выслушать товарища; выражать свои идеи и мысли.

познавательные: работать с учебником; находить отличия; составлять схемы — опоры; работать с информационными текстами; объяснять значение новых слов; сравнивать и выделять признаки; уметь использовать графические организаторы, символы, схемы для структурирования информации.

Личностные:

осознавать неполноту знаний, проявлять интерес к новому содержанию;

устанавливать связь между целью и ее результатом;

оценивать свой вклад в работу группы.

Формирование УУД:

Познавательные УУД

Продолжить формирование умения работать с учебником.

Продолжить формирование умения находить отличия, составлять схемы-опоры, работать с информационными текстами, объяснять значение новых слов, сравнивать и выделять признаки.

Продолжить формирование навыков использовать графические организаторы, символы, схемы для структурирования информации.

Коммуникативные УУД

Продолжить формирование умения самостоятельно организовывать учебное взаимодействие при работе в группе.

Продолжить формирование умения слушать товарища и обосновывать свое мнение.

Продолжить формирование умения выражать свои идеи и мысли.

Регулятивные УУД:

Продолжить формирование умения самостоятельно обнаруживать и формулировать учебную проблему, определять цель учебной деятельности, выдвигать версии.

Продолжить формирование умения участвовать в коллективном обсуждении проблемы, интересоваться чужим мнением, высказывать свое.

Продолжить формирование умения определять критерии изучения химического состава клетки.

Продолжить формирование навыков в диалоге с учителем, совершенствовать самостоятельно выработанные критерии оценки.

Продолжить обучение основам самоконтроля, самооценки и взаимооценки.

Личностные УУД

Создание условий к саморазвитию и самообразованию на основе мотивации к обучению и самопознанию.

Осознавать неполноту знаний, проявлять интерес к новому содержанию.

Устанавливать связь между целью деятельности и ее результатом.

Оценивать собственный вклад в работу группы.

Формы работы: индивидуальная, фронтальная, групповая.

Методы: частично-поисковый.

Информационно-технологические ресурсы: учебник, рабочая тетрадь, таблицы по биологии « Строение клетки» и «Химический состав клетки», клубень картофеля, семена подсолнечника и огурца, мука, вода, раствор йода, марля, микролаборатория.

Основные термины и понятия: Химические элементы, химические вещества. Химические вещества клетки: неорганические и органические. Минеральные соли. Органические вещества: белки, жиры, углеводы.

Ход урока

1.Мотивация

Начинается урок,
Надеюсь, он пойдет вам впрок.
Постарайтесь все понять,
Учитесь тайны открывать,
Ответы полные давать,
Чтоб за работу получать
Только лишь отметку «пять»!

Не беда, что идти далеко,

Не боимся, что путь будет труден,

Никогда не давались легко

Достижения людям.

***

Прошу, Вас, присаживайтесь. Я рада видеть вас. На сегодняшнем занятии нам предстоит изучить нечто очень интересное из курса биологии и тему нашего урока ……. Вы позже назовете сами.

А сейчас я хочу напомнить вам наши занятия по внеурочной деятельности клуба «МикроЛаб» в прошедшем учебном году и показать пару опытов. Внимание! ( показательные опыты)

Сода с раствором уксуса → «шипение» — выделение пузырьков газа.

В раствор марганцовки добавить раствор перекиси водорода → обесцвечивание раствора.

Что же произошло? (превращение)

И это действительно так. Одно вещество превратилось в другое. Наука, которая изучает вещества и их превращения это ……………….( химия)

«Химия вокруг нас» — это вы слышали, используя бытовые предметы, такие как мыло, гели, шампуни и многое другое. Но и мы с вами тоже состоим из химических элементов. Что же получается, что химия не только вокруг, она и… (внутри любого организма).

Верно. А теперь попробуем сформулировать тему нашего урока, но для этого вспомните «золотое правило» биологии: Все живое состоит из ………. (клеток). Используя два термина — химия и клетка, попробуйте назвать тему

( версии детей). Правильно.

Проговоренная тема записывается на доске, ребята пишут в тетрадях.

« Химический состав клетки» — тема нашего урока.

 

II. Актуализация пройденного материала

Мы уже изучили строение клетки, рассмотрели, чем отличаются клетки растительного и животного организма. Давайте вспомним и проверим наши знания ( на столах учащихся лежат листы с заданиями).

Ребята работают по индивидуальным карточкам (тестовые задания с выбором одного правильного ответа), самостоятельно проверяют ответы, анализируют их. ( Приложение 1)

    Карточка 1.

    Растительная клетка отличается от клетки животного наличием органоида:

      А) рибосома Б) митохондрия В) хлоропласт Г) лизосома

      Клеточная стенка имеется у клетки:

        А)растительной Б) бактериальной В) животной

        Органоид, который является источником энергии:

          А) аппарат Гольджи Б) вакуоль В) митохондрия Г) ядро

          Для какой клетки характерен процесс фагоцитоза:

            А)вирус Б) животной В) растительной Г) бактерии

            Как называется внутренняя среда клетки, в которой происходят обменные процессы:

              А) цитоплазма Б) ядро В) ЭПС Г) рибосома.

               

              Карточка 2.

              Выбери правильный ответ

                Клеточная оболочка не характерна для:

                  А) растений Б) грибов В) животных

                  2. Растительная клетка отличается от животной клетки наличием:

                  А) хлоропластов Б) рибосом В) митохондрий

                  2. Допиши предложение

                  Для передвижения некоторые одноклеточные животные используют приспособления в виде …………….

                  (ложноножки или псевдоподии, реснички, жгутики)

                  Карточка 3

                  Дайте определения органоидам по их функциям:

                  А) ограничивает клетку от окружающей среды -_______________________________

                  Б) служит «энергетической станцией» клетки — _______________________________

                  В) отсутствует в животной клетке -_________________________________________

                  Г) служит транспортной системой клетки -__________________________________

                  Д) является центром деления клетки — ________________________________________

                  Е) синтезирует белки — ____________________________________________

                  2. Один ученик работает у доски с кроссвордом «Строение клетки»

                  Ответь на вопросы кроссворда.

                  Из выделенных букв необходимо составить ключевое слово.

                   

                  Л

                                   

                  1.Какие структуры  придают растительной клетке зелёный цвет? (слово во множественном числе)

                  2.  Группа клеток, сходных по строению и функциям.

                   

                   

                  К

                   

                   

                   

                   

                   

                   

                  3. С помощью чего можно рассмотреть клетки живых организмов?

                  4. Тонкая эластичная структура клетки, ограничивающая её снаружи.

                  5.Полость с клеточным соком, содержащим  запас воды  и растворённые в ней вещества.  

                     

                  Т

                               

                             6. Вязкое, полужидкое вещество внутри клетки.

                  Ключевое слово:__________________________

                  III. Актуализация нового материала

                  Ребята, ознакомьтесь с текстом своих учебников на стр. 25-26 и попробуйте самостоятельно в тетрадях составить схему « Вещества клетки» (Приложение 2)

                  ВЕЩЕСТВА КЛЕТКИ

                  Неорганические вещества Органические вещества

                  1. ______________________ 1.________________________

                  2.___________________________________ 2.________________________

                  3.________________________

                   

                  Мы с вами говорили о том, что все живое на Земле имеет клеточное строение. И что их клетки имеют сходное строение ( есть небольшие исключения). Оказывается, кроме сходства в строении. Для всех клеток характерен одинаковый химический состав.

                  Вещества, из которых состоят клетки разнообразны. Из 113, имеющихся в природе химических элементов в составе клеток можно найти 80. Но большинство этих элементов встречаются в виде химических веществ. Из чего же состоят химические вещества? (из атомов). Все вещества клетки можно разделить на органические и неорганические.

                  Неорганические вещества – это вода и минеральные соли. Вы, наверное, слышали, что человек на 80% состоит из воды, а в клетках растений ее – около 60 %.

                  Демонстрационные опыты, доказывающие присутствие воды в клетках растений:

                    1. Прокаливание семян

                    Положим в пробирку сухие семена огурца и прокалим их на огне спиртовки. На стенках пробирки мы увидим капельки воды, которая выделяется при нагревании из клеток.

                    2. Взвешивание

                    Взять два одинаковых по массе листа капусты. Один из них высушили. Зачем? Как вы думаете? (совершенно верно, чтобы вода испарилась из клеток растения). Давайте взвесим эти два листа и посмотрим, сколько же там было воды.

                    Используя результаты опытов и прочитанный вами материал учебника, сделаем вывод и его запишем в тетради.

                    Роль воды в клетке:

                    Вода обеспечивает транспорт веществ в клетке.

                    Входит в состав цитоплазмы.

                    Составляет основу клеточного сока.

                    Кроме воды в составе клетки можно обнаружить и минеральные соли, так же относящиеся к неорганическим веществам клетки.

                    Минеральные соли составляют около 1 % массы клетки, но их значение также велико.

                    Чаще всего в растительных клетках встречаются соединения азота, фосфора, натрия, калия и др.элементов. Некоторые растения способны накапливать разные минеральные вещества ( химические элементы)

                    *водоросли – накапливают йод, поэтому некоторым людям, испытывающим недостаток этого химического элемента, рекомендуют есть ламинарию – «морскую капусту»;

                    * по месту распространения лютиков можно судить о присутствии в почве элемента лития;

                    * хвощ растет на кислых почвах ( наличие в почве элемента водорода).

                    Демонстрационный опыт по определению наличия минеральных веществ и химических элементов в клетках растений и животных.

                        1. Давайте сожжем сухой лист капусты ( из первого опыта). Что же осталось в чашке? Верно, зола – это и есть минеральные вещества.

                          Кусочек скорлупы куриного яйца положим в пробирку и прильем раствор уксусной кислоты. На поверхности скорлупы появились пузырьки , выделяется какое-то газообразное вещество. Что же это?

                      Проверить можно с помощью горящей лучинки, которую можно поднести к отверстию пробирки. Она погаснет, а это значит, что выделяющиеся пузырьки – это углекислый газ ( свойства которого вы знаете из курса внеурочной деятельности – газ, который не поддерживает горение). В формуле углекислого газа есть два элемента – углерод и кислород, которые входят в состав клеток животных.

                      Опять сделаем вывод и запишем его в тетради, используя стр. 26-27 учебника и результаты опыта.

                      Роль минеральных солей в клетке

                      1.Они необходимы для нормального обмена веществ между клеткой и средой;

                      2. В состав минеральных солей входят атомы химические элементов.

                      3. Химические элементы, которые содержатся в клетке:

                      калий, водород, фосфор, углерод, кальций, сера, кислород и азот.
                       

                      Итак, вода и минеральные соли входят в состав неживой природы. Но, между химическим составом живых организмов и неживой природой существует единство).

                      Кроме неорганических веществ, в состав клетки входят органические вещества — вещества, состоящие из углерода, водорода, кислорода и азота. Эти вещества содержатся или производятся живыми организмами. К этим веществам относят белки, жиры, углеводы.

                      Используя стр.27 учебников, самостоятельно заполните таблицу ( образцы на столе у каждого учащегося)

                      « Органические веществами клетки». (Приложение 3)

                      Вещество

                      Значение

                      Белки

                       

                      Углеводы

                       

                      Жиры

                       

                       

                      А сейчас, вы сами продолжите исследования.

                      Лабораторные опыты (выполняются в малых группах, инструкции по выполнению работы и отчет «старшего» группы). (Приложение 4)

                      Группа 1.

                      Опыты, доказывающие наличие углеводов в клетке растения.

                      Определение крахмала

                      А) На клубень картофеля капните йод. Что наблюдаете?

                      Б) Для этого возьмите стаканчик, налейте в него немного воды, приблизительно треть и опустите туда комочек теста, завернутый в марлю. Поболтайте его в стаканчике.

                      Что вы наблюдаете? (Помутнение воды)

                      Отлейте немного воды в стаканчик и накапайте туда раствор йода.

                      Что наблюдаете? (Раствор посинел)

                      Какой вывод мы можем сделать? (В клетках растений содержится крахмал, который синеет при действии йода)

                      В каких органах растений мы чаще всего обнаружим крахмал?

                      Как вы думаете, из чего получают сахар? (правильно, из сахарного тростника или свеклы)

                      А что такое тростник и свекла? (Растения)

                      Какой вывод мы можем сделать, опираясь на эти знания? (Действительно, в клетках растений содержится сахар)

                      Роль углеводов в клетке:

                      Крахмал и сахар являются основными запасными веществами для обеспечения энергией растения.

                      Кроме крахмала и сахара в состав клеток растений входит целлюлоза или клетчатка.

                      Где в клетке мы ее обнаружим? (клеточная оболочка)

                      Как вы думаете, а какую роль это вещество играет? (Придает прочность и упругость различным частям растений)

                       

                      Группа 2

                      Опыт, доказывающий наличие белка в клетке растения.

                      Аккуратно выньте комочек теста и рассмотрите его, развернув марлю, потрогайте его пальцем.

                      Что чувствуете? (скользкое, клейкое)

                      Когда сомкнете пальцы что чувствуете? (пальцы склеиваются). Правильно, это выделяется из теста белок – клейковина. Он содержится в клетках пшеницы, ржи и других злаков. Благодаря этому белку человек может из муки получать тесто и печь хлеб и пироги.

                      Группа 3

                      Опыт, доказывающий наличие жира в клетке растения.

                      Возьмите салфетку между листочками положите несколько семечек подсолнечника. Обратной стороной карандаша или ручки раздавите семена.

                      Что наблюдаете? (Появляется жирное пятно на бумаге)

                      Какой можно сделать вывод? (В клетках растений содержится масло-жир)

                      Человек с давних пор использует растения, в которых содержится в большом количестве жир. Эти растения называют масличными.

                      Какие масличные растения вам известны?

                      Как вы думаете, в каких частях растения чаще всего накапливается жир?

                      Почему именно в семенах наибольшее накапливание жира?

                      Роль жира в клетках: жир накапливается для питания зародыша семени при прорастании семян.

                       

                      VI. Закрепление по эталону

                       

                      Биологический диктант: (Приложение 5)

                      1.Какое вещество используют для определения содержания крахмала. ( йод)

                      2.Одно из органических веществ, которое в клетке используется как вещество запаса. (сахар)

                      3.Химический элемент, содержание которого в клетке 17%. (углерод)

                      4.Вещество-углевод, можно обнаружить в клубнях картофеля. (крахмал)

                      5.Общее название солей, содержащихся в клетке. (минеральные)

                      6.Органические вещества, необходимые в клетке для получения энергии.(жиры)

                      7.Группа веществ, к которым относятся вода и минеральные соли. (неорганические)

                      8.Органические вещества, играющие большую роль во всех жизненных процессах клетки. (белки)

                      9.Что мы получим, добавив к размолотым зернам пшеницы воду? (тесто)

                      10.Растительный белок, оставшийся после промывания теста. (клейковина)

                      11.Цвет воды с крахмалом после добавления раствора йода. (синий)

                      12.Часть картофеля, в которой при проведении лабораторной работы мы обнаружили крахмал. (клубень)

                      Вставьте пропущенные буквы:

                      Кисл…род, в…д…род, б…лки, угл…воды, м..н..ральные соли, ж…ры.

                      V. Рефлексия.

                      Проверка уровня понимания учебного материала, психологического состояния учащихся после урока по вопросам:

                      Все ли вам было понятно в течение урока?

                      Какая часть урока показалась самой интересной?

                      Какая часть урока вызвала затруднение?

                      Какое у вас настроение после урока?

                      Подведение итогов с помощью стихотворения:

                      Из элементов химических состоят вещества.

                      И в клетках различных творят чудеса.

                      Кипит там работа.

                      Идут превращения,

                      Названье таким превращеньям — явления.

                      И создают вещества органические,

                      Процессы те сложные, по сути химические.

                      VI. Домашнее задание.

                      Всем учащимся: §6, вопросы на странице 27, в рабочей тетради задание 5-7 на странице 41-42.

                      На выбор:

                      Изучите этикетки продуктов питания растительного происхождения и найдите информацию о содержании белков, жиров и углеводов. Выясните, какие продукты наиболее богаты этими веществами. Результаты исследования запишите в тетрадь.

                      Используя Интернет или дополнительную литературу, проведите исследование и сделайте краткие сообщения о том, какие масличные растения используют люди в разных странах?

                      Используя Интернет или дополнительную литературу, проведите исследование и сделайте краткие сообщения о том, какие растения используют люди в разных странах для производства сахара, кроме сахарного тростника и сахарной свеклы?

                        Используемая литература:

                          1. Биология. 6 класс. Растения. Бактерии. Грибы. Лишайники. Методическое пособие для учителя. – Воронеж: ИП Лакоценина Н.А., 2011. – 192с.

                            Пономарёва И.Н. Биология 5 класс: методическое пособие. — Москва: Вентана — Граф, 2013.

                          Материалы для организации дистанционного обучения. «Биология» (10–11 классы)

























































                          Класс

                          Название урока

                          Ссылка на учебные материалы

                          10

                          Биология как комплексная наука

                          https://resh.edu.ru/subject/lesson/3827/main/118944/

                          10

                          Биологические системы как предмет изучения биологии

                          https://infourok. ru/videouroki/12

                          10

                          Молекулярные основы жизни. Неорганические вещества, их значение

                          https://resh.edu.ru/subject/lesson/5397/start/270098/

                          10

                          Органические вещества (углеводы, липиды) и их значение. Биополимеры

                          https://infourok.ru/videouroki/31

                          https://infourok.ru/videouroki/32

                          10

                          Органические вещества. Белки. Значение белков

                          https://resh.edu.ru/subject/lesson/3840/main/163100/

                          10

                          Органические вещества клетки – нуклеиновые кислоты и их значение. АТФ

                          https://resh.edu.ru/subject/lesson/3840/main/163100/

                          10

                          Цитология, методы цитологии. Клетка – структурная и функциональная единица организма. Роль клеточной теории в становлении современной естественно-научной картины мира

                          https://resh.edu.ru/subject/lesson/5383/start/153371/

                          10

                          Клетки прокариот и эукариот. Основные части и органоиды клетки, их строение и функции. Строение и функции хромосом

                          https://resh.edu.ru/subject/lesson/5383/start/153371/

                          https://resh.edu.ru/subject/lesson/3847/start/8616/

                          10

                          Сравнение строения клеток растений, животных, грибов и бактерий

                          https://infourok. ru/videouroki/5

                          10

                          Вирусы – неклеточная форма жизни, меры профилактики вирусных заболеваний

                          https://resh.edu.ru/subject/lesson/3939/main/105169/

                          10

                          Жизнедеятельность клетки. Пластический обмен. Фотосинтез, хемосинтез

                          https://resh.edu.ru/subject/lesson/3917/main/46781/

                          10

                          Энергетический обмен

                          https://resh.edu.ru/subject/lesson/3917/main/46781/

                          10

                          Хранение, передача и реализация наследственной информации в клетке. Ген. Геном

                          https://resh.edu.ru/subject/lesson/5352/main/8295/

                          https://resh.edu.ru/subject/lesson/3939/main/105169/

                          10

                          Биосинтез белка

                          https://resh.edu.ru/subject/lesson/5352/main/8295/

                          10

                          Клеточный цикл: интерфаза и деление. Митоз, значение

                          https://resh.edu.ru/subject/lesson/3927/main/105899/

                          10

                          Мейоз. Значение мейоза

                          https://resh.edu.ru/subject/lesson/3927/main/105899/

                          10

                          Организм – единое целое. Жизнедеятельность организма

                          10

                          Размножение организмов

                          https://resh.edu.ru/subject/lesson/5359/main/271003/

                          10

                          Организм. Индивидуальное развитие организмов

                          https://resh.edu.ru/subject/lesson/5630/main/132924/

                          https://resh.edu.ru/subject/lesson/5385/main/119868/

                          10

                          Генетика. Методы генетики. Генетическая терминология и символика

                          https://resh.edu.ru/subject/lesson/5386/main/74574/

                          10

                          Законы наследственности

                          https://resh. edu.ru/subject/lesson/5386/main/74574/

                          https://resh.edu.ru/subject/lesson/4725/main/107951/

                          10

                          Хромосомная теория наследственности

                          https://resh.edu.ru/subject/lesson/4755/main/118832/

                          10

                          Определение пола. Сцепленное с полом наследование

                          https://resh.edu.ru/subject/lesson/4755/main/118832/

                          10

                          Генетика человека. Методы изучения генетики человека. Наследственные заболевания человека и их профилактика

                          https://resh.edu.ru/subject/lesson/3653/main/47183/

                          https://infourok.ru/videouroki/28

                          10

                          Генотип и среда. Ненаследственная изменчивость

                          https://resh.edu.ru/subject/lesson/5387/main/17439/

                          https://resh.edu.ru/subject/lesson/5387/main/17439/

                          10

                          Наследственная изменчивость. Мутации

                          https://resh.edu.ru/subject/lesson/5387/main/17439/

                          10

                          Основы селекции. Методы селекции. Биотехнология, её направления и перспективы развития

                          https://resh.edu.ru/subject/lesson/3861/main/106016/

                          11

                          Развитие эволюционных идей

                          https://resh.edu.ru/subject/lesson/5393/main/132001/

                          11

                          Эволюционная теория Ч. Дарвина. Синтетическая теория эволюции

                          https://infourok.ru/videouroki/35

                          11

                          Свидетельства эволюции живой природы

                          https://resh.edu.ru/subject/lesson/5391/main/119918/

                          11

                          Вид. Критерии вида

                          https://resh.edu.ru/subject/lesson/4949/main/119947/

                          11

                          Микроэволюция. Видообразование. Популяция – элементарная единица эволюции

                          https://resh.edu.ru/subject/lesson/4949/main/119947/

                          11

                          Факторы (движущие силы) эволюции

                          https://resh. edu.ru/subject/lesson/5388/main/17613/

                          11

                          Естественный отбор и его результаты

                          https://resh.edu.ru/subject/lesson/5388/main/17613/

                          11

                          Направления эволюции

                          https://resh.edu.ru/subject/lesson/4950/main/47358/

                          11

                          Многообразие организмов как результат эволюции. Приспособленность

                          https://resh.edu.ru/subject/lesson/5390/main/17698/

                          11

                          Принципы классификации. Систематика

                          https://resh.edu.ru/subject/lesson/5395/start/107347/

                          11

                          Гипотезы происхождения жизни на Земле

                          https://resh.edu.ru/subject/lesson/4950/main/47358/

                          11

                          Основные этапы эволюции органического мира на Земле

                          https://resh.edu.ru/subject/lesson/3885/main/270131/

                          11

                          Основные этапы развития жизни на Земле (архей, протерозой)

                          https://interneturok.ru/lesson/biology/11-klass/bistoriya-razvitiya-zhizni-na-zemleb/istoriya-razvitiya-zhizni-v-arheyskuyu-i-proterozoyskuyu-eru

                          11

                          Основные этапы развития жизни на Земле (ранний палеозой)

                          https://interneturok.ru/lesson/biology/11-klass/bistoriya-razvitiya-zhizni-na-zemleb/istoriya-razvitiya-zhizni-v-paleozoyskuyu-eru-ch-1

                          11

                          Основные этапы развития жизни на Земле (поздний палеозой)

                          https://interneturok.ru/lesson/biology/11-klass/bistoriya-razvitiya-zhizni-na-zemleb/istoriya-razvitiya-zhizni-v-paleozoyskuyu-eru-ch-2

                          11

                          Основные этапы развития жизни на Земле (мезозой и кайнозой)

