Навигация
Главная
 
Главная arrow Экология arrow Ботаника - Неведомская ЕО
Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая

ЛЕКЦІЯ 3. Молекулярний рівень організації живої матерії

План

1 Химические элементы, которые входят в состав живых организмов

2 Неорганические соединения: вода и минеральные соли

3 Органические соединения: липиды

4 Органические соединения: углеводы

5 Органические соединения: белки

6 Органические соединения: нуклеиновые кислоты

Основные понятия: биохимия, макроэлементы, микроэлементы, ультрамикроэлементы, органогены, неорганические соединения: вода и минеральные соли, гидрофильные вещества, гидрофобные вещества, органические соединения, липиды, жиры, эмульсий сии, фосфолипиды, воски, стероиды, липопротеиды, гликолипиды, углеводы, макромолекулы, биополимеры, мономер, белки, аминокислоты, структура белка, нуклеиновые кислоты, нуклеотид, ДНК, РНК, биосинтез бы ИЛК.

1 Химические элементы, которые входят в состав живых организмов

Науку, которая изучает химические вещества, входящие в состав живых организмов, их структуру, распределение, преобразование и функции называют биологической химией или биохимией (от греч bios - жизнь, химия) Эта наука начала формироваться в конце XIX в К середине ХХ в были открыты основные классы веществ, входящих в состав живых организмов

Клетки живых организмов содержат почти все известные в природе химические элементы По количественному составу в клетке их можно разделить на три основные группы: макроэлементы, микроэлементы, ультрамикроэлементы

Макроэлементы составляют основную массу органических и неорганических веществ Четыре химические элементы, в частности кислород (О), водород (Н), углерод (С), азот (N), составляют почти 98% и входят в состав органических соединения ук Поэтому их еще называют органогенными С чем связано количественное преобладание этой"четверки\"? итнимы Чтобы эти соединения сохраняли свои свойства, им надо иметь устойчивую структуру Таким образом, связки, с помощью которых образуются эти вещества, должны быть прочными Химический Связь, отвечающий этим требованиямдає цим вимогам, ковалентная Ковалентные связи образуются в результате усуспильнювання двух электронов внешнего уровня, по одному от каждого атома Чем меньше диаметр атомов, образующих ковалентную Связь, тем сильнее взаимо емодия между ядром и обобществленными электронами, и тем крепче эта связь Именно поэтому в живых организмах преобладают О, С, Н, N1, которые легко образуют ковалентные связики.

К макроэлементов также относятся фосфор (Р), калий (К), кальций (Са), магний (М §), натрий (ТЧа), хлор (СИ), серы (Б), железа (Бе) Их суммарная доля составляет

Микроэлементы являются составными компонентами ферментов, гормонов Это более 50 химических элементов (бор (В), кобальт (Со), меди (Си), молибден (Мо), цинк (2п), ванадий (V), иод (I), бром Итин - 110- - 10-%

Содержание ультрамикроэлементов еще меньше в клетке Это аурум (Аи), аргентум (А §), платина (Ри), свинец (РЬ) и т.д.

Все химические элементы, содержащиеся в клетке живых организмов, входящих в состав органических и неорганических соединений или находятся в виде ионов Они играют большую роль в питании клеток, их в росте, построении тканей и органов, поддерживают кислотно-щелочное равновесие, участвуют в обмене веществ и энергии, в процессах раздражения и возбуждения клетоки.

2 Неорганические соединения: вода и минеральные соли

Элементы, входящие в состав организмов, могут быть или составными частями различных неорганических (вода и минеральные соли) и органических соединений (белки, углеводы, жиры, нуклеиновые кислоты, гор рмоны, витамины), или находиться в форме ионов (К, №, Са, М §, С-, Н2 РО4- и др.)

Важнейшей из неорганических веществ, входящих в состав живых организмов, является вода - Н2О Вода является основной средой, в которой происходят процессы обмена веществ и превращения энергии

Исключительное значение воды для живых систем повязкам связано со строением ее молекул Молекула воды (Н2 О) состоит из двух атомов водорода, связанных крепким полярной ковалентной связью с атомом кислорода О - сильнее Н неметалл, из-за чего общие пары электронов смещены в молекуле воды в йо ого сторону Поэтому, хотя молекула воды в целом незаряженным, у атома О собирается отрицательный заряд, а у атомов Н - положительный Молекула воды поляризована и есть є диполем (имеет и положительный, и отрицательный заряды) Противоположные полюса соседних молекул воды притягиваются, образуя водородные связки Это относительно слабые связки, в 15-20 раз слабее ковалентных Именно они определяют особое значение воды для жизни Молекулы воды в жидкости свя связаны друг с другом и с молекулами растворенных веществ в водородными связями Энергия этих связей невелика, и поэтому они быстро разрушаются и легко восстанавливаются Благодаря образованию водородных связей объясняется сила поверхностного натяжения и поднятия воды по щ илинах почвы и сосудах рослислин.

Так как молекулы воды являются диполями, они обладают уникальным свойством - растворять полярные вещества, к которым относятся ионные соединения: соли, кислоты, основания (к сведению: в неионных соединений относятся я спирты, сахар) Молекулы воды как бы"растягивают"молекулы полярных веществ При этом возрастает реакционная способность растворенных веществ, поскольку их молекулы или ионы получают возможность свободно двигаться ь Вещества, способные растворяться в воде, называются називаються гидрофильными (от греч hydor - вода, phileo - люблю)

Вода как универсальный растворитель играет чрезвычайно важную роль в живых организмах, поскольку большинство биохимических реакций происходит в водных растворах Поступают вещества клетки и выводятся из из них продукты жизнедеятельности также преимущественно в растворенном виде Вода принимает непосредственное участие в реакциях гидролиза (от греч hydor - водаа, lysis - разложение) - расщепление органических соединений с присоединением к месту разрыва ионов молекулы воды (Н и ОН-)

Вещества, не взаимодействуют с водой, а потому в ней не растворяются, называются гидрофобными (от греч hydor - вода, phobos - страх) К гидрофобных веществ относятся почти все жиры, некоторые белки

С водой связана также регуляция теплового режима организмов ней большая теплоемкость, то есть способность поглощать тепло при незначительных изменений собственной температуры Благодаря этому вода предотвращает ризкъ кем изменениям температуры в клетках и в организме в целом при значительных ее колебаний в окружающей среде При испарения воды организмы тратят много тепла Так они защищают себя от пере нагревания Благодаря высокой теплопроводности, вода обеспечивает равномерное распределение тепла между тканями организма, циркулируя по полостях органов и тел тіла.

Вода может быть в трех агрегатных состояниях - твердом (лед), газообразном (пар), жидком (жидкость) При испарении воды много энергии тратится на разрыв водородных связей между ее молекулами При замерзании воды тепло выделяется Поэтому запасы воды существенно смягчает климат нашей планетети.

Плотность воды наибольшая при 4 С, а плотность льда меньше плотности воды Поэтому водоемы промерзают очень медленно: сверху их закрывает лед, а у дна долго сохраняется слой воды с температурой 4 С Это избавляет есть зимой жизнь многим водным организмаам.

Важное биологическое значение для функционирования организмов имеет и то, что вода под влиянием растворенных в ней веществ может менять свои свойства, в частности температуру замерзания и кипения Так, с наступили анням зимы в клетках морозостойких растений повышается концентрация растворимых углеводов и других соединений (например, глицерина, гликолипидов) Это препятствует переходу воды в организмах в кристаллический состояние и таким образом предотвращает их гибельлі.

На течение биохимических реакций в водных растворах существенно влияет концентрация ионов водорода в воде ее оценивают по водородным показателем - рН (значение отрицательного десятичного логарифма концентрации ионов Н)

В чистой воде концентрация ионов Н составляет 1Т0- моль / л Для чистой воды рН = - log (10 -7) = 7

Растворы бывают кислые (рН 7), нейтральные (рН = 7), основные (рН 7) Протяженность шкалы рН - от 0 до 14 Это логарифмическая шкала, то есть изменение рН на одну единицу соответствует изменению концентрации ионов Н вдесятером рдесятеро.

Значение рН в клетках живых организмов около 7,0 Изменение его на одну-две единицы губительна для клеток Прежде постоянство рН клетках поддерживается за счет буферных свойств их содержания буферной называют раствор, содержащий смесь какой-то слабой кислоты и ее растворимой соли Когда кислотность (концентрация ионов Н) увеличивается, свободные анионы, источником которых является соль, легко соединяются со свободными ими ионами Н и удаляют их из раствора Когда кислотность снижается, высвобождаются дополнительные ионы Н Таким образом в буферном растворе поддерживается относительно постоянная концентрация ионов Н Н+.

Кроме воды, в организмах еще неорганические соединения - минеральные соли

Они находятся в диссоциированных (растворенном) состоянии в виде катионов (К, №+, Са2, М § 2 и др.) и анионов (СИ-, НСО3-, Н2РО 4, БС ^ 2 - и др.) или находятся в виде твердых соединений (СаСО3, Са3 (РО4)2) Разная концентрация К и № вне клеток и внутри них вызывает возникновение разности электрических потенциалов на плазматических мембранах клетки Это обеспечивает транспорт веществ через мембраны

 
Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая
 
Дисциплины
Банковское дело
БЖД
Бухучет и Аудит
География
Документоведение
Экология
Экономика
Этика и Эстетика
Журналистика
Инвестирование
Информатика
История
Культурология
Литература
Логика
Логистика
Маркетинг
Медицина
Менеджмент
Педагогика
Политология
Политэкономия
Право
Естествознание
Психология
Религиоведение
Риторика
РПС
Социология
Статистика
Страховое дело
Товароведение
Туризм
Философия
Финансы