Lehrbuch für die Klassen 10-11

Abschnitt I. Zelle – eine Einheit von Lebewesen
Kapitel I. Chemische Zusammensetzung der Zelle

In lebenden Organismen enthalten große Zahl chemische Elemente. Sie bilden zwei Klassen von Verbindungen – organische und anorganische. Chemische Verbindungen, deren Struktur auf Kohlenstoffatomen basiert, bilden sich Kennzeichen lebendig. Diese Verbindungen werden als organisch bezeichnet. Organische Verbindungen sind äußerst vielfältig, aber nur vier Klassen von ihnen haben universelle biologische Bedeutung: Proteine, Nukleinsäuren, Kohlenhydrate und Lipide.

§ 1. Anorganische Verbindungen

Biologisch wichtig chemische Elemente. Von den mehr als 100 uns bekannten chemischen Elementen kommen etwa 80 in lebenden Organismen vor und nur von 24 ist bekannt, welche Funktionen sie in der Zelle erfüllen. Die Menge dieser Elemente ist nicht zufällig. Das Leben hat seinen Ursprung in den Gewässern der Weltmeere, und lebende Organismen bestehen hauptsächlich aus Elementen, die Verbindungen bilden, die in Wasser leicht löslich sind. Die meisten dieser Elemente sind leicht; ihre Besonderheit ist die Fähigkeit, starke (kovalente) Bindungen zu bilden und viele verschiedene komplexe Moleküle zu bilden.

Als Teil von Zellen menschlicher Körper Es überwiegen Sauerstoff (mehr als 60 %), Kohlenstoff (ca. 20 %) und Wasserstoff (ca. 10 %). Stickstoff, Kalzium, Phosphor, Chlor, Kalium, Schwefel, Natrium, Magnesium machen zusammen etwa 5 % aus. Die restlichen 13 Elemente machen maximal 0,1 % aus. Die Zellen der meisten Tiere haben eine ähnliche elementare Zusammensetzung; Lediglich die Zellen von Pflanzen und Mikroorganismen unterscheiden sich. Selbst Elemente, die in vernachlässigbaren Mengen in Zellen enthalten sind, können durch nichts ersetzt werden und sind für das Leben unbedingt notwendig. Somit überschreitet der Jodgehalt in den Zellen nicht mehr als 0,01 %. Wenn jedoch ein Mangel im Boden vorliegt (aus diesem Grund und in Lebensmittel) ist das Wachstum und die Entwicklung von Kindern verzögert. Der Kupfergehalt in tierischen Zellen überschreitet nicht 0,0002 %. Doch bei einem Mangel an Kupfer im Boden (und damit in den Pflanzen) kommt es zu massiven Erkrankungen der Nutztiere.

Die Bedeutung für das Grundelement Zelle wird am Ende dieses Absatzes angegeben.

Anorganische (mineralische) Verbindungen. Lebende Zellen enthalten eine Reihe relativ einfacher Verbindungen, die auch in vorkommen unbelebte Natur- in Mineralien, natürlichen Wässern. Dies sind anorganische Verbindungen.

Wasser ist einer der am häufigsten vorkommenden Stoffe auf der Erde. Sie deckt ab die meisten Erdoberfläche. Fast alle Lebewesen bestehen hauptsächlich aus Wasser. Beim Menschen schwankt der Wassergehalt in Organen und Geweben zwischen 20 % (in Knochengewebe) bis zu 85 % (im Gehirn). Etwa 2/3 der Masse eines Menschen besteht aus Wasser, im Körper einer Qualle sind es bis zu 95 % Wasser, selbst in trockenen Pflanzensamen beträgt der Wasseranteil 10-12 %.

Wasser hat einige einzigartige Eigenschaften. Diese Eigenschaften sind für lebende Organismen so wichtig, dass ein Leben ohne diese Verbindung aus Wasserstoff und Sauerstoff nicht mehr vorstellbar ist.

Die einzigartigen Eigenschaften von Wasser werden durch die Struktur seiner Moleküle bestimmt. In einem Wassermolekül ist ein Sauerstoffatom kovalent an zwei Wasserstoffatome gebunden (Abb. 1). Das Wassermolekül ist polar (Dipol). Positive Ladungen konzentrieren sich auf Wasserstoffatome, da Sauerstoff elektronegativer ist als Wasserstoff.

Reis. 1. Bildung von Wasserstoffbrückenbindungen in Wasser

Das negativ geladene Sauerstoffatom eines Wassermoleküls wird vom positiv geladenen Wasserstoffatom eines anderen Moleküls angezogen, um eine Wasserstoffbindung zu bilden (Abbildung 1).

Die Stärke einer Wasserstoffbindung ist etwa 15–20 Mal schwächer als die einer kovalenten Bindung. Daher wird die Wasserstoffbindung leicht aufgebrochen, was beispielsweise beim Verdampfen von Wasser beobachtet wird. Aufgrund der thermischen Bewegung von Molekülen im Wasser werden einige Wasserstoffbrückenbindungen aufgebrochen und andere gebildet.

Daher sind die Moleküle in flüssigem Wasser beweglich, was für Stoffwechselprozesse wichtig ist. Wassermoleküle dringen leicht in Zellmembranen ein.

Aufgrund der hohen Polarität seiner Moleküle ist Wasser ein Lösungsmittel für andere polare Verbindungen. In Wasser lösen sich mehr Stoffe als in jeder anderen Flüssigkeit. Deshalb in aquatische Umwelt Zellen trugen viele chemische Reaktionen. Wasser löst Stoffwechselprodukte auf und entfernt sie aus der Zelle und dem gesamten Körper.

Wasser hat eine hohe Wärmekapazität, d. h. die Fähigkeit, Wärme bei minimaler Änderung seiner Eigentemperatur aufzunehmen. Dadurch schützt es die Zelle vor plötzlichen Temperaturschwankungen. Da zum Verdunsten von Wasser viel Wärme verbraucht wird, können sich Organismen durch die Verdunstung von Wasser vor Überhitzung (z. B. beim Schwitzen) schützen.

Wasser hat eine hohe Wärmeleitfähigkeit. Diese Eigenschaft schafft die Möglichkeit einer gleichmäßigen Wärmeverteilung zwischen den Körpergeweben.

Wasser dient als Lösungsmittel für „Schmierstoffe“, die überall dort benötigt werden, wo Reibflächen vorhanden sind (z. B. in Gelenken).

Wasser hat seine maximale Dichte bei 4°C. Daher ist Eis, das eine geringere Dichte hat, leichter als Wasser und schwimmt auf seiner Oberfläche, was das Reservoir vor dem Einfrieren schützt.

In Bezug auf Wasser werden alle Zellstoffe in zwei Gruppen eingeteilt: hydrophil – „liebendes Wasser“ und hydrophob – „angst vor Wasser“ (von griechisch „hydro“ – Wasser, „phileo“ – Liebe und „phobos“ – Angst) .

Zu den hydrophilen Stoffen zählen Stoffe, die in Wasser gut löslich sind. Dies sind Salze, Zucker, Aminosäuren. Hydrophobe Substanzen hingegen sind in Wasser praktisch unlöslich. Hierzu zählen beispielsweise Fette.

Zelloberflächen, die die Zelle voneinander trennen äußere Umgebung und einige andere Strukturen bestehen aus wasserunlöslichen (hydrophoben) Verbindungen. Dadurch bleibt die strukturelle Integrität der Zelle erhalten. Eine Zelle kann bildlich als Gefäß mit Wasser dargestellt werden, in dem biochemische Reaktionen ablaufen, die das Leben sichern. Die Wände dieses Gefäßes sind wasserunlöslich. Sie sind jedoch in der Lage, wasserlösliche Verbindungen selektiv zu durchdringen.

Zu den anorganischen Stoffen der Zelle gehören neben Wasser auch Salze, bei denen es sich um ionische Verbindungen handelt. Sie werden durch Kationen von Kalium, Natrium, Magnesium und anderen Metallen sowie Anionen von Salz-, Kohlen-, Schwefel- und Phosphorsäure gebildet. Wenn solche Salze dissoziieren, erscheinen Kationen (K +, Na +, Ca 2+, Mg 2+ usw.) und Anionen (CI -, HCO 3 -, HS0 4 - usw.) in Lösungen. Die Konzentration der Ionen an der Außenoberfläche der Zelle unterscheidet sich von ihrer Konzentration an der Innenoberfläche. Andere Nummer Kalium- und Natriumionen auf der Innen- und Außenoberfläche der Zelle erzeugen einen Ladungsunterschied über die Membran. Auf der Außenfläche der Zellmembran befindet sich eine sehr hohe Konzentration an Natriumionen, auf der Innenfläche eine sehr hohe Konzentration an Kaliumionen und eine geringe Konzentration an Natrium. Dadurch entsteht ein Potentialunterschied zwischen der Innen- und Außenfläche der Zellmembran, der die Erregungsübertragung entlang eines Nervs oder Muskels bewirkt.

Calcium- und Magnesiumionen sind Aktivatoren vieler Enzyme und ihr Mangel stört lebenswichtige Prozesse in Zellen. Anorganische Säuren und ihre Salze erfüllen in lebenden Organismen eine Reihe wichtiger Funktionen. Salzsäure schafft ein saures Milieu im Magen von Tieren und Menschen sowie in speziellen Organen insektenfressender Pflanzen und beschleunigt die Verdauung von Nahrungsproteinen. Phosphorsäurereste (H 3 P0 4), die eine Reihe von Enzymen und anderen Zellproteinen verbinden, verändern deren physiologische Aktivität. Rückstände von Schwefelsäure verbinden wasserunlösliche Fremdstoffe, machen sie löslich und tragen so zu ihrer Entfernung aus Zellen und Organismen bei. Natrium und Kaliumsalze Wichtig sind salpetrige Säure und Phosphorsäure, Calciumsalz der Schwefelsäure Komponenten mineralische Ernährung von Pflanzen, sie werden als Düngemittel auf den Boden ausgebracht, um Pflanzen zu ernähren. Die Bedeutung chemischer Elemente für eine Zelle wird im Folgenden näher erläutert.

Biologisch wichtige chemische Elemente der Zelle

1. Was ist biologische Rolle Wasser im Käfig?
2. Welche Ionen sind in der Zelle enthalten? Was ist ihre biologische Rolle?
3. Welche Rolle spielen die in der Zelle enthaltenen Kationen?

Chemische Zusammensetzung Zellen von Pflanzen und Tieren sind sich sehr ähnlich, was auf die Einheit ihres Ursprungs hinweist. In Zellen wurden mehr als 80 chemische Elemente gefunden.

Die in der Zelle vorhandenen chemischen Elemente werden unterteilt in 3 große Gruppen : Makronährstoffe, Mesoelemente, Mikroelemente.

Zu den Makroelementen gehören Kohlenstoff, Sauerstoff, Wasserstoff und Stickstoff. Mesoelemente- das sind Schwefel, Phosphor, Kalium, Kalzium, Eisen. Mikroelemente - Zink, Jod, Kupfer, Mangan und andere.

Biologisch wichtige chemische Elemente der Zelle:

Stickstoff - Strukturbestandteil von Proteinen und NK.

Wasserstoff- ist Bestandteil von Wasser und allen biologischen Verbindungen.

Magnesium- aktiviert die Arbeit vieler Enzyme; Strukturbestandteil von Chlorophyll.

Kalzium- der Hauptbestandteil von Knochen und Zähnen.

Eisen- ist im Hämoglobin enthalten.

Jod- Teil des Hormons Schilddrüse.

Zellsubstanzen werden in organische unterteilt(Proteine, Nukleinsäuren, Lipide, Kohlenhydrate, ATP) und anorganisch(Wasser und Mineralsalze).

Wasser macht bis zu 80 % der Zellmasse aus, spielt wichtige Rolle:

Wasser in der Zelle ist ein Lösungsmittel

· transportiert Nährstoffe;

· Dem Körper wird Wasser entzogen Schadstoffe;

· hohe Wärmekapazität von Wasser;

· Die Verdunstung von Wasser trägt zur Kühlung von Tieren und Pflanzen bei.

· verleiht der Zelle Elastizität.

Mineralien:

· an der Aufrechterhaltung der Homöostase beteiligt sein, indem sie den Wasserfluss in die Zelle regulieren;

· Kalium und Natrium sorgen für den Stofftransport durch die Membran und sind an der Entstehung und Weiterleitung von Nervenimpulsen beteiligt.

· Mineralsalze, vor allem Calciumphosphate und -carbonate, verleihen dem Knochengewebe Härte.

Lösen Sie ein Problem zur menschlichen Blutgenetik

Proteine, ihre Rolle im Körper

Protein- organische Substanzen, die in allen Zellen vorkommen und aus Monomeren bestehen.

Protein- Nichtperiodisches Polymer mit hohem Molekulargewicht.

Monomer Ist Aminosäure (20).

Aminosäuren enthalten eine Aminogruppe, eine Carboxylgruppe und einen Rest. Aminosäuren werden miteinander verbunden, um eine Peptidbindung zu bilden. Proteine ​​sind äußerst vielfältig; im menschlichen Körper gibt es beispielsweise über 10 Millionen davon.

Die Proteinvielfalt hängt ab von:

1. unterschiedliche Reihenfolge von AKs

2. je nach Größe

3. aus der Komposition

Proteinstrukturen

Primärstruktur von Protein - Sequenz verbundener Aminosäuren Peptidbindung(lineare Struktur).

Protein-Sekundärstruktur - spiralförmige Struktur.

Protein-Tertiärstruktur- Kügelchen (glomeruläre Struktur).

Quartäre Proteinstruktur- besteht aus mehreren Kügelchen. Charakteristisch für Hämoglobin und Chlorophyll.

Eigenschaften von Proteinen

1. Komplementarität: die Fähigkeit eines Proteins, sich einer anderen Substanz in der Form anzupassen, wie ein Schlüssel zu einem Schloss.

2. Denaturierung: Verletzung der natürlichen Struktur des Proteins (Temperatur, Säuregehalt, Salzgehalt, Zugabe anderer Substanzen usw.). Beispiele für Denaturierung: eine Änderung der Eigenschaften des Proteins beim Eierkochen, der Übergang des Proteins vom flüssigen in den festen Zustand.

3. Renaturierung – Wiederherstellung der Proteinstruktur, sofern die Primärstruktur nicht beschädigt wurde.

Proteinfunktionen

1. Aufbau: Bildung aller Zellmembranen

2. Katalytisch: Proteine ​​sind Katalysatoren; beschleunigen chemische Reaktionen

3. Motor: Aktin und Myosin sind Bestandteile der Muskelfasern.

4. Transport: Übertragung von Stoffen an verschiedene Gewebe und Körperorgane (Hämoglobin ist ein Protein, das Teil der roten Blutkörperchen ist)

5. Schutz: Antikörper, Fibrinogen, Thrombin – Proteine, die an der Entwicklung von Immunität und Blutgerinnung beteiligt sind;

6. Energie: Nehmen Sie an plastischen Austauschreaktionen teil, um neue Proteine ​​aufzubauen.

7. Regulatorisch: Die Rolle des Hormons Insulin bei der Regulierung des Blutzuckers.

8. Speicherung: Anreicherung von Proteinen im Körper als Reservenährstoffe, beispielsweise in Eiern, Milch, Pflanzensamen.

Wie wir bereits wissen, besteht eine Zelle aus Chemikalien organischer und anorganischer Typ. Die wichtigsten anorganischen Substanzen, aus denen die Zelle besteht, sind Salze und Wasser.

Wasser als Bestandteil von Lebewesen

Wasser ist der dominierende Bestandteil aller Organismen. Aufgrund dessen werden wichtige biologische Funktionen des Wassers erfüllt einzigartige Eigenschaften seine Moleküle, insbesondere das Vorhandensein von Dipolen, die die Entstehung von Wasserstoffbrückenbindungen zwischen Zellen ermöglichen.

Dank Wassermolekülen finden im Körper von Lebewesen Prozesse der Thermostabilisierung und Thermoregulation statt. Der Prozess der Thermoregulation erfolgt aufgrund der hohen Wärmekapazität der Wassermoleküle: Äußere Temperaturänderungen haben keinen Einfluss auf Temperaturänderungen im Inneren des Körpers.

Dank Wasser behalten die Organe des menschlichen Körpers ihre Elastizität. Wasser ist einer der Hauptbestandteile der Schmierflüssigkeiten, die für die Gelenke von Wirbeltieren oder den Herzbeutel erforderlich sind.

Es ist Teil des Schleims, der den Transport von Stoffen durch den Darm erleichtert. Wasser ist Bestandteil von Galle, Tränen und Speichel.

Salze und andere anorganische Stoffe

Neben Wasser enthalten die Zellen eines lebenden Organismus anorganische Stoffe wie Säuren, Basen und Salze. Die wichtigsten im Leben des Körpers sind Mg2+, H2PO4, K, CA2, Na, C1-. Schwache Säuren garantieren Stabilität interne Umgebung Zellen (leicht alkalisch).

Ionenkonzentration in interzelluläre Substanz und innerhalb der Zelle kann unterschiedlich sein. Beispielsweise sind Na+-Ionen nur in der Interzellularflüssigkeit konzentriert, während K+ ausschließlich in der Zelle vorkommt.

Eine starke Verringerung oder Erhöhung der Anzahl bestimmter Ionen in der Zelle führt nicht nur zu deren Funktionsstörung, sondern auch zum Tod. Beispielsweise führt eine Verringerung der Ca+-Menge in einer Zelle zu Krämpfen im Inneren der Zelle und ihrem weiteren Tod.

Einige anorganische Substanzen interagieren häufig mit Fetten, Proteinen und Kohlenhydraten. Ein markantes Beispiel sind organische Verbindungen mit Phosphor und Schwefel.

Schwefel ist ein Bestandteil von Proteinmolekülen und für die Bildung molekularer Bindungen im Körper verantwortlich. Durch die Synthese von Phosphor und organischen Stoffen wird Energie aus Proteinmolekülen freigesetzt.

Calciumsalze

Normale Entwicklung des Knochengewebes sowie die Funktion des Gehirns und Rückenmark Calciumsalze tragen dazu bei. Der Kalziumstoffwechsel im Körper erfolgt durch Vitamin D. Ein Überschuss oder Mangel an Kalziumsalzen führt zu Funktionsstörungen des Körpers.

Eine Zelle ist nicht nur eine strukturelle Einheit aller Lebewesen, eine Art Baustein des Lebens, sondern auch eine kleine biochemische Fabrik, in der im Bruchteil einer Sekunde verschiedene Umwandlungen und Reaktionen ablaufen. Auf diese Weise entstehen die für das Leben und Wachstum des Körpers notwendigen Strukturbestandteile: Zellmineralien, Wasser und organische Verbindungen. Daher ist es sehr wichtig zu wissen, was passiert, wenn einer davon nicht ausreicht. Welche Rolle spielen verschiedene Verbindungen im Leben dieser winzigen Strukturpartikel lebender Systeme, die für das bloße Auge unsichtbar sind? Versuchen wir, dieses Problem zu verstehen.

Klassifizierung von Zellsubstanzen

Alle Verbindungen, die die Masse der Zelle ausmachen, ihre Strukturbestandteile bilden und für ihre Entwicklung, Ernährung, Atmung, Plastizität und normale Entwicklung verantwortlich sind, lassen sich in drei große Gruppen einteilen. Dabei handelt es sich um Kategorien wie:

• organisch;
• Zellen (Mineralsalze);
• Wasser.

Letztere werden häufig der zweiten Gruppe der anorganischen Komponenten zugerechnet. Zusätzlich zu diesen Kategorien können wir diejenigen identifizieren, die sich aus ihrer Kombination zusammensetzen. Dies sind die Metalle, aus denen das Molekül besteht organische Verbindungen(Zum Beispiel ist das Hämoglobinmolekül, das Eisenionen enthält, von Natur aus ein Protein).

Zellmineralien

Wenn wir speziell über die mineralischen oder anorganischen Verbindungen sprechen, aus denen jeder lebende Organismus besteht, dann unterscheiden sie sich auch in ihrer Natur und ihrem quantitativen Gehalt. Daher haben sie eine eigene Klassifizierung.

Alle anorganischen Verbindungen lassen sich in drei Gruppen einteilen.

1. Makroelemente. Diejenigen, deren Gehalt in der Zelle mehr als 0,02 % der Gesamtmasse an anorganischen Substanzen beträgt. Beispiele: Kohlenstoff, Sauerstoff, Wasserstoff, Stickstoff, Magnesium, Kalzium, Kalium, Chlor, Schwefel, Phosphor, Natrium.
2. Mikroelemente – weniger als 0,02 %. Dazu gehören: Zink, Kupfer, Chrom, Selen, Kobalt, Mangan, Fluor, Nickel, Vanadium, Jod, Germanium.
3. Ultramikroelemente – Gehalt weniger als 0,0000001 %. Beispiele: Gold, Cäsium, Platin, Silber, Quecksilber und einige andere.

Sie können auch einige Elemente hervorheben, die organogen sind, das heißt, sie bilden die Grundlage für organische Verbindungen, aus denen der Körper eines lebenden Organismus aufgebaut ist. Dies sind Elemente wie:

• Wasserstoff;
• Stickstoff;
• Kohlenstoff;
• Sauerstoff.

Sie bauen Moleküle aus Proteinen (die Grundlage des Lebens), Kohlenhydraten, Lipiden und anderen Substanzen auf. Mineralien sind jedoch auch für die normale Funktion des Körpers verantwortlich. Die chemische Zusammensetzung einer Zelle besteht aus Dutzenden Elementen aus dem Periodensystem, die der Schlüssel zu erfolgreichem Leben sind. Nur etwa 12 aller Atome spielen überhaupt keine Rolle, oder sie sind vernachlässigbar und werden nicht untersucht.

Besonders wichtig sind einige Salze, die dem Körper täglich in ausreichender Menge mit der Nahrung zugeführt werden müssen, damit sie nicht entstehen verschiedene Krankheiten. Bei Pflanzen handelt es sich beispielsweise um Natrium, bei Menschen und Tieren um Calciumsalze, Speisesalz als Natrium- und Chlorquelle usw.

Wasser

Zellmineralien verbinden sich mit Wasser und bilden sich allgemeine Gruppe Daher ist es unmöglich, nicht über seine Bedeutung zu sprechen. Welche Rolle spielt es im Körper von Lebewesen? Riesig. Zu Beginn des Artikels haben wir eine Zelle mit einer biochemischen Fabrik verglichen. Alle Stoffumwandlungen, die jede Sekunde stattfinden, finden also in der aquatischen Umwelt statt. Es ist ein universelles Lösungsmittel und Medium für chemische Wechselwirkungen, Prozesse der Synthese und des Zerfalls.

Darüber hinaus ist Wasser Teil der inneren Umgebung:

• Zytoplasma;
• Zellsaft in Pflanzen;
• Blut bei Tieren und Menschen;
• Urin;
• Speichel und andere biologische Flüssigkeiten.

Dehydrierung bedeutet für ausnahmslos alle Organismen den Tod. Wasser ist ein Lebensraum für riesige Menge verschiedene Vertreter der Flora und Fauna. Daher ist es schwierig, die Bedeutung dieser anorganischen Substanz zu überschätzen; sie ist wirklich unendlich groß.

Makronährstoffe und ihre Bedeutung

Mineralstoffe sind für die normale Funktion der Zelle wichtig großer Wert. Dies gilt zunächst für Makroelemente. Die Rolle jedes einzelnen von ihnen wurde eingehend untersucht und ist seit langem bekannt. Wir haben oben bereits aufgelistet, aus welchen Atomen die Gruppe der Makroelemente besteht, wir werden uns also nicht wiederholen. Lassen Sie uns kurz die Rolle der wichtigsten skizzieren.

1. Kalzium. Seine Salze sind für die Versorgung des Körpers mit Ca 2+ -Ionen notwendig. Die Ionen selbst sind an den Prozessen des Blutstillstands und der Blutgerinnung beteiligt, sorgen für die Zellexozytose sowie für Muskelkontraktionen, einschließlich Herzkontraktionen. Unlösliche Salze sind die Grundlage für starke Knochen und Zähne von Tieren und Menschen.
2. Kalium und Natrium. Sie halten den Zustand der Zelle aufrecht und bilden eine Natrium-Kalium-Pumpe für das Herz.
3. Chlor – trägt zur Gewährleistung der elektrischen Neutralität der Zelle bei.
4. Phosphor, Schwefel und Stickstoff sind Bestandteile vieler organischer Verbindungen und sind auch an der Muskelfunktion und dem Knochenaufbau beteiligt.

Wenn wir jedes Element genauer betrachten, kann natürlich viel über seinen Überschuss im Körper und seinen Mangel gesagt werden. Denn beides ist schädlich und führt zu verschiedenen Krankheiten.

Mikroelemente

Rolle Mineralien in der Zelle, die zur Gruppe der Mikroelemente gehören, ist ebenfalls groß. Obwohl ihr Inhalt in der Zelle sehr gering ist, wird sie ohne sie lange Zeit nicht normal funktionieren können. Die wichtigsten aller oben in dieser Kategorie aufgeführten Atome sind:

• Zink;
• Kupfer;
• Selen;
• Fluor;
• Kobalt.

Ein normaler Jodspiegel ist notwendig, um die Schilddrüsenfunktion und die Hormonproduktion aufrechtzuerhalten. Der Körper benötigt Fluorid, um den Zahnschmelz zu stärken, und Pflanzen benötigen es, um die Elastizität und satte Farbe der Blätter zu erhalten.

Zink und Kupfer sind Elemente, die in vielen Enzymen und Vitaminen vorkommen. Sie sind wichtige Teilnehmer an den Prozessen der Synthese und des Kunststoffaustauschs.

Selen nimmt aktiv an Regulierungsprozessen teil und ist für die Arbeit notwendig endokrines System Element. Kobalt hat einen anderen Namen – Vitamin B 12, und alle Verbindungen dieser Gruppe sind äußerst wichtig für das Immunsystem.

Daher sind die Funktionen von Mineralstoffen in der Zelle, die von Mikroelementen gebildet werden, nicht geringer als die von Makrostrukturen. Daher ist es wichtig, beides in ausreichender Menge zu sich zu nehmen.

Ultramikroelemente

Die Mineralstoffe der Zelle, die durch Ultramikroelemente gebildet werden, spielen keine so große Rolle wie die oben genannten. Ihr langfristiger Mangel kann jedoch zu sehr unangenehmen und teilweise sehr gefährlichen Folgen für die Gesundheit führen.

Zu dieser Gruppe gehört beispielsweise auch Selen. Sein langfristiger Mangel provoziert die Entwicklung Krebstumoren. Daher gilt es als unverzichtbar. Aber Gold und Silber sind Metalle, die sich negativ auf Bakterien auswirken und diese zerstören. Daher spielen sie im Inneren der Zellen eine bakterizide Rolle.

Generell ist jedoch zu sagen, dass die Funktionen von Ultramikroelementen von Wissenschaftlern noch nicht vollständig aufgeklärt wurden und ihre Bedeutung weiterhin unklar ist.

Metalle und organische Stoffe

Viele Metalle kommen in organischen Molekülen vor. Magnesium ist beispielsweise ein Coenzym von Chlorophyll, das für die Photosynthese von Pflanzen notwendig ist. Eisen ist Teil des Hämoglobinmoleküls, ohne das das Atmen nicht möglich ist. Kupfer, Zink, Mangan und andere sind Bestandteile der Moleküle von Enzymen, Vitaminen und Hormonen.

Offensichtlich sind alle diese Verbindungen wichtig für den Körper. Es ist unmöglich, sie vollständig als Mineralstoffe zu klassifizieren, aber zumindest teilweise.

Zellmineralien und ihre Bedeutung: Klasse 5, Tabelle

Um das, was wir im Artikel gesagt haben, zusammenzufassen, erstellen wir eine allgemeine Tabelle, in der wir darlegen, welche Mineralstoffe es gibt und warum sie benötigt werden. Es kann verwendet werden, um Schulkindern dieses Thema beispielsweise in der fünften Klasse zu erklären.

So werden den Schülern im Rahmen der Hauptausbildung die Mineralstoffe der Zelle und ihre Bedeutung vermittelt.

Folgen eines Mangels an Mineralstoffen

Wenn wir sagen, dass die Rolle von Mineralien in der Zelle wichtig ist, müssen wir Beispiele nennen, die diese Tatsache belegen.

Lassen Sie uns einige Krankheiten auflisten, die bei einem Mangel oder Überschuss an einer der im Artikel genannten Verbindungen entstehen.

1. Hypertonie.
2. Ischämie, Herzinsuffizienz.
3. Kropf und andere Schilddrüsenerkrankungen ( Morbus Basedow und andere).
4. Anämie.
5. Unsachgemäßes Wachstum und Entwicklung.
6. Krebsartige Tumoren.
7. Fluorose und Karies.
8. Blutkrankheiten.
9. Störung des Muskel- und Nervensystems.
10. Verdauungsstörungen.

Das ist natürlich weit davon entfernt vollständige Liste. Daher muss sorgfältig darauf geachtet werden, dass die tägliche Ernährung richtig und ausgewogen ist.

Lektion Nr. 2.

Unterrichtsthema : Anorganische Stoffe der Zelle.

Ziel der Lektion: vertiefen Sie Ihr Wissen über die anorganischen Stoffe der Zelle.

Unterrichtsziele:

Pädagogisch: Betrachten Sie die Strukturmerkmale von Wassermolekülen im Zusammenhang mit ihrer wichtigsten Rolle im Leben einer Zelle und offenbaren Sie die Rolle von Wasser und Mineralsalzen im Leben lebender Organismen.

Pädagogisch: Weiterentwicklung fortsetzen logisches Denken Studierende entwickeln weiterhin Fähigkeiten zur Arbeit mit verschiedenen Informationsquellen;

Pädagogisch: Setzen Sie die Bildung einer wissenschaftlichen Weltanschauung und die Ausbildung eines biologisch gebildeten Individuums fort; Bildung und Entwicklung moralischer und weltanschaulicher Grundlagen des Einzelnen; die Bildung des Umweltbewusstseins fortsetzen und die Liebe zur Natur fördern;

Ausrüstung : Multimedia-Anwendung für Lehrbuch, Projektor, Computer, Aufgabenkarten,Diagramm „Elemente. Stoffe der Zelle.“ Reagenzgläser, Becherglas, Eis, Alkohollampe, Speisesalz, Ethanol, Saccharose, Pflanzenöl.

Grundkonzepte: Dipol, Hydrophilie, Hydrophobie, Kationen, Anionen.

Unterrichtsart : kombiniert

Lehrmethoden: reproduktiv, teilweise explorativ, experimentell.

Studierende müssen:

Wissen die wichtigsten chemischen Elemente und Verbindungen, aus denen die Zelle besteht;

In der Lage sein Erklären Sie die Bedeutung anorganischer Stoffe in Lebensprozessen.

Unterrichtsstruktur

1.Organisatorischer Moment

Grüße, Vorbereitung auf die Arbeit.

Zu Beginn und am Ende der Unterrichtsstunde findet ein psychologisches Aufwärmen statt. Sein Zweck besteht darin, den emotionalen Zustand der Schüler zu bestimmen. Jeder Schüler erhält einen Teller mit sechs Gesichtern – eine Skala zur Bestimmung emotionaler Zustand(Abb. 1). Jeder Schüler macht ein Häkchen unter dem Gesicht, dessen Ausdruck seine Stimmung widerspiegelt.

2. Wissen der Studierenden testen

Test „Chemische Zusammensetzung der Zelle“ (Anhang)

3. Zielsetzung und Motivation

"Wasser! Du hast keinen Geschmack, keine Farbe, keinen Geruch, man kann dich nicht beschreiben. Eine Person genießt dich, ohne zu verstehen, was du wirklich bist. Man kann nicht sagen, dass du zum Leben notwendig bist, du bist das Leben selbst. Du schenkst überall und überall ein Glücksgefühl, das mit keinem unserer Sinne erfasst werden kann. Du gibst uns unsere Kraft zurück. Deine Barmherzigkeit erweckt die trockenen Quellen unseres Herzens zum Leben. Du bist der größte Reichtum der Welt. „Du bist ein Reichtum, den man leicht verscheuchen kann, aber du schenkst uns so einfaches und kostbares Glück“, schrieb der französische Schriftsteller und Pilot Antoine de Saint-Exupéry, der im Jahr 1947 Durstattacken erleben musste, diese enthusiastische Hymne an das Wasser heiße Wüste.

Mit diesen wunderbaren Worten beginnen wir eine Lektion, deren Zweck darin besteht, unser Verständnis von Wasser – der Substanz, die unseren Planeten erschaffen hat – zu erweitern.

1. Aktualisieren

Welche Bedeutung hat Wasser im menschlichen Leben?

(Antworten der Schüler zur Bedeutung von Wasser im menschlichen Leben0

1. Präsentation von neuem Material.

Wasser ist die häufigste anorganische Substanz in lebenden Organismen, ihr wesentlicher Bestandteil, der Lebensraum für viele Organismen und das Hauptlösungsmittel der Zelle.

Zeilen des Gedichts von M. Dudnik:

Man sagt, dass der Mensch zu achtzig Prozent aus Wasser besteht.

Aus dem Wasser, möchte ich hinzufügen, seiner Heimatflüsse,

Aus dem Wasser, füge ich hinzu, dem Regen, der ihn trank,

Aus dem Wasser, möchte ich hinzufügen, aus dem alten Wasser der Quellen,

Daraus tranken Großväter und Urgroßväter.

Beispiele für den Wassergehalt in verschiedenen Körperzellen:

In einem jungen menschlichen oder tierischen Körper – 80 % der Zellmasse;

In den Zellen des alten Körpers – 60 %

Im Gehirn – 85 %;

In den Zellen des Zahnschmelzes – 10-15 %.

Wenn ein Mensch 20 % seines Wassers verliert, stirbt er.

Betrachten wir die Struktur eines Wassermoleküls:

H2O – Summenformel,

H–O–H – Strukturformel,

Das Wassermolekül hat eine eckige Struktur: Es ist gleichschenkliges Dreieck mit einem Spitzenwinkel von 104,5°.

Das Molekulargewicht von Wasser im Dampfzustand beträgt 18 g/mol. Allerdings fällt das Molekulargewicht von flüssigem Wasser höher aus. Dies weist darauf hin, dass es in flüssigem Wasser zu einer durch Wasserstoffbrückenbindungen verursachten Verbindung von Molekülen kommt.

Welche Rolle spielt Wasser in der Zelle?

Aufgrund der hohen Polarität seiner Moleküle ist Wasser ein unvergleichliches Lösungsmittel für andere polare Verbindungen. In Wasser lösen sich mehr Stoffe als in jeder anderen Flüssigkeit. Deshalb finden im wässrigen Milieu der Zelle viele chemische Reaktionen statt. Wasser löst Stoffwechselprodukte auf und entfernt sie aus der Zelle und dem gesamten Körper.

Wasser hat eine hohe Wärmekapazität, d.h. Fähigkeit, Wärme aufzunehmen. Bei einer minimalen Änderung der Eigentemperatur wird eine erhebliche Wärmemenge abgegeben oder absorbiert. Dadurch schützt es die Zelle vor plötzlichen Temperaturschwankungen. Da zum Verdunsten von Wasser viel Wärme verbraucht wird, können sich Organismen durch die Verdunstung von Wasser vor Überhitzung (z. B. beim Schwitzen) schützen.

Wasser hat eine hohe Wärmeleitfähigkeit. Diese Eigenschaft ermöglicht eine gleichmäßige Wärmeverteilung zwischen den Körpergeweben.

Wasser ist einer der Hauptstoffe der Natur, ohne den die Entwicklung der organischen Welt von Pflanzen, Tieren und Menschen nicht möglich ist. Wo es ist, ist Leben.

Demonstration von Experimenten. Erstellen Sie mit den Schülern eine Tabelle.

a) Lösen Sie folgende Stoffe in Wasser auf: Speisesalz, Ethylalkohol, Saccharose, Pflanzenöl.

Warum lösen sich manche Substanzen in Wasser auf, andere jedoch nicht?

Das Konzept der hydrophilen und hydrophoben Stoffe wird gegeben.

Hydrophile Stoffe sind Stoffe, die in Wasser gut löslich sind.

Hydrophobe Stoffe sind Stoffe, die in Wasser schlecht löslich sind.

B) Legen Sie ein Stück Eis in ein Glas Wasser.

Was können Sie über die Dichte von Wasser und Eis sagen?

Anhand des Lehrbuchs müssen Sie in Gruppen die Tabelle „Mineralsalze“ ausfüllen. Am Ende der Arbeit erfolgt eine Diskussion der in die Tabelle eingetragenen Daten.

Unter Pufferkapazität versteht man die Fähigkeit einer Zelle, die relative Konstanz einer leicht alkalischen Umgebung aufrechtzuerhalten.

1. Konsolidierung des untersuchten Materials.

Biologische Probleme in Gruppen lösen.

Aufgabe 1.

Bei manchen Erkrankungen wird eine 0,85-prozentige Kochsalzlösung, sogenannte Kochsalzlösung, ins Blut gespritzt. Berechnen Sie: a) wie viel Gramm Wasser und Salz Sie zu sich nehmen müssen, um 5 kg Kochsalzlösung zu erhalten; b) Wie viel Gramm Salz werden dem Körper zugeführt, wenn 400 g Kochsalzlösung infundiert werden?

Aufgabe 2.

IN medizinische Praxis Zum Waschen von Wunden und zum Gurgeln wird eine 0,5-prozentige Kaliumpermanganatlösung verwendet. Wie groß ist das Volumen der gesättigten Lösung (enthält 6,4 g dieses Salzes in 100 g Wasser) und sauberes Wasser Zur Herstellung benötigen Sie 1 Liter einer 0,5-prozentigen Lösung (ρ = 1 g/cm). 3 ).

Übung.

Schreiben Sie ein Syncwine-Thema: Wasser

1. Hausaufgaben: Absatz 2.3

Finden Sie in literarische Werke Beispiele für Beschreibungen der Eigenschaften und Qualitäten von Wasser, seiner biologischen Bedeutung.

Schema „Elemente. Stoffe der Zelle“

Grundlegende Hinweise für den Unterricht