                          https://interneturok.ru/lesson/biology/11-klass/bistoriya-razvitiya-zhizni-na-zemleb/istoriya-razvitiya-zhizni-v-mezozoyskuyu-eru-ch-1

                          https://interneturok.ru/lesson/biology/11-klass/bistoriya-razvitiya-zhizni-na-zemleb/istoriya-razvitiya-zhizni-v-mezozoyskuyu-eru-ch-2

                          https://interneturok.ru/lesson/biology/11-klass/bistoriya-razvitiya-zhizni-na-zemleb/razvitie-zhizni-v-kaynozoyskuyu-eru

                          11

                          Современные представления о происхождении человека. Эволюция человека (антропогенез). Движущие силы антропогенеза

                          https://resh.edu.ru/subject/lesson/4951/main/107500/

                          11

                          Движущие силы антропогенеза. Расы человека, их происхождение и единство. Человек – биосоциальное существо

                          https://resh.edu.ru/subject/lesson/3906/main/161179/

                          11

                          Приспособление организмов к действию экологических факторов

                          https://resh.edu.ru/subject/lesson/5392/main/

                          11

                          Биогеоценоз. Экосистема

                          https://resh.edu.ru/subject/lesson/5501/main/119079/

                          11

                          Свойства и разнообразие экосистем

                          https://resh.edu.ru/subject/lesson/4953/main/105426/

                          11

                          Разнообразие экосистем

                          https://interneturok.ru/lesson/biology/11-klass/osnovy-ekologii/vzaimodeystvie-organizma-i-sredy-ekosistemy-biogeotsenozy

                          11

                          Взаимоотношения популяций разных видов в экосистеме

                          https://infourok.ru/videouroki/49

                          11

                          Круговорот веществ в экосистеме

                          https://infourok.ru/videouroki/53

                          11

                          Устойчивость и динамика экосистем

                          https://infourok.ru/videouroki/54

                          11

                          Последствия влияния деятельности человека на экосистемы. Сохранение биоразнообразия как основа устойчивости экосистемы

                          https://interneturok.ru/lesson/biology/11-klass/vzaimodeystvie-cheloveka-i-prirody/vozdeystvie-cheloveka-na-prirodu-v-protsesse-stanovleniya-obschestva

                          11

                          Структура биосферы. Закономерности существования биосферы

                          https://resh.edu.ru/subject/lesson/5394/main/119108/

                          https://infourok.ru/videouroki/61

                          11

                          Роль человека в биосфере. Глобальные антропогенные изменения в биосфере. Проблемы устойчивого развития

                          https://resh.edu.ru/subject/lesson/5499/main/132030/

                          Неорганические и органические вещества клетки, подготовка к ЕГЭ по биологии


                          Задумайтесь! Мы с вами состоит из миллиардов атомов. Все атомы находятся в круговороте, и
                          все атомы, которыми мы обладаем, в ком-то и где-то находились те 4,5 млрд. лет, которые существует Земля. Они были частями
                          животных, растений, грибов и бактерий — а сейчас принадлежат нам на короткое время.


                          С химической точки зрения ответ на вопрос «Жив ли изучаемый объект?» — не представляется возможным. Понятию «жизнь» дано
                          колоссальное количество определений. Жизнь — это самовоспроизведение с изменением, способ существования белковых тел,
                          постоянный обмен веществ с внешней средой.


                          Мы приступаем к изучению неорганических и органических веществ клетки. Начнем с неотъемлемого компонента клетки,
                          благодаря которому жизнь на Земле в принципе стала возможна — вода.

                          Вода


                          Составляет 60-80% массы клетки. Молекула воды обладает уникальным свойством — полярностью, которое возникает из-за
                          разницы в электроотрицательности (ЭО) между атомами кислорода и водорода (у кислорода ЭО больше).


                          Поскольку молекула воды полярна, ее называют диполь. Между молекулами воды возникают непрочные водородные связи:
                          водородная связь начинается от отрицательно заряженного атома кислорода (2δ) одной молекулы воды и
                          тянется до положительно заряженного атома водорода другой молекулы воды (δ+)


                          По отношению к воде все вещества можно подразделить на два типа:

                          • Гидрофильные (греч. hydro — вода и philéo — люблю) — вещества, которые хорошо растворяются в воде. Гидрофильными
                            веществами являются сахара, соли, альдегиды, спирты, аминокислоты.
                          • Гидрофобные (греч. hydro — вода и phobos — страх) — вещества, которые не растворяются в воде. Гидрофобными
                            веществами являются жиры.


                          Роль воды в клетке трудно переоценить. Ее функции и свойства крайне важны:

                          • Вода — универсальный растворитель

                          • Большинство реакций, которые протекают в клетке, идут в растворе (водной среде). Полярность молекулы воды позволяет
                            ей быть отличным растворителем для других гидрофильных (полярных) веществ.

                          • Вода — терморегулятор

                          • Вода может поглощать теплоту при минимальном изменении температуры. Это настоящее «спасение» для клеток: чуть только
                            температура меняется, вода начинает поглощать избыток тепла, защищая клетку от перегревания. Выделяясь на поверхность
                            кожи с потом, вода испаряется, поверхность кожи при этом охлаждается.

                          • Вода — реагент

                          • Она не только создает среду для реакций в клетке, но и сама активно участвует во многих из них. Расщепление питательных
                            веществ, попавших в клетку, происходит за счет реакции гидролиза (греч. hydro — вода и lysis — расщепление).

                          • Транспортная функция

                          • Питательные вещества, газы перемещаются по организму с током крови. Вода составляет 90-92% плазмы крови, является ее основным
                            компонентом. С помощью воды происходит не только доставка веществ к клеткам, но и удаление из организма побочных продуктов
                            обмена веществ.

                          • Структурная функция

                          • Вода придает тканям тургор (лат. turgor — наполнение) — внутреннее осмотическое давление в живой клетке, создающее
                            напряжение оболочек клеток. Вода составляет от 60 до 95% цитоплазмы, придает клеткам форму. Изменение тургора клеток растений
                            приводит к перемещениям их частей, раскрытию устьиц, цветков.


                            Осмотическое давление — избыточное гидростатическое давление на раствор, отделенный от чистого растворителя с
                            помощью полупроницаемой мембраны.


                            Главное — понимать суть: если мы поместим живую клетку в гипертонический раствор, то
                            вода (растворитель) устремится из клетки в раствор (в сторону большей концентрации соли) — это приведет к сморщиванию
                            клеток.


                            Если же клетка окажется
                            в гипотоническом растворе, то вода извне устремится внутрь клетки (опять-таки в сторону большей концентрации солей),
                            приводя при этом к разбуханию (и возможному разрыву) клетки.

                          Элементы


                          Живая клетка — кладезь элементов таблицы Менделеева. Процент содержания различных элементов отличается, в связи с чем все они делятся на
                          3 группы:

                          • Биогенные (основные) — C, H, O, N. Входят в состав органических соединений, составляют основную часть клетки
                          • Макроэлементы (греч. makrós — большой) — составляют десятые и сотые доли в клетке: K, Na, Ca, Mg, Cl, P, S, Fe
                          • Микроэлементы (греч. mikrós — маленький) — составляют тысячные доли в клетке: Zn, Cu, I, Co, Mn


                          Процентное содержание элемента не коррелирует с его важностью и биологической значимостью. Так, к примеру, микроэлемент
                          I играет важную роль в синтезе гормонов щитовидной железы: тироксина, трийодтиронина. За нормальные рост и развитие
                          организмов отвечают Zn, Mn, Cu.


                          Благоприятно влияют на сперматозоиды Zn, Ca, Mg, защищая их от оксидативного стресса (окисления). Невозможным становится
                          нормальное образование эритроцитов без должного уровня Fe и Cu.

                          Соли


                          В водной среде клетки соли диссоциируют (распадаются) на положительно заряженные ионы — катионы (Na+, K+,
                          Ca2+, Mg2+) и отрицательно заряженные — анионы (Cl, SO42-,
                          HPO42-, H2PO4).


                          Для процессов возбуждения клетки (нейрона, миоцита — мышечной клетки) внутри клетки должна поддерживаться низкая концентрация ионов Na+ и высокая концентрация ионов K+. В окружающей клетку среде все наоборот: много Na и мало K. В мембране существует
                          специальный натрий-калиевый насос, который поддерживает необходимое равновесие. Если это
                          соотношение нарушится, то нейрон не сможет сгенерировать нервный импульс, а клетка мышцы — сократиться.


                          Соли в клетке и организме выполняют ряд важных функций:

                          • Участвуют в активации ферментов
                          • Создают буферные системы (бикарбонтаную, фосфатную, белковую)
                          • Поддерживают кислотно-щелочное состояние (КЩС)
                          • Создают осмотическое давление клетки
                          • Создают мембранный потенциал клеток (натрий-калиевый насос)
                          • Являются основным минеральным составляющим скелета внутреннего и наружного (у моллюсков)


                          Мы переходим к органическим компонентам клетки, к которым относятся: жиры, углеводы, белки и нуклеиновые кислоты.

                          Белки, или пептиды (греч. πεπτος — питательный)


                          Белки — полимеры, мономерами которых являются аминокислоты. Белки представляют линейную структуру, образованную из
                          длинной цепи аминокислот, между которыми возникают пептидные связи. Пептидная связь образуется между карбоксильной
                          группой (COOH) одной аминокислоты и аминогруппой другой аминокислоты (NH2).


                          Между понятиями пептиды и белки существует определенная разница. Белки состоят из сотен тысяч аминокислот. Пептидами
                          называют небольшие белки, содержащие до 10 аминокислот. Ими являются некоторые гормоны: окситоцин,
                          вазопрессин, тиреолиберин — эти пептиды выполняют регуляторную функцию.


                          Выделяется несколько уровней пространственной организации белка:

                          • Первичная — полипептидная цепь, в которой аминокислоты расположены линейно
                          • Вторичная — полипептидная цепь закручивается в спираль, формируется α или β структура
                          • Третичная — спирали скручиваются в глобулу (лат. globulus — шарик)
                          • Четвертичная — образуется у сложных белков путем соединения нескольких глобул


                          При резком изменении оптимальных для белка условий он подвергается денатурации: при этом происходит переход от
                          высших структур организации к низшим, или «раскручивание белка». Важно заметить, что аминокислотная последовательность (первичная структура белка) при этом не меняется, однако свойства белка меняются кардинально (теряется его гидрофильность).


                          Осмелюсь сделать заявление: вы часто начинаете свой день с денатурации белка. Простейший способ провести такой
                          эксперимент — пожарить яичницу. Заметьте, что изначально яичный белок прозрачный и текучий, но по итогу жарки эти свойства
                          утрачиваются: он становится непрозрачным и вязким.


                          Завершаем тему о белках изучением их функций:

                          • Каталитическая (греч. katalysis — разрушение)

                          • Белки — природные катализаторы, ускоряющие реакции в организме в десятки и сотни тысяч раз. Эту роль главным образом
                            выполняют белки-ферменты (энзимы).


                            Иногда в состав белков входят так называемые ко-факторы — небелковые соединения,
                            которые необходимы ферменту для его биологической активности (в роли ко-факторов могут выступать Zn2+,
                            Mg2+).

                          • Строительная

                          • Белки входят в состав клеточных мембран. Сложные белки: коллаген, эластин — входят в состав соединительных тканей организма,
                            придавая им некоторую прочность и эластичность.

                          • Регуляторная

                          • Некоторые гормоны, регулирующие обменные процессы в организме, имеют белковое происхождение: инсулин, глюкагон,
                            адренокортикотропный гормон (АКТГ).

                          • Защитная

                          • Говоря об этой функции, прежде всего, стоит вспомнить об антителах — иммуноглобулинах, которые синтезируют B-лимфоциты.
                            Антитела нейтрализуют чужеродные организму антигены (разрушают бактерии).


                            Помимо антител, защитную функцию выполняют
                            также белки свертывающей системы крови (тромбин и фибриноген): они предохраняют организм от кровопотери.

                          • Энергетическая

                          • При недостаточном питании в организме начинают окисляться молекулы белков. При расщеплении 1 г белков выделяется 17,6 кДж энергии.

                          • Транспортная

                          • Некоторые белки крови способны присоединять к себе и переносить различные молекулы. Альбумины участвуют в транспорте
                            жирных кислот, глобулины — гормонов и некоторых ионов (Fe, Cu). Основной белок эритроцитов — гемоглобин — способен
                            переносить кислород, углекислый и угарный газы (угарный конечно нежелательно ему переносить, будет отравление)

                          • Сократительная

                          • Двигательные белки, актин и миозин, на уровне саркомера обеспечивают сокращение мышц. При возбуждении мышечной
                            ткани тонкие нити актина начинают тереться о толстые нити миозина, приводя к сокращению.

                          • Рецепторная

                          • На поверхности мембраны белки образуют многочисленные рецепторы, которые, соединяясь с гормонами, приводят к
                            изменению обмена веществ в клетке. Таким образом, гормоны реализуют воздействие на клетки органов-мишеней.

                          Жиры, или липиды (греч. lipos — жир)


                          С химической точки зрения жиры являются сложными эфирами, образованными трехатомным спиртом глицерином и высшими
                          карбоновыми кислотами (жирными кислотами). Среди их свойств надо выделить то, что они практически нерастворимы
                          в воде. Вспомните, как тяжело смыть жир с рук водой.


                          Почему именно мыло смывает жир с рук? Дело в том, что молекула мыла повторяет свойства жира: одна часть ее гидрофобна,
                          а другая гидрофильна. Мыло соединяется с молекулой жира гидрофобной частью, и вместе они легко смываются водой.


                          Приступим к изучению функций жиров:

                          • Энергетическая

                          • При окислении жиров выделяется много энергии: 1 г — 38,9 кДж. Это вдвое больше выделяющейся энергии при расщеплении
                            1г углеводов.

                          • Запасающая

                          • Жиры имеют способность накапливаться в клетках, расположенных в подкожно-жировой клетчатке, внутренних органах.
                            Эти запасы являются резервом организма на случай голодания или при недостаточном питании.


                            В жирах также запасается вода: в 100 г жира содержится 107 мл воды. Многим пустынным животным (верблюдам)
                            жировые запасы помогают длительное время обходиться без воды.

                          • Структурная

                          • Жиры входят в состав биологических мембран клеток человека вместе с белками. Из фосфолипидов построены мембраны всех
                            клеток органов и тканей!


                            Так, к примеру, холестерин — обязательный компонент мембраны, придает ей определенную жесткость и совершенно необходим
                            для нормальной жизнедеятельности (заболевания возникают только при нарушении липидного обмена).

                          • Терморегуляция

                          • Жиры обладают плохой теплопроводностью. Располагаясь в подкожно-жировой клетчатке, они образуют термоизолирующий слой.
                            Особенно хорошо он развит у ластоногих (моржи и тюлени), китов, защищает их от переохлаждения.

                          • Гормональная

                          • Некоторые гормоны по строению относятся к жирам: половые (андрогены — мужские и эстрогены — женские), гормон
                            беременности (прогестерон), кортикостероиды.

                          • Участие в обмене веществ (метаболизме)

                          • Производное жира — витамин D — принимает важное участие в обмене кальция и фосфора в организме. Он образуется
                            в коже под действием ультрафиолетового излучения (солнечного света). При недостатке витамина D возникает заболевание -
                            рахит.

                          Углеводы


                          Представляют собой органические соединения, состоящие из одной или нескольких молекул простых сахаров. Выделяется три основных
                          класса углеводов:

                          • Моносахариды (греч. monos — единственный)

                          • Простые сахара, легко растворяющиеся в воде и имеющие сладкий вкус. Моносахариды подразделяются на гексозы (имеют 6 атомов углерода)
                            — глюкоза, фруктоза, и пентозы (имеют 5 атомов углерода) — рибоза и дезоксирибоза, входящие в состав нуклеиновых кислот.

                          • Олигосахариды (греч. ὀλίγος — немногий)

                          • При гидролизе олигосахариды распадаются на моносахариды. В состав олигосахаридов может входить от 2 до 10 моносахаридных остатков.
                            Если в состав олигосахарида входят 2 остатка моносахарида, то его называют дисахарид. К дисахаридам относятся сахароза, лактоза,
                            мальтоза. При гидролизе сахароза распадается на глюкозу и фруктозу.

                          • Полисахариды

                          • Это биополимеры, в состав которых входят сотни тысяч моносахаридов. Они обладают высокой молекулярной массой,
                            нерастворимы в воде, на вкус несладкие.


                            Крахмал, целлюлоза, гликоген, хитин и муреин — все это биополимеры. Давайте вспомним, где они находятся.


                            Клеточная стенка образована: у растений — целлюлозой, у грибов — хитином, у бактерий — муреином. Запасным питательным
                            веществом растений является крахмал, животных — гликоген.



                          Перечислим функции, которые выполняют углеводы:

                          • Энергетическая

                          • В результате расщепления 1 г углеводов высвобождается 17,6 кДж энергии.

                          • Запасающая

                          • Запасным питательным веществом растений и животных соответственно являются крахмал и гликоген. Расщепление гликогена позволяет
                            нам оставаться в сознании и быть активными между приемами пищи.


                            Гликоген представляет собой разветвленную молекулу, состоящую
                            из остатков глюкозы. За счет больших размеров такая молекула хорошо удерживается в клетке, а ее разветвленность позволяет ферментам
                            быстро отщеплять множество молекул глюкозы одновременно.


                            Существуют заболевания, при которых распад
                            гликогена нарушается: в результате нейроны не получают глюкозы (источника энергии, соответственно не синтезируются и молекулы АТФ). Из-за этого становятся возможны частые потери сознания.

                          • Структурная (опорная)

                          • Целлюлоза входит в состав клеточных стенок растений, придавая им необходимую твердость. Хитин образует клеточную стенку
                            грибов и наружный скелет членистоногих.

                          Нуклеиновые кислоты (от лат. nucleus — ядро)


                          Высокомолекулярные органические соединения, представленные двумя видами: ДНК (дезоксирибонуклеиновые кислоты) и РНК
                          (рибонуклеиновые кислоты). ДНК и РНК — биополимеры, мономером которых является нуклеотид. Запомните, что нуклеотид
                          состоит из 3 компонентов:

                          • Азотистое основание

                          • Для ДНК характерны следующие азотистые основания: аденин — тимин, гуанин — цитозин; для РНК: аденин — урацил,
                            гуанин — цитозин. Исходя из принципа комплементарности, данные основания соответствуют друг другу, в результате
                            чего между ними образуются связи.


                            Между аденином и тимином образуется 2 водородные связи, а между гуанином и цитозином — 3.


                            Именно по этой причине количество аденина в молекуле ДНК всегда совпадает с количеством тимина. К примеру, если
                            в ДНК 20% аденина, то с уверенностью можно сказать, что в ней 20% тимина. Выходит на оставшиеся основания — цитозин
                            и гуанин — остается 60%, значит, цитозин и гуанин составляют в ДНК 30% каждый. Таким нехитрым образом, зная процент
                            содержания одного основания, можно подсчитать все остальные.

                          • Остаток сахара

                          • В ДНК остаток сахара — дезоксирибоза, в РНК — рибоза.

                          • Остаток фосфорной кислоты — фосфат


                          Мы подробно изучили структуру ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоты) — двойной правозакрученной спиральной молекулы. Теперь
                          настало время детально поговорить об РНК (рибонуклеиновой кислоте). Все виды РНК синтезируются на матрице — ДНК, различают
                          три вида РНК:

                          • Рибосомальная РНК (рРНК)

                          • Синтезируется в ядрышке. рРНК входит в состав
                            малых и больших субъединиц рибосом. В процентном отношении рРНК составляет 80-90% всей РНК клетки.

                          • Информационная РНК (иРНК, син. — матричная РНК, мРНК)

                          • Синтезируется в ядре в ходе процесса транскрипции (лат. transcriptio — переписывание).
                            Фермент РНК-полимераза строит цепь иРНК по принципу комплементарности с ДНК. Исходя из данного принципа,
                            гуанин (Г) в молекуле ДНК соединяется с цитозином (Ц) в РНК. Далее соответственно: цитозин (Ц) — гуанин (Г),
                            аденин (А) — урацил (У), тимин (Т) — аденин (А).

                          • Транспортная РНК (тРНК)

                          • Обеспечивает транспорт аминокислоты к рибосоме во время синтеза белка. Благодаря этому становится возможным
                            соединение аминокислот друг с другом, образуется белок. тРНК имеет характерную форму клеверного листа.


                          © Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021


                          Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение
                          (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов
                          без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования,
                          обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

                          2.3.1. Неорганические вещества клетки

                          2.3. Химическая организация клетки

                          2.3.1. Неорганические вещества клетки

                          В состав клетки входит около 70 элементов Периодической системы элементов Менделеева, а 24 из них присутствуют во всех типах клеток. Все присутствующие в клетке элементы делятся, в зависимости от их содержания в клетке, на группы:

                            • макроэлементы  – H, O, N, C,. Mg, Na, Ca, Fe, K, P, Cl, S;
                            • микроэлементы  – В, Ni, Cu, Co, Zn, Mb и др.;
                            • ультрамикроэлементы  – U, Ra, Au, Pb, Hg, Se и др.

                           

                          Другой принцип классификации элементов:

                          • органогены (кислород, водород, углерод, азот),
                          • макроэлементы,
                          • микроэлементы.

                          В состав клетки входят молекулы неорганических  и органических  соединений.

                           

                          Неорганические соединения клеткивода  и неорганические  ионы.
                          Вода – важнейшее неорганическое вещество клетки. Все биохимические реакции происходят в водных растворах. Молекула воды имеет нелинейную пространственную структуру и обладает полярностью. Между отдельными молекулами воды образуются водородные связи, определяющие физические и химические свойства воды.











                          Физические свойства воды

                          Значение для биологических процессов

                          Высокая теплоемкость (из-за водородных связей между молекулами) и теплопроводность (из-за небольших размеров молекул)

                          Транспирация
                          Потоотделение
                          Периодическое выпадение осадков

                          Прозрачность в видимом участке спектра

                          Высокопродуктивные биоценозы прудов, озер, рек ( из-за возможности фотосинтеза на небольшой глубине)

                          Практически полная несжимаемость (из-за сил межмолекулярного сцепления)

                          Поддержание формы организмов: форма сочных органов  растений, положение трав в пространстве, гидростатический скелет круглых червей, медуз, амниотическая жидкость поддерживает и защищает плод млекопитающих

                          Подвижность молекул (из-за слабости водородных связей)

                          Осмос: поступление воды из почвы; плазмолиз

                          Вязкость (водородные связи)

                          Смазывающие свойства: синовиальная жидкость в суставах, плевральная жидкость

                          Растворитель  (полярность молекул)

                          Кровь, тканевая жидкость, лимфа, желудочный сок, слюна, у животных; клеточный сок у растений; водные организмы используют растворенный в воде кислород

                          Способность образовывать гидратационную оболочку вокруг макромолекул (из-за полярности молекул)

                          Дисперсионная среда в коллоидной системе цитоплазмы

                          Оптимальное для биологических систем значение сил поверхностного натяжения (из-за сил межмолекулярного сцепления)

                          Водные растворы – средство передвижения веществ в организме

                          Расширение при замерзании (из-за образования каждой молекулой максимального числа – 4 – водородных связей_

                          Лед легче воды, выполняет в водоемах функцию теплоизолятора

                           

                          Неорганические ионы:
                          катионы K+, Na+, Ca2+ , Mg2+  и анионы Cl–, NO3- ,  PO4 2-,  CO32-, НPO42-.

                          Разность между количеством катионов и анионов (Nа+, К+, Сl-) на поверхности и внутри клетки обеспечивает возникновение потенциала действия, что лежит в основе нервного и мышечного возбуждения.
                          Анионы фосфорной  кислоты создают фосфатную буферную систему, поддерживающую рН внутриклеточной среды организма на уровне 6—9.
                          Угольная кислота и ее анионы создают бикарбонатную буферную систему и поддерживают рН внеклеточной среды (плазмы крови) на уровне 7—4.
                          Соединения азота служат источником минерального питания, синтеза белков, нуклеиновых кислот.
                          Атомы фосфора входят в состав нуклеиновых кислот, фосфолипидов, а также костей позвоночных, хитинового покрова членистоногих.
                          Ионы кальция входят в состав вещества костей; они также необходимы для осуществления мышечного сокращения, свертывания крови.

                          Таблица. Роль макроэлементов на клеточном и организменном уровне организации.

                          Таблица. Роль микроэлементов в жизни клетки, растительного и животного организмов.

                          Тематические задания

                          Часть А

                          А1. Полярностью воды обусловлена ее способность
                          1) проводить тепло          
                          3) растворять хлорид натрия
                          2) поглощать тепло         
                          4) растворять глицерин

                          А2. Больным рахитом детям необходимо давать препараты, содержащие
                          1) железо
                          2) калий
                          3) кальций
                          4) цинк

                          А3. Проведение нервного импульса обеспечивается ионами:
                          1) калия и натрия
                          2) фосфора и азота
                          3) железа и меди
                          4) кислорода и хлора

                          А4. Слабые связи между молекулами воды в ее жидкой фазе называются:
                          1) ковалентными
                          2) гидрофобными
                          3) водородными 
                          4) гидрофильными

                          А5. В состав гемоглобина входит
                          1) фосфор
                          2) железо
                          3) сера
                          4) магний

                          А6. Выберите группу химических элементов, обязательно входящую в состав белков
                          1) Na, K, O, S        
                          2) N, P, C, Cl         
                          3) C, S, Fe, O         
                          4) C, H, O, N

                          А7. Пациентам с гипофункцией щитовидной железы дают препараты, содержащие
                          1) йод        
                          2) железо      
                          3) фосфор     
                          4) натрий

                          Часть В

                          В1. Выберите функции воды в клетке
                          1) энергетическая            
                          2) ферментативная     
                          3) транспортная
                          4) строительная              
                          5) смазывающая       
                          6) терморегуляционная

                          В2. Выберите только физические свойства воды
                          1) способность к диссоциации        
                          2) гидролиз солей            
                          3) плотность
                          4) теплопроводность        
                          5) электропроводность      
                          6) донорство электронов

                          Часть  С

                          С1. Какие физические свойства воды определяют ее биологическое значение?

                           

                          5.6: Неорганические соединения, необходимые для функционирования человека

                          Понятия, которые вы изучили до сих пор в этой главе, управляют всеми формами материи и будут работать в качестве основы как для геологии, так и для биологии. Этот раздел главы сужает фокус до химии человеческой жизни; то есть соединения, важные для структуры и функций организма. Как правило, эти соединения бывают либо неорганическими, либо органическими.

                          В следующем разделе рассматриваются три группы неорганических соединений, необходимых для жизни: вода, соли, кислоты и основания.Органические соединения рассматриваются далее в этой главе.

                          Вода

                          До 70 процентов веса взрослого человека составляет вода. Эта вода содержится как внутри клеток, так и между клетками, из которых состоят ткани и органы. Несколько функций делают воду незаменимой для жизнедеятельности человека.

                          Вода как смазка и подушка

                          Вода является основным компонентом многих смазочных жидкостей организма. Подобно тому, как масло смазывает петли двери, вода в синовиальной жидкости смазывает суставы тела, а вода в плевральной жидкости помогает легким расширяться и отскакивать при дыхании.Водянистые жидкости помогают пище течь по пищеварительному тракту и обеспечивают отсутствие трения при движении соседних органов брюшной полости.

                          Вода также защищает клетки и органы от физических травм, смягчая, например, мозг внутри черепа и защищая нежную нервную ткань глаз. Вода также смягчает развивающийся плод в утробе матери.

                          Вода как теплоотвод

                          Радиатор — это вещество или объект, которые поглощают и рассеивают тепло, но не испытывают соответствующего повышения температуры.В организме вода поглощает тепло, выделяемое в результате химических реакций, без значительного повышения температуры. Более того, когда температура окружающей среды стремительно растет, вода, хранящаяся в организме, помогает ему сохранять прохладу. Этот охлаждающий эффект возникает, когда теплая кровь из ядра тела течет к кровеносным сосудам под кожей и переносится в окружающую среду. В то же время потовые железы выделяют теплую воду вместе с потом. Когда вода испаряется в воздух, она уносит тепло, а затем более холодная кровь с периферии циркулирует обратно к сердцевине тела.

                          Вода как компонент жидких смесей

                          Смесь — это комбинация двух или более веществ, каждое из которых сохраняет свою химическую идентичность. Другими словами, составляющие вещества не связаны химически в новое, более крупное химическое соединение. Эту концепцию легко представить, если вы подумаете о порошкообразных веществах, таких как мука и сахар; когда вы перемешиваете их в миске, очевидно, что они не связываются с образованием нового соединения. Воздух в помещении, которым вы дышите, представляет собой газовую смесь, содержащую три отдельных элемента — азот, кислород и аргон — и одно соединение — диоксид углерода.Есть три типа жидких смесей, все из которых содержат воду в качестве ключевого компонента. Это растворы, коллоиды и суспензии.

                          Чтобы клетки тела выжили, они должны оставаться влажными в жидкости на водной основе, называемой раствором. В химии жидкий раствор состоит из растворителя, который растворяет вещество, называемое растворенным веществом. Важной характеристикой растворов является их однородность; то есть молекулы растворенного вещества равномерно распределяются по всему раствору.Если бы вы размешали чайную ложку сахара в стакане воды, сахар растворился бы в молекулах сахара, разделенных молекулами воды. Соотношение сахара и воды в левой части стакана будет таким же, как соотношение сахара и воды в правой части стакана. Если бы вы добавили больше сахара, соотношение сахара к воде изменилось бы, но распределение — при условии, что вы хорошо перемешали — все равно было бы равномерным.

                          Вода считается «универсальным растворителем», и поэтому считается, что жизнь не может существовать без воды.Вода, безусловно, является самым распространенным растворителем в организме; практически все химические реакции организма происходят между соединениями, растворенными в воде. Поскольку молекулы воды полярны, с областями положительного и отрицательного электрического заряда, вода легко растворяет ионные соединения и полярные ковалентные соединения. Такие соединения называют гидрофильными или «водолюбивыми». Как уже было сказано выше, сахар хорошо растворяется в воде. Это связано с тем, что молекулы сахара содержат области полярных водородно-кислородных связей, что делает его гидрофильным.Неполярные молекулы, которые с трудом растворяются в воде, называются гидрофобными или «водобоязненными».

                          Концентрации растворенных веществ

                          В химии описаны различные смеси растворенных веществ и воды. Концентрация данного растворенного вещества — это количество частиц этого растворенного вещества в данном пространстве (кислород составляет около 21 процента атмосферного воздуха). В кровотоке человека концентрация глюкозы обычно измеряется в миллиграммах (мг) на децилитр (дл), а у здорового взрослого человека в среднем составляет около 100 мг / дл.Другой метод измерения концентрации растворенного вещества — его молярность, которая составляет моль (M) молекул на литр (L). Моль элемента — это его атомный вес, а моль соединения — это сумма атомных весов его компонентов, называемая молекулярной массой. Часто используемый пример — вычисление моля глюкозы по химической формуле C 6 H 12 O 6 . Согласно периодической таблице, атомный вес углерода (C) составляет 12,011 грамма (г), а в глюкозе шесть атомов углерода, что дает общий атомный вес 72.066 г. Проведя те же вычисления для водорода (H) и кислорода (O), молекулярная масса равна 180,156 г («грамм молекулярной массы» глюкозы). Когда вода добавляется для получения одного литра раствора, у вас есть один моль (1М) глюкозы. Это особенно полезно в химии из-за отношения родинок к «числу Авогадро». В моль любого раствора такое же количество частиц: 6,02 × 10 23 . Многие вещества в кровотоке и других тканях тела измеряются в тысячных долях моля или миллимолях (мМ).

                          Коллоид представляет собой смесь, которая чем-то похожа на тяжелый раствор. Частицы растворенного вещества состоят из крошечных сгустков молекул, достаточно больших, чтобы сделать жидкую смесь непрозрачной (поскольку частицы достаточно большие, чтобы рассеивать свет). Знакомые примеры коллоидов — молоко и сливки. В щитовидной железе гормон щитовидной железы хранится в виде густой белковой смеси, также называемой коллоидом.

                          Суспензия представляет собой жидкую смесь, в которой более тяжелое вещество временно суспендировано в жидкости, но со временем оседает.Такое отделение частиц от суспензии называется седиментацией. Пример седиментации происходит в анализе крови, который устанавливает скорость седиментации или скорость седиментации. Тест измеряет, как быстро красные кровяные тельца в пробирке выделяются из водянистой части крови (известной как плазма) в течение определенного периода времени. Быстрое осаждение клеток крови обычно не происходит в здоровом теле, но некоторые заболевания могут вызвать слипание клеток крови, и эти тяжелые скопления клеток крови оседают на дно пробирки быстрее, чем нормальные клетки крови.

                          Роль воды в химических реакциях

                          Два типа химических реакций включают образование или потребление воды: дегидратационный синтез и гидролиз.

                          • При дегидратационном синтезе один реагент отдает атом водорода, а другой реагент отдает гидроксильную группу (ОН) при синтезе нового продукта. При образовании их ковалентной связи в качестве побочного продукта выделяется молекула воды (рис. 1). Это также иногда называют реакцией конденсации.
                          • При гидролизе молекула воды разрушает соединение, разрывая его связи. Сама вода делится на H и OH. Одна часть разорванного соединения затем связывается с атомом водорода, а другая часть связывается с гидроксильной группой.

                          Эти реакции обратимы и играют важную роль в химии органических соединений (о чем мы поговорим ниже).

                          Рисунок 1. Обезвоживание, синтез и гидролиз. Мономеры, основные единицы для построения более крупных молекул, образуют полимеры (два или более химически связанных мономера).(а) При дегидратационном синтезе два мономера ковалентно связаны в реакции, в которой один отдает гидроксильную группу, а другой — атом водорода. Молекула воды выделяется как побочный продукт во время реакций дегидратации. (b) При гидролизе ковалентная связь между двумя мономерами расщепляется путем присоединения атома водорода к одному и гидроксильной группы к другому, что требует участия одной молекулы воды.

                          Соли

                          Напомним, что соли образуются, когда ионы образуют ионные связи.В этих реакциях один атом отдает один или несколько электронов и, таким образом, становится положительно заряженным, тогда как другой атом принимает один или несколько электронов и становится отрицательно заряженным. Теперь вы можете определить соль как вещество, которое при растворении в воде диссоциирует на ионы, отличные от H + или OH . Этот факт важен для отличия солей от кислот и оснований, обсуждаемых далее.

                          Типичная соль NaCl полностью диссоциирует в воде (рис. 2). Положительные и отрицательные области молекулы воды (концы водорода и кислорода соответственно) притягивают отрицательные ионы хлорида и положительные ионы натрия, отталкивая их друг от друга.Опять же, в то время как неполярные и полярные ковалентно связанные соединения распадаются на молекулы в растворе, соли диссоциируют на ионы. Эти ионы являются электролитами; они способны проводить электрический ток в растворе. Это свойство имеет решающее значение для функции ионов при передаче нервных импульсов и стимулировании сокращения мышц.

                          Рисунок 2. Диссоциация хлорида натрия в воде. Обратите внимание, что кристаллы хлорида натрия диссоциируют не на молекулы NaCl, а на катионы Na + и анионы Cl , каждый из которых полностью окружен молекулами воды.

                          Многие другие соли важны для организма. Например, соли желчных кислот, вырабатываемые печенью, помогают расщеплять пищевые жиры, а соли фосфата кальция образуют минеральную часть зубов и костей.

                          Кислоты и основания

                          Кислоты и основания, как и соли, диссоциируют в воде на электролиты. Кислоты и основания могут сильно изменить свойства растворов, в которых они растворены.

                          Кислоты

                          Кислота — это вещество, выделяющее ионы водорода (H + ) в растворе (рис. 3a).Поскольку у атома водорода есть только один протон и один электрон, положительно заряженный ион водорода — это просто протон. Этот одиночный протон с большой вероятностью участвует в химических реакциях. Сильные кислоты — это соединения, которые выделяют весь свой H + в растворе; то есть они полностью ионизируются. Соляная кислота (HCl), которая выделяется из клеток слизистой оболочки желудка, является сильной кислотой, поскольку она выделяет весь свой H + в водянистую среду желудка. Эта сильная кислота помогает пищеварению и убивает микробы, попавшие в организм.Слабые кислоты не ионизируются полностью; то есть некоторые из их гидрогенионов остаются связанными внутри соединения в растворе. Пример слабой кислоты — уксус или уксусная кислота; он называется ацетатом после того, как отдает протон.

                          Рисунок 3. Кислоты и основания. (а) В водном растворе кислота диссоциирует на ионы водорода (H + ) и анионы. Почти каждая молекула сильной кислоты диссоциирует, образуя высокую концентрацию H + . (b) В водном растворе основание диссоциирует на гидроксильные ионы (OH ) и катионы.Почти каждая молекула сильного основания диссоциирует, образуя высокую концентрацию OH .

                          Базы

                          Основание — это вещество, которое выделяет гидроксильные ионы (OH ) в растворе, или вещество, которое принимает H + , уже присутствующий в растворе (см. Рисунок 3b). Ионы гидроксила или другое основание объединяются с присутствующим H + с образованием молекулы воды, тем самым удаляя H + и снижая кислотность раствора. Сильные основания высвобождают большую часть или все свои гидроксильные ионы; слабые основания выделяют только некоторые гидроксильные ионы или поглощают только несколько H + .Пища, смешанная с соляной кислотой из желудка, сожгла бы тонкий кишечник, следующую часть пищеварительного тракта после желудка, если бы не высвобождение бикарбоната (HCO 3 ), слабого основания, которое привлекает H + . Бикарбонат принимает часть протонов H + , тем самым снижая кислотность раствора.

                          Концепция pH

                          Относительную кислотность или щелочность раствора можно определить по его pH. pH раствора представляет собой отрицательный десятичный логарифм концентрации иона водорода (H + ) в растворе.Например, раствор с pH 4 имеет концентрацию H + , которая в десять раз больше, чем у раствора с pH 5. То есть раствор с pH 4 в десять раз более кислый, чем раствор с pH 5. Понятие pH станет более понятным, когда вы изучите шкалу pH, как показано на рисунке 4. Шкала состоит из серии приращений от 0 до 14. Раствор с pH 7 считается нейтральным — ни кислым, ни основным. Чистая вода имеет pH 7. Чем ниже число ниже 7, тем кислее раствор или тем выше концентрация H + .Концентрация ионов водорода при каждом значении pH в 10 раз отличается от следующего значения pH. Например, значение pH 4 соответствует концентрации протонов 10 –4 M или 0,0001M, а значение pH 5 соответствует концентрации протонов 10 –5 M или 0,00001M. Чем выше число выше 7, тем более щелочной (щелочной) раствор или тем ниже концентрация H + . Например, человеческая моча в десять раз кислотнее чистой воды, а HCl в 10 000 000 раз кислотнее воды.

                          Рис. 4. Шкала pH

                          Буферы

                          pH крови человека обычно находится в диапазоне от 7,35 до 7,45, хотя обычно его определяют как pH 7,4. При таком слегка щелочном pH кровь может снизить кислотность, возникающую из-за того, что двуокись углерода (CO 2 ) постоянно попадает в кровоток триллионами клеток тела. Гомеостатические механизмы (наряду с выдыханием CO 2 при дыхании) обычно поддерживают pH крови в этом узком диапазоне.Это очень важно, потому что колебания — либо слишком кислые, либо слишком щелочные — могут привести к опасным для жизни расстройствам.

                          Все клетки организма зависят от гомеостатической регуляции кислотно-щелочного баланса при pH примерно 7,4. Таким образом, в организме есть несколько механизмов для этой регуляции, включая дыхание, выделение химических веществ с мочой и внутреннее высвобождение химических веществ, вместе называемых буферами, в жидкости организма. Буфер представляет собой раствор слабой кислоты и ее конъюгированного основания.Буфер может нейтрализовать небольшое количество кислот или оснований в жидкостях организма. Например, если есть даже небольшое снижение pH жидкости организма ниже 7,35, буфер в жидкости — в данном случае действуя как слабое основание — будет связывать избыточные ионы водорода. Напротив, если pH поднимается выше 7,45, буфер будет действовать как слабая кислота и вносить ионы водорода.

                          Попробуйте

                          Чрезмерная кислотность крови и других биологических жидкостей называется ацидозом. Распространенными причинами ацидоза являются ситуации и нарушения, которые снижают эффективность дыхания, особенно способность человека полностью выдохнуть, что вызывает накопление CO 2 (и H + ) в кровотоке.Ацидоз также может быть вызван метаболическими проблемами, которые снижают уровень или функцию буферов, которые действуют как основания или способствуют выработке кислот. Например, при тяжелой диарее из организма может выводиться слишком много бикарбоната, в результате чего кислоты накапливаются в жидкостях организма. У людей с плохо управляемым диабетом (неэффективное регулирование уровня сахара в крови) кислоты, называемые кетонами, вырабатываются в качестве топлива для организма. Они могут накапливаться в крови, вызывая серьезное заболевание, называемое диабетическим кетоацидозом.Почечная недостаточность, печеночная недостаточность, сердечная недостаточность, рак и другие заболевания также могут вызывать метаболический ацидоз.

                          Напротив, алкалоз — это состояние, при котором кровь и другие жидкости организма слишком щелочные (щелочные). Как и в случае ацидоза, основной причиной являются респираторные расстройства; однако при респираторном алкалозе уровни углекислого газа падают слишком низко. Заболевания легких, передозировка аспирином, шок и обычное беспокойство могут вызвать респираторный алкалоз, который снижает нормальную концентрацию H + .

                          Метаболический алкалоз часто возникает в результате продолжительной сильной рвоты, которая вызывает потерю ионов водорода и хлорида (как компонентов HCl). Лекарства также могут вызвать алкалоз. К ним относятся диуретики, которые заставляют организм терять ионы калия, а также антациды при приеме в чрезмерных количествах, например, у кого-то с постоянной изжогой или язвой.

                          Что такое неорганические соединения? — Определение, характеристики и примеры — Класс биологии [видео 2021 года]

                          Характеристики

                          Поскольку многие неорганические соединения содержат какие-либо металлы (щелочные, щелочные, переходные и т. Д.)), они, как правило, могут проводить электричество. Например, находясь в твердом состоянии, неорганические соединения плохо проводят электричество. Однако в жидкой фазе неорганические соединения обладают высокой проводимостью. В этой фазе электроны неорганических соединений могут двигаться очень свободно, и это движение электронов отмечается как электричество.

                          Благодаря ионной связи, которая обычно присутствует в неорганических соединениях, они очень жестко удерживаются вместе и обладают чрезвычайно высокими температурами плавления и кипения.Другой отличительной особенностью неорганических соединений является их цвет. Неорганические соединения переходных металлов, даже находящиеся на столе, обычно сильно окрашены, и это, опять же, связано с конфигурацией электронов «d-блока». Яркие и красивые цвета, которые можно увидеть при взрыве фейерверка, связаны с неорганическим металлом (обычно щелочным или щелочным), присутствующим в соединении. Поскольку неорганические соединения при горении имеют уникальный цвет, это можно использовать в качестве «маркера» для идентификации вовлеченного металла.Кроме того, неорганические соединения обычно хорошо растворяются в воде. Другими словами, они могут «исчезнуть» при помещении в воду, поскольку они просто растворятся. Еще одна показательная характеристика неорганических соединений — их способность образовывать кристаллы. Природа связи, обнаруженная в неорганических соединениях, дает им возможность выращивать кристаллы в насыщенных растворах.

                          Приложения и примеры

                          Подумайте теперь об одной из самых распространенных молекул во всем мире. Эта конкретная молекула занимает две трети планеты и составляет 70% человеческого тела.Вы можете догадаться, что это за молекула? Если вы угадали воду, значит, вы правы! Эта молекула — неорганическое соединение! Благодаря уникальности неорганических соединений, они находят множество применений в реальном мире. Большинство продуктов, которые мы потребляем ежедневно, были обработаны некоторыми пестицидами в процессе выращивания, и этот пестицид является еще одним примером неорганического соединения.

                          Возьмем, к примеру, все химические вещества, с которыми мы сталкиваемся в нашей повседневной жизни, чтобы понять важность и изобилие неорганических соединений, которые нас окружают.Например, соль и многие другие приправы, которые используются для придания вкуса нашей пище, являются неорганическими соединениями. Автомобили, в которых мы ездим, питаются от батарей, содержащих неорганические соединения, такие как серная кислота. Многие поверхности нашей одежды, обуви и автомобилей покрыты неорганическими соединениями, которые служат защитными покрытиями. С каждым вдохом в смесь попадают неорганические соединения. Каждый раз, когда мы выдыхаем, выделяется углекислый газ, и это тоже неорганическое соединение.Но почему диоксид углерода (углеродсодержащее соединение) не считается органическим? Проще говоря, диоксид углерода считается неорганическим, а не органическим, потому что он не содержит углеродно-водородных связей. Как упоминалось ранее, для того, чтобы соединение считалось органическим, должна присутствовать связь C-H.

                          Краткое содержание урока

                          Неорганические соединения замечательны в собственном отношении. Большая часть того, к чему мы прикасаемся или используем ежедневно, в некотором роде можно считать неорганическими соединениями.Эти соединения отображают множество цветов и ведут себя по-разному в зависимости от того, в какой фазе они находятся. Фундаментальное различие между органическими и неорганическими соединениями заключается в наличии связей углерод-водород или связей C-H. Неорганические соединения, как правило, представляют собой минеральные или геологические соединения, которые не содержат углерод-водородных связей. Все вокруг нас и часть всего, что мы используем ежедневно, — это неорганические соединения. В воде, которую мы пьем, и в воздухе, которым мы дышим, в еде, которую мы едим, и в одежде, которую мы носим, ​​неорганические соединения есть повсюду!

                          Неорганические соединения — определение и примеры

                          Источники неорганических соединений
                          • Неорганические соединения — соединения, которые используют минералы и / или металлы для создания продуктов
                          Природные и рукотворные примеры
                          Водопроводная вода
                          Воздух
                          Продукты питания
                          Одежда
                          Автомобильные аккумуляторы
                          Краска

                          Результаты обучения

                          По мере того, как вы узнаете о неорганических соединениях с помощью этого урока, вы разовьете способность:

                          • Определить и охарактеризовать неорганические соединения
                          • Признайте их применение и приведите примеры неорганических соединений вокруг нас

                          органических соединений по сравнению с неорганическими

                          Органические и неорганические соединения

                          Есть основные различия между органическими и неорганическими соединениями.Хотя оба типа соединений составляют основу химии, эти два типа довольно сильно различаются. Основное отличие заключается в наличии атома углерода; органические соединения будут содержать атом углерода (и часто атом водорода, чтобы образовать углеводороды), в то время как почти все неорганические соединения не содержат ни одного из этих двух атомов.

                          Хотя большинство неорганических соединений не содержат углерода, некоторые из них содержат. Окись углерода и двуокись углерода, например, содержат атомы углерода, но их количество недостаточно велико для образования прочных связей с кислородом, присутствующим в молекуле.Из-за небольшого количества углерода и слабых связей, которые он образует, ученые давно классифицируют эти молекулы как неорганические, но это побудило некоторых представителей научного сообщества заявить о необходимости создания более совершенной системы классификации соединений.

                          Еще одно важное различие между органическими и неорганическими соединениями — это тип молекулы и ее связь с живыми существами. Органические соединения будут включать такие вещи, как нуклеиновые кислоты, содержащиеся в ДНК, липиды и жирные кислоты, обнаруженные в клетках живых организмов, белки и ферменты, необходимые для протекания клеточных процессов, и многое другое.Между тем неорганические соединения включают соли металлов и других элементарных соединений.

                          1. C 12 H 22 O 11 — Сахароза, более известная как сахар, который мы используем в домашних условиях, является важным органическим соединением, которое содержит не только углерод и водород, но и их в изобилии и в более высоких соотношениях. чем присутствующий кислород.

                          2. CH 4 — Это органическое соединение на основе углерода и водорода, также известное как метан, является широко известным продуктом жизнедеятельности живых существ.

                          3. C 55 H 72 O 5 N 4 Mg — Более известный среди исследователей как хлорофилл-а, этот компонент, обнаруженный в зеленых растениях, не только имеет высокое соотношение углерода и водорода, но также является главный фактор в процессе фотосинтеза у растений.

                          4. (NH 4 ) 2 S — Несмотря на присутствие атомов водорода в этом соединении, отсутствие атома углерода и возникающие в результате слабые связи, которые образуются между атомами, делают сульфид аммония неорганическим соединением.

                          5. CaCl 2 — Хлорид кальция — неорганическое соединение, имеющее множество применений, но отсутствие в нем атома углерода, атома водорода или обоих означает, что он классифицируется как неорганическое соединение.

                          Сравнение органических и неорганических соединений

                          Органические соединения

                          Химические соединения живых существ известны как органических соединений из-за их связи с организмами и потому, что они являются углеродсодержащими соединениями. Органические соединения, которые представляют собой соединения, связанные с жизненными процессами, являются предметом органической химии.Среди многочисленных типов органических соединений во всем живом есть четыре основные категории: углеводы, липиды, белки и нуклеиновые кислоты.

                          Углеводы

                          Почти все организмы используют углеводов в качестве источников энергии. Кроме того, некоторые углеводы служат конструкционными материалами. Углеводы — это молекулы, состоящие из углерода, водорода и кислорода; отношение атомов водорода к атомам кислорода и углерода составляет 2: 1.

                          Простые углеводы, обычно называемые сахарами , могут быть моносахаридами, , если они состоят из одиночных молекул, или дисахаридами, , если они состоят из двух молекул.Самый важный моносахарид — это глюкоза, углевод с молекулярной формулой C 6 H 12 O 6 . Глюкоза — это основная форма топлива для живых существ. В многоклеточных организмах он растворим и транспортируется жидкостями организма ко всем клеткам, где метаболизируется с высвобождением своей энергии. Глюкоза является исходным материалом для клеточного дыхания и основным продуктом фотосинтеза (см. Главы 5 и 6).

                          Три важных дисахарида также содержатся в живых организмах: мальтоза, сахароза и лактоза.Мальтоза представляет собой комбинацию двух ковалентно связанных единиц глюкозы. Сахароза столового сахара образуется путем связывания глюкозы с другим моносахаридом, называемым фруктозой. (Рисунок 2-2 показывает, что при синтезе сахарозы образуется молекула воды. Поэтому процесс называется реакцией дегидратации . Обратный процесс — это гидролиз , процесс, в котором молекула расщепляется и добавляется вода.) Лактоза состоит из единиц глюкозы и галактозы.

                          Рисунок 2-2 Молекулы глюкозы и фруктозы объединяются, образуя дисахарид сахарозу.

                          Сложные углеводы известны как полисахариды . Полисахариды образуются путем связывания бесчисленных моносахаридов. Среди наиболее важных полисахаридов — крахмал, который состоит из сотен или тысяч единиц глюкозы, связанных друг с другом. Крахмал служит формой хранения углеводов. Большая часть населения мира удовлетворяет свои потребности в энергии с помощью крахмала в виде риса, пшеницы, кукурузы и картофеля.

                          Два других важных полисахарида — это гликоген и целлюлоза. Гликоген также состоит из тысяч единиц глюкозы, но эти единицы связаны другим образом, чем в крахмале. Гликоген — это форма, в которой глюкоза хранится в печени человека. Целлюлоза используется в основном как структурный углевод. Он также состоит из единиц глюкозы, но единицы не могут высвобождаться одна из другой, за исключением нескольких видов организмов. Древесина состоит в основном из целлюлозы, как и стенки растительных клеток. Хлопчатобумажная ткань и бумага — это товарные целлюлозные продукты.

                          Липиды

                          Липиды — это органические молекулы, состоящие из атомов углерода, водорода и кислорода. Отношение атомов водорода к атомам кислорода в липидах намного выше, чем в углеводах. Липиды включают стероиды (материал, из которого состоят многие гормоны), воски и жиров.

                          Молекулы жира состоят из молекулы глицерина и одной, двух или трех молекул жирных кислот (см. Рис. 2-3). Молекула глицерина содержит три гидроксильные (–ОН) группы.Жирная кислота представляет собой длинную цепочку из атомов углерода (от 4 до 24) с карбоксильной (–COOH) группой на одном конце. Все жирные кислоты в жире могут быть одинаковыми или разными. Они связаны с молекулой глицерина в процессе удаления воды.

                          Некоторые жирные кислоты имеют в своих молекулах одну или несколько двойных связей. Жиры, в состав которых входят эти молекулы, представляют собой ненасыщенных жиров. Другие жирные кислоты не имеют двойных связей. Жиры, в состав которых входят эти жирные кислоты, представляют собой насыщенных жиров. В большинстве случаев, связанных со здоровьем человека, потребление ненасыщенных жиров предпочтительнее насыщенных жиров.

                          Жиры, хранящиеся в клетках, обычно образуют прозрачные масляные капли, называемые глобулами , потому что жиры не растворяются в воде. Растения часто хранят жиры в своих семенах, а животные — в больших прозрачных шариках в клетках жировой ткани. Жиры в жировой ткани содержат много концентрированной энергии. Следовательно, они служат резервным источником энергии для организма.Фермент липаза расщепляет жиры на жирные кислоты и глицерин в пищеварительной системе человека.

                          Рис. 2-3 Молекула жира создается путем объединения молекулы глицерина с тремя молекулами жирных кислот. (Две насыщенные жирные кислоты и одна ненасыщенная жирная кислота показаны для сравнения.) Сконструированная молекула находится внизу.

                          Белки

                          Белки, среди самых сложных из всех органических соединений, состоят из аминокислот, (см. Рис. 2-4), которые содержат атомы углерода, водорода, кислорода и азота.Некоторые аминокислоты также содержат атомы серы, фосфора или других микроэлементов, таких как железо или медь.

                          Рисунок 2-4 Структура и химический состав аминокислот. Когда две аминокислоты соединяются в дипептид, –OH одной аминокислоты удаляется, а –H второй удаляется. Итак, вода удалена. Дипептидная связь (справа) образует соединение аминокислот вместе.

                          Многие белки огромны и чрезвычайно сложны. Однако все белки состоят из длинных цепочек относительно простых аминокислот.Есть 20 видов аминокислот. Каждая аминокислота (см. Левую иллюстрацию на рис. 2-4) имеет амино (–NH 2 ) группу, карбоксильную (–COOH) группу и группу атомов, называемую –R группой (где R означает ). радикал ). Аминокислоты различаются в зависимости от природы группы –R, как показано на средней иллюстрации рисунка 2-4. Примерами аминокислот являются аланин, валин, глутаминовая кислота, триптофан, тирозин и гистидин.

                          Удаление молекул воды связывает аминокислоты с образованием белка.Процесс называется дегидратационным синтезом , и побочным продуктом синтеза является вода. Связи между аминокислотами составляют пептидных связей, и небольшие белки часто называют пептидами.

                          Все живое зависит от белков. Белки — это основные молекулы, из которых построены живые существа. Некоторые белки растворены или взвешены в водянистом веществе клеток, а другие включены в различные структуры клеток.Белки также являются поддерживающими и укрепляющими материалами в тканях вне клеток. Кости, хрящи, сухожилия и связки состоят из белков.

                          Одна из важнейших функций белков — это фермент. Ферменты катализируют химические реакции, происходящие в клетках. Они не расходуются в реакции; скорее, они остаются доступными для катализа последующих реакций.

                          Каждый вид производит белки, уникальные для этого вида. Информация для синтеза уникальных белков находится в ядре клетки.Так называемый генетический код определяет аминокислотную последовательность в белках. Следовательно, генетический код регулирует химию, происходящую внутри клетки. Белки также могут служить резервным источником энергии для клетки. Когда аминогруппа удаляется из аминокислоты, полученное соединение богато энергией.

                          Нуклеиновые кислоты

                          Как и белки, нуклеиновых кислот — очень большие молекулы. Нуклеиновые кислоты состоят из более мелких единиц, называемых нуклеотидами. Каждый нуклеотид содержит молекулу углевода (сахар), фосфатную группу и азотсодержащую молекулу, которая в силу своих свойств является азотистым основанием .

                          У живых организмов есть две важные нуклеиновые кислоты. Один тип — это дезоксирибонуклеиновая кислота, или ДНК. Другой — это рибонуклеиновая кислота, или РНК. ДНК находится в основном в ядре клетки, в то время как РНК обнаруживается как в ядре, так и в цитоплазме , — полужидкое вещество, составляющее объем клетки (см. Главу 3).

                          ДНК и РНК

                          отличаются друг от друга по своим компонентам. ДНК содержит углевод дезоксирибозу, а РНК — рибозу. Кроме того, ДНК содержит тимин, а РНК — урацил. Структура ДНК и ее значение в жизни клеток рассматриваются в главе 10.

                          Разберитесь между органическими и неорганическими веществами

                          Слово «органический» в химии означает нечто совершенно иное, чем когда вы говорите о продуктах и ​​продуктах питания.Органические соединения и неорганические соединения составляют основу химии.

                          Основное различие между органическими и неорганическими соединениями состоит в том, что органические соединения всегда содержат углерод, в то время как большинство неорганических соединений не содержат углерода.

                          Кроме того, почти все органические соединения содержат связи углерод-водород или C-H. Обратите внимание, что , содержащее углерод, недостаточно для того, чтобы соединение считалось органическим. Ищите и углерод, и водород.

                          Вы знали?

                          Органическая и неорганическая химия — две основные дисциплины химии.Химик-органик изучает органические молекулы и реакции, а неорганическая химия занимается неорганическими реакциями.

                          Примеры органических соединений или молекул

                          Молекулы, связанные с живыми организмами, являются органическими. К ним относятся нуклеиновые кислоты, жиры, сахара, белки, ферменты и углеводородное топливо. Все органические молекулы содержат углерод, почти все содержат водород, а многие также содержат кислород.

                          • ДНК
                          • столовый сахар или сахароза, C 12 H 22 O 11
                          • бензол, C 6 H 6
                          • метан, CH 4
                          • этанол или зерновой спирт, C 2 H 6 O

                          Примеры неорганических соединений

                          Неорганические вещества включают соли, металлы, вещества, состоящие из отдельных элементов, и любые другие соединения, не содержащие углерод, связанный с водородом.Некоторые неорганические молекулы действительно содержат углерод.

                          • поваренная соль или хлорид натрия, NaCl
                          • диоксид углерода, CO 2
                          • алмаз (чистый углерод)
                          • серебро
                          • сера

                          Органические соединения без связей C-H

                          Некоторые органические соединения не содержат углерод-водородных связей. Примеры этих исключений включают

                          • четыреххлористый углерод (CCl 4 )
                          • карбамид [CO (NH 2 ) 2 ]

                          Органические соединения и жизнь

                          В то время как большинство органических соединений, встречающихся в химии, производятся живыми организмами, молекулы могут образовываться посредством других процессов.

                          Например, когда ученые говорят об органических молекулах, обнаруженных на Плутоне, это не означает, что в мире есть инопланетяне. Солнечное излучение может дать энергию для производства органических соединений из неорганических углеродных соединений.

                          Типы органических соединений в химии и биологии

                          Органические соединения называются «органическими», потому что они связаны с живыми организмами. Эти молекулы составляют основу жизни и очень подробно изучаются в химических дисциплинах органической химии и биохимии.

                          Существует четыре основных типа или класса органических соединений, обнаруженных во всем живом: углеводы, липиды, белки и нуклеиновые кислоты. Кроме того, существуют другие органические соединения, которые могут быть обнаружены в некоторых организмах или вырабатываются ими. Все органические соединения содержат углерод, обычно связанный с водородом (также могут присутствовать другие элементы). Давайте подробнее рассмотрим ключевые типы органических соединений и рассмотрим примеры этих важных молекул.

                          Углеводы — органические соединения

                          Масанянка / Getty Images

                          Углеводы — это органические соединения, состоящие из элементов углерода, водорода и кислорода.Отношение атомов водорода к атомам кислорода в молекулах углеводов составляет 2: 1. Организмы используют углеводы в качестве источников энергии, структурных единиц и для других целей. Углеводы — это самый большой класс органических соединений, содержащихся в организмах.

                          Углеводы классифицируются по количеству содержащихся в них субъединиц. Простые углеводы называются сахарами. Сахар, состоящий из одной единицы, является моносахаридом. Если две единицы соединяются вместе, образуется дисахарид. Более сложные структуры образуются, когда эти более мелкие единицы соединяются друг с другом с образованием полимеров.Примеры этих более крупных углеводных соединений включают крахмал и хитин.

                          Примеры углеводов:

                          • Глюкоза
                          • Фруктоза
                          • Сахароза (столовый сахар)
                          • Хитин
                          • Целлюлоза
                          • Глюкоза

                          Липиды — органические соединения

                          дулезидар / Getty Images

                          Липиды состоят из атомов углерода, водорода и кислорода. Липиды имеют более высокое отношение водорода к кислороду, чем углеводы.Три основные группы липидов — это триглицериды (жиры, масла, воски), стероиды и фосфолипиды. Триглицериды состоят из трех жирных кислот, соединенных с молекулой глицерина. Каждый стероид имеет основу из четырех углеродных колец, соединенных друг с другом. Фосфолипиды напоминают триглицериды, за исключением того, что вместо одной из цепей жирных кислот есть фосфатная группа.

                          Липиды используются для хранения энергии, построения структур и в качестве сигнальных молекул, помогающих клеткам общаться друг с другом.

                          Примеры липидов:

                          • Холестерин
                          • Парафин
                          • Оливковое масло
                          • Маргарин
                          • Кортизол
                          • Эстроген
                          • Фосфолипидный бислой, образующий клеточную мембрану

                          Белки — органические соединения

                          Максимилиан Сток Лтд. / Getty Images

                          Белки состоят из цепочек аминокислот, называемых пептидами. Белок может быть получен из одной полипептидной цепи или может иметь более сложную структуру, в которой полипептидные субъединицы упаковываются вместе, образуя единицу.Белки состоят из атомов водорода, кислорода, углерода и азота. Некоторые белки содержат другие атомы, такие как сера, фосфор, железо, медь или магний.

                          Белки выполняют в клетках множество функций. Они используются для создания структуры, катализатора биохимических реакций, иммунного ответа, упаковки и транспортировки материалов, а также для воспроизведения генетического материала.

                          Примеры белков:

                          • Ферменты
                          • Коллаген
                          • Кератин
                          • Альбумин
                          • Гемоглобин
                          • Миоглобин
                          • Фибрин

                          Нуклеиновые кислоты — органические соединения

                          Stocktrek Images / Getty Images

                          Нуклеиновая кислота — это тип биологического полимера, состоящего из цепочек нуклеотидных мономеров.Нуклеотиды, в свою очередь, состоят из азотистого основания, молекулы сахара и фосфатной группы. Клетки используют нуклеиновые кислоты для кодирования генетической информации организма.

                          Примеры нуклеиновых кислот:

                          • ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота)
                          • РНК (рибонуклеиновая кислота)

                          Другие виды органических соединений

                          Ирина Имаго / Getty Images

                          В дополнение к четырем основным видам органических молекул, обнаруженных в организмах, существует множество других органических соединений.К ним относятся растворители, лекарства, витамины, красители, искусственные ароматизаторы, токсины и молекулы, используемые в качестве предшественников биохимических соединений. Вот некоторые примеры:

                          • Ацетальдегид
                          • Ацетаминофен
                          • Ацетон
                          • Ацетилен
                          • Бензальдегид
                          • Биотин
                          • Бромфеноловый синий
                          • Кофеин
                          • Тетрахлорметан
                          • Фуллерен
                          • Гептан
                          • Метанол
                          • Горчичный газ
                          • Ванилин

                          Различные виды химии — химия и биохимия

                          По сути, химия — это изучение материи и изменений.Способы, которыми химики изучают материю и изменения, а также типы изучаемых систем сильно различаются. Традиционно химия подразделяется на пять основных дисциплин: органическая, аналитическая, физическая, неорганическая, и биохимия. За последние несколько лет начали появляться дополнительные концентрации, включая ядерную химию, химию полимеров, биофизическую химию, биоорганическую химию, химию окружающей среды и т. Д. Все эти области химии в некоторой степени рассматриваются в наших классах здесь, в UWL, а также в рамках исследовательских интересов нашего факультета на химическом факультете.Следующие ниже описания пяти основных субдисциплин были написаны несколькими преподавателями в их области знаний. Все наши преподаватели будут рады подробно рассказать и / или обсудить другие аспекты химии, которые не описаны ниже!

                          Органика Органическая химия — это подраздел химии, который включает изучение молекул жизни. В основном это касается изучения структуры и поведения этих молекул, которые состоят только из нескольких различных типов атомов: углерода, водорода, кислорода, азота и некоторых других.Эти атомы используются для создания молекул, необходимых всем растениям и животным для их выживания. Традиционные химики-органики озабочены синтезом новых молекул и разработкой новых реакций, которые могут сделать эти синтезы более эффективными. Типы молекул, которые синтезируют химики-органики, включают полезные вещества, такие как лекарства, ароматизаторы, консерванты, ароматизаторы, пластмассы (полимеры) и сельскохозяйственные химикаты (удобрения и пестициды), и иногда включают необычные молекулы, встречающиеся в природе, или молекулы, которые могут просто создать проблему для делать.Кроме того, понимание органической химии необходимо для изучения биохимии и молекулярной биологии, потому что биомолекулы, такие как белки, сахара, жиры и нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК), являются органическими молекулами, хотя и очень большими. Студенты, специализирующиеся в области органической химии, обычно продолжают работать в фармацевтических, пищевых или полимерных компаниях, проводят исследования или преподают в области органической химии, делают карьеру в медицине или могут искать другие связанные вакансии.

                          Вернуться к началу

                          Аналитическая Аналитическая химия — это наука об идентификации и количественном определении материалов в смеси.Химики-аналитики могут изобретать процедуры анализа, а также использовать или изменять существующие. Они также контролируют, проводят и интерпретируют анализ. Студенты, специализирующиеся на аналитической химии, часто продолжают работать в лабораториях судебной экспертизы, экологических или фармацевтических компаниях, работают, управляют и / или разрабатывают процедуры обеспечения качества, проводят исследования или преподают в колледжах и университетах.

                          Вернуться к началу

                          Физика Физическая химия — это изучение фундаментальных физических принципов, которые определяют поведение атомов, молекул и других химических систем.Физические химики изучают широкий круг вопросов, таких как скорости реакций (кинетика), способ взаимодействия света и вещества (спектроскопия), расположение электронов в атомах и молекулах (квантовая механика), а также стабильность и реакционная способность различных соединений. и процессы (термодинамика). Во всех этих случаях физико-химики пытаются понять, что происходит на атомном уровне и почему. Студенты, которые концентрируются на физической химии, могут продолжить карьеру в промышленности, исследованиях или преподавании.Многие современные исследования физической химии в промышленности и академических кругах сочетают в себе методы и идеи из нескольких областей. Например, некоторые химики применяют методы физической химии для исследования механизмов органических реакций (какие столкновения и перегруппировки связей происходят, насколько они быстры, сколько этапов и т. Д.) — этот тип исследования называется физической органической химией. Другие применяют физические методы для изучения биологических систем (почему белки складываются в те формы, которые они имеют, как структура связана с функцией, что заставляет нерв работать и т. Д.) — это биофизическая химия. Третьи могут использовать физические методы для характеристики полимеров или изучения систем окружающей среды.

                          Вернуться к началу

                          Неорганическая Неорганическая химия обычно считается областью в химии, которая не имеет отношения к углероду. Однако углерод играет очень важную роль во многих неорганических соединениях, и существует целая область исследований, известная как металлоорганическая химия, которая действительно представляет собой гибрид традиционных дисциплин органической и неорганической химии.Некоторые области неорганической химии, которые особенно важны, — это катализ, химия материалов и биоинорганическая химия. Катализаторы — это химические вещества, которые увеличивают скорость реакции, но не расходуются, и обычно основаны на переходных металлах (обычно) металлоорганических комплексах переходных металлов). Это чрезвычайно важная область для промышленности, и многие из химиков, которые будут идентифицированы. как неорганические или металлоорганические химики работают в этой области. Химия материалов — это область, связанная с разработкой и синтезом материалов, которые позволяют продвигать технологии практически во всех сферах жизни общества.Часто химики-неорганики, работающие в этой области, занимаются синтезом и характеристикой соединений в твердом состоянии или неорганических полимеров, таких как силиконы. Химики-биоинорганики изучают функцию металлосодержащих соединений в живых организмах. Студенты, специализирующиеся на неорганической химии, часто продолжают работать в промышленности в области полимеров или материаловедения, проводят исследования или преподают в области неорганической химии или ищут другие связанные с этим рабочие места.

                          Вернуться к началу

                          Биохимия Биохимия — это исследование химических принципов, лежащих в основе основных биологических систем.По сути, биохимические исследования направлены на определение связи между структурой и функцией биологических макромолекул. В частности, биохимические исследования обеспечили более полное понимание регенеративной медицины, инфекционных заболеваний, трансплантации органов / тканей, клинической диагностики и генетических заболеваний. Студенты, специализирующиеся на биохимии, продолжают делать чрезвычайно успешную карьеру в медицине, исследованиях и бизнесе. Некоторые студенты могут поступать в профессиональные школы сразу после получения степени бакалавра, в то время как другие могут поступать в академические или правительственные исследовательские учреждения.Некоторые студенты также объединяют свои знания в области биохимии в рамках степени магистра делового администрирования (MBA). Совместное изучение биохимии и бизнеса дает этим студентам уникальную возможность лучше сопоставить затраты и размер прибыли при производстве биохимических продуктов. Для получения информации о специальности «Биохимия» щелкните здесь.

                          Добавить комментарий

                          Ваш адрес email не будет опубликован.