ВІКІСТОРІНКА
Навигация:
Інформатика
Історія
Автоматизація
Адміністрування
Антропологія
Архітектура
Біологія
Будівництво
Бухгалтерія
Військова наука
Виробництво
Географія
Геологія
Господарство
Демографія
Екологія
Економіка
Електроніка
Енергетика
Журналістика
Кінематографія
Комп'ютеризація
Креслення
Кулінарія
Культура
Культура
Лінгвістика
Література
Лексикологія
Логіка
Маркетинг
Математика
Медицина
Менеджмент
Металургія
Метрологія
Мистецтво
Музика
Наукознавство
Освіта
Охорона Праці
Підприємництво
Педагогіка
Поліграфія
Право
Приладобудування
Програмування
Психологія
Радіозв'язок
Релігія
Риторика
Соціологія
Спорт
Стандартизація
Статистика
Технології
Торгівля
Транспорт
Фізіологія
Фізика
Філософія
Фінанси
Фармакологія


Тема1 .Неорганічні речовини живих організмів

Т.М. Макаренко

 

 

Біологія

Навчальний посібник для студентів 1 курсу.

Макаренко Т.М.

Навчальний посібник з біології ( частина I ) для студентів 1 курсу НТУ«ХПІ»Полтавського політехнічного коледжу розглянутий і затверджений на засіданні предметної комісії природничо-математичних дисциплін

Протокол № від 2010 року.

Голова ПК: Котова Н.Г._______

В посібнику коротко і доступно викладено матеріал з курсу біології для студентів 1 курсу,що навчаються за новою (2010р.) програмою, рекомендованою Міністерством освіти і науки України для вищих навчальних закладів I-II рівнів акредитації,які здійснюють підготовку молодших спеціалістів на основі базової загальної середньої освіти. Навчальний посібник містить обов’язковий обсяг навчального матеріалу, необхідні теоретичні відомості й поняття,передбачені даною програмою. В основу навчального курсу біології покладено вивчення рівнів організації життя ( молекулярний,клітинний, організмовий ,популяційний ,екосистем ний,біосферний )Після кожного параграфу запропоновано запитання для закріплення матеріалу і контролю знань. Кращому осмисленню поданої інформації допоможуть кольорові малюнки,таблиці ,опорні схеми та цікаві відомості. Текст викладений українською мовою з використанням наукових термінів,законів . Частина I посібника розглядає молекулярний і клітинний рівень життя живих організмів і вивчається студентами коледжу протягом 1 семестру (34 год.)Цей навчальний посібник може бути використаний студентами інших технікумів , коледжів та учнями 10- 11 класів загальноосвітньої середньої школи,викладачами біології.

.


Зміст.

Вступ.

1.Біологія –комплексна наука про живу природу. Система біологічних наук.

2.Методи біологічних досліджень.

3.Історія розвитку біології.

4.Українські вчені- біологи .

5.Основні властивості живої матерії.

6.Рівні організації живих систем.

7.Значення досягнень біологічної науки в житті людини і суспільства.

Розділ I. Молекулярний рівень життя

Тема1 .Неорганічні речовини живих організмів

§1.Неорганічні речовини

Тема 2 Органічні речовини

§1.Органічні речовини їх різноманітність та значення . органічні молекули .

§2.Макромолекули (біополімери)

§3.Нуклеїнові кислоти,їх будова властивості . Біологічна роль АТФ.

§4.Ферменти.

§5.Вітаміни.Гормони.Фактори росту. Їх роль у життєдіяльності організмів.

Розділ II .Клітинний рівень організації життя .Тема Тема 1.Структура клітини та її компонентів.

§1.Цитологія – як наука про клітину. Структура клітини і її компонентів.

§2.Клітинні мембрани. Цитоплазма та її компоненти. Транспорт речовин через мембрани.

§3.Пластичний обмін . Біосинтез білків.

§4.Одномембранні органели клітини.

§5.Двомембранні органели клітини. Мітохондрії та пластиди.

§6.Ядро.

§7.Фотосинтез. Значення фотосинтезу.

§8. Енергетичний обмін та його етапи дихання.

Тема 2. Клітина як цілісна система . Тканини.

§1Ділення клітин прокаріотів. Життєвий цикл клітин. Мітоз.

§2. Будова мітотичних хромосом. Каріотип.

§3.Обмін речовин та енергії в клітині . Клітина – відкрита система.

§4.Сучасна клітинна теорія. Клітина-елементарна цілісна жива система,що лежить в основі будови живих організмів

§5.Цитотехнології . Взаємодія клітин. Стовбурові клітини.

§6.Тканини тварин. Гістотехнології.

§7.Тканини рослин.

 

Вступ

1. Біологія — комплексна наука про живу природу.

Система біологічних наук

.

 

Біологія (від грец. біос — життя та логос — учення) — комплекс наук про життя, його форми і закономірності існування та розвитку. Предметом вивчення, біології є живі організми, їх будова, функції, зв'язки між собою і з неживою природою, природні угрупування організмів і вся біосфера в цілому.

Термін "біологія" запропонували (1802 р.) незалежно один від одного французький вчений Ж. Б. Ламарк і німецький вчений Г. Р. Тревіраніус. Разом з астрономією, фізикою, хімією, геологією та іншими науками, які вивчають природу, біологію відносять до числа природничих наук, її розвиток йшов по шляху поступової диференціації. Так виникли багаточисельні біологічні дисципліни, які спеціалізуються на вивченні структурно-функціональних особливостей певних організмів:

v вірусологія (віруси);

v анатомія (макроскопічна будова);

v бактеріологія (бактерії);

v гістологія (будова тканини);

v мікологія (гриби);

v цитологія (будова клітини);

v ботаніка (рослини);

v фізіологія (будова організму);

v зоологія (тварини);

v біохімія і молекулярна біологія (клітинні функції).

v -біофізика

v -генетика

v -ембріологія

Таблиця1. Різноманіття біологічних наук.

 

 

Біологія тісно повязана з іншими природничими і гуманітарними науками. Унаслідок взаємодії з хімією виникла –біохімія, з фізико- біофізика , з географією - біогеографія( комплексна наука про поширення живих організмів на землі). Внаслідок взаємодії біології людини з гуманітарними науками виникла- антропологія(наука про походження та еволюцію людини).У другій половині ХХ століття сформувалися нові напрямки біологічних наук космічна біологія ( вивчає особливості функціонування живих організмів в умовах космічних апаратів)

Біоніка (досліджує особливості будови та життєдіяльності живих організмів з метою створення різних технічних систем і приладів)

Радіобіологія (вивчає вплив різних видів іонізуючого випромінювання на живі організми)Кріобіологія ( вивчає вплив низьких температур на живу матерію)

Історія розвитку біології

Багато віків тому люди почали вивчати живі організми, прагнучи пізнати таємниці життя. Безліч конкретних повідомлень і теорій про живі істоти існували у часи Арістотеля (384 —322 рр. до н.е.) Навіть в ще більш давніх цивілізаціях Єгипту, Месопотамії і Китаю було відомо про практичне використання тварин і рослин. Втім, і печерні люди, що жили 50 000 і більше років тому, були, напевно, добрими біологами, судячи по тому, як точно і художньо вони відображали на стінах своїх печер оленів, биків і мамонтів, що населяли оточуючий світ. Знання ряду важливих біологічних фактів, наприклад того, які тварини небезпечні чи які рослини можна без шкоди споживати в їжу, були необхідними первