Тема 2 Химический состав клетки

1. Лекция № 2 Химический состав клетки

2.

I. Биологически важные химические элементы
Из известных нам более 100 химических элементов в состав организмов входят около
80, причем только в отношении 24 известно, какие функции в клетке они выполняют.

3.

Одно из самых полных определений понятию жизнь дал российский ученый
Михаил Владимирович Волькенштейн (1912 – 1992): «Живые тела, существующие
на
Земле,
представляют
собой
открытые,
саморегулирующиеся
и
самовоспроизводящиеся системы, построенные из биополимеров - белков и
нуклеиновых кислот».
Химические элементы принято делить на три групп:
- Макроэлементы составляют 99 % массы клетки:
O, C, H, N, K, Mg, Na, Ca, Fe, S, Р, Cl.
- Микроэлементы: (0,001 – 0,00001 %)
Со, Сu , Zn, I, Br, F.
- Ультрамикроэлементы: (0,00001 %) обнаруживаются в
клетках в следовых количествах: U, Ra, Au, Cs.

4. Таблица: Биологически важные химические элементы клетки

Химический
элемент
Д/
З
Значение для клетки и организма
O
Входит в состав воды и органических веществ; участвует в клеточном дыхании
C
Входит в состав органических соединений
H
Входит в состав воды и органических соединений; участвует в процессе преобразования энергии
N
Входит в состав аминокислот, белков, нуклеиновых кислот, АТФ, хлорофилла, витаминов
Ca
Входит в состав клеточной стенки у растений, костей и зубов, повышает свертывание крови и сократимость мышечных волокон
P
Входит в состав костной ткани и зубной эмали, нуклеиновых кислот, АТФ, некоторых ферментов
S
Входит в состав белков
K
Положительный ион внутри клетки, участвует в фотосинтезе
Cl
Отрицательный ион внутри клетки.
Na
Главный внеклеточный положительный ион, обуславливает нормальный ритм сердечной деятельности, влияет на синтез гормонов.
Mg
Входит в состав молекул хлорофилла, а также костей и зубов, активирует энергетический обмен и синтез ДНК.
I
Входит в состав гормонов щитовидной железы
Fe
Входит в состав многих ферментов, гемоглобина, участвует в процессе дыхания и фотосинтеза
Cu
Участвует в процессах кроветворения, фотосинтеза, синтеза гемоглобина
Mn
Входит в состав ферментов, участвует в развитии костей и процессе фотосинтеза
Mo
Входит в состав ферментов
Co
Входит в состав витамина В12
B
Влияет на ростовые процессы растений, входит в состав клеточных стенок растений.
Zn
Входит в состав ферментов
F
Входит в состав эмали зубов и костей

5. II.Неорганические (минеральные) соединения клетки

К неорганическим соединениям относятся вода,
минеральные соли, диоксид углерода, кислоты и
основания.

6.

Доклад;
«Вода в живых организмах»

7.

III.

8. Углеводы, или сахариды (Сn(H2O)n)

– В живой клетке углеводы находятся в количествах, не превышающих 1-2,
иногда 5% (в печени, в мышцах).
Простые (моносахариды)
Глюкоза
(C6H12O6)
Фруктоза
Рибоза
Дезоксирибоза
(C6H12O6)
(C5H10О5)
(C5H10О5)
Дисахариды (олигосахариды)
Сахароза = Глюкоза + фруктоза
Лактоза = глюкоза + галактоза
Сложные (полисахариды
Крахмал
(C6H10O5)n
Гликоген
(C6H10O5)n
Целлюлоза
Хитин

9.

10.

Глюкоза, источник энергии в клетке, а рибоза и дезоксирибоза
входят в состав нуклеиновых кислот.
Целлюлоза входит в состав клеточной стенки растений,
хлопок к примеру – почти чистая целлюлоза.
Хитин входит в состав клеток – грибов и служит главным
структурным компонентом наружного скелета членистоногих.
Крахмал у растений и гликоген у животных откладываются в
клетках и служат энергетическим резервом.

11.

12. Углеводы в продуктах

13.

Липиды (жиры, масло)

14.

Функция липидов:
- энергетическая функция (1 г дает 38,9 кДж):
- запасной источник энергии:
- защитная функция:
- внутренний резерв воды
- ( источник метаболической воды, 1 г жира дает 105
г воды
- структурная функция:
- регуляторная функция:

15. Белки. Строение белков

Белки - линейные биополимеры, мономерами которых
являются аминокислоты.

16.

Аминогруппа
Карбоксильная
группа
Радикал
Мономер

17.

18.

19.

Первичная структура цепь аминокислот, последовательно
соединенных прочными пептидными связями.
Вторичная структура – это спираль, поддерживаемая
многочисленными водородными связями.
Третичная структура – спираль белковой молекулы
свертывается в клубок – глобулу. Третичная структура белка
поддерживается за счет дисульфидных связей.
Четвертичная структура – четыре глобулы вместе. Такую
структуру имеют, например, молекулы гемоглобина.

20.

Денатурация – нарушение природной структуры белка.
Ренатурация – способность
естественную форму.
белков
вернуть

21.

Структурная функция (калоген в мышцах, кератин в
волосах)
.
Гормональная

22.

Расщепление белков в желудке осуществляется несколькими
основными ферментами:
Основные ферменты желудка
Ферменты,
расщепляющие
1. Пепсин
белки в двенадцатиперстной
2. Гастриксин
кишке:
1.
2.
Трипсин
2. Химотрипсин
3. Эластаза
4. Карбоксипептидазы A и B

23.

Химическая формула

24.

25.

26.

27.

Основные функции ДНК
1. Хранение наследственной информации. В
последовательности нуклеотидов ДНК закодирована информация
о строении всех белков организма, а значит — обо всех его
признаках и свойствах.
2. Передача наследственной информации. Благодаря
способности к самоудвоению (репликации), ДНК обеспечивает
точную передачу генетической информации от клетки к клетке и
из поколения в поколение.
3. Матричная функция. На основе одной из цепей ДНК
синтезируется РНК (процесс транскрипции), что необходимо для
реализации генетической информации через синтез белков.
4. Регуляторная функция Участки ДНК регулируют активность
генов, определяя, какие белки и когда будут синтезироваться в
клетке.

28.

29. Синтез белка

30.

31.

32.

33. Основные виды РНК

Транскрипция

34.

35.

36.

37.

38.

Функция транспортной РНК (тРНК) в клетке
Транспортная РНК играет ключевую роль в процессе биосинтеза
белка.
Основная функция — транспорт аминокислот к рибосоме
Главная задача тРНК: переносить аминокислоты к месту
синтеза белка — на рибосомы.
Этап Процесс
1. Каждая молекула тРНК специфично связывается с
определённой аминокислотой в цитоплазме клетки
2. тРНК доставляет эту аминокислоту к рибосоме, где происходит
сборка полипептидной цепи
3. Антикодон тРНК распознаёт комплементарный кодон на
информационной РНК (иРНК), обеспечивая точное соответствие
между генетическим кодом и аминокислотой

39.

Важные факты о тРНК
Состоит всего из 74-95 нуклеотидов — самая маленькая
среди всех типов РНК
Составляет около 10% всей клеточной
В клетке существует примерно 20 различных видов тРНК,
каждый для своей аминокислоты
Синтезируется в ядре на ДНК, затем переходит в
цитоплазму
Таким образом, без тРНК невозможна реализация
генетической информации: именно она обеспечивает
перевод языка нуклеотидов (кодонов иРНК) в язык
аминокислот при построении белков.

40.

41.

42.

43.

44. V. АТФ

Аденозинтрифосфатная кислота
Е
Аденин – Рибозой – Ф – Ф – Ф
Е
АТФ → АДФ + Ф +Е
Энергию АТФ все клетки
используют
для
процессов
биосинтеза,
движения,
производства тепла, передачи
нервных импульсов, свечений
(например,
люминесцентных
бактерий), т.е. для всех процессов
жизнедеятельности.
АТФ + Н2О →АДФ + Н3РО4 +
40 КДЖ (Е)
Аденозиндифосфатная кислота

45. Витамины

Недостаток
ряда
витаминов
в
организмах животных ведет к нарушению
работы ферментов и является причиной
тяжелых заболеваний – авитаминозов.

46.

Алкоголь – Разрушает витамины А,
группы В, кальций, цинк, калий,
магний
Никотин – Разрушает витамины А, С,
Е, селен.
Кофеин – Убивает витамины В, РР,
снижает содержание железа, калия,
цинка.
Аспирин – Уменьшает содержание
витаминов группы В, С, А, кальция,
калия.
Антибиотики – Разрушают витамины
группы В, железо кальций, магний.
Снотворные средства – Затрудняют
усвоение витаминов А, Д, Е, В12,
сильно снижают уровень кальция.

47.

48.

49.

Основоположник учения о витаминах – русский
врач Н.И. Лунин

50.

51.

52.

53.

54.

55.

56.

57.

58.

СР «Таблица: Биологически важные
химические элементы клетки»
СР «Таблица витаминов»
СР
«Таблица
ученых
которые
занимались изучением витаминов»

59.

Витамины
A
Функции
Необходим для нормального роста и развития эпителиальной
ткани. Входит в зрительный пигмент.
Проявление дефицита
Куриная слепота – нарушение сумеречного
зрения. Кожа становится сухой.
D
Участвует в кольцевом и фосфорном обмене. Необходим для
образования косте4й и зубов.
C
Участие в обменных процессах. Образование здоровой кожи,
укрепление сосудов
Рахит – деформация костей, нарушение нервной
системы, раздражительность, слабость,
потливость.
Цинга – набухают и кровоточат десны, выпадают
зубы. Слабость, вялость, утомляемость,
головокружение, потеря сопротивляемости
организма к простудным заболеваниям.
B1
Регуляция углеводного обмене веществ, участие в тканевом
дыхании и передаче возбуждения нервной системы.
Бери-бери – поражение нервной системы,
остановление в росте, слабость и паралич
конечностей и дыхательных мышц.
B2
Оказывает влияние на ЦНС , обмен белков, жиров и углеводов.
Обеспечивает световое и цветное зрение.
Слабость, снижение аппетита, шелушение кожи,
воспаление слизистых оболочек, нарушение
функции зрения.
B6
Участие в обмене аминокислот, жиров
B12
Участие в синтезе РНК, обеспечивает кроветворную функцию
организма
Анемия, дерматит, судороги, расстройство
пищеварения
Злокачественная анемия и дегенеративные
изменения нервной ткани.
PP
Участие в белковом обмене и реакциях клеточного дыхания
Пеллагра – поражение кожи, дерматит, диарея,
бессонница, депрессия.
E
Образование гормонов
Нарушается обмен веществ мышечной ткани и
укорачивает жизнь красных кровяных телец
K
Важен для системы кровяного давления
Продолжительное время свертывания крови,
склонность к кровотечениям.

60.

Д/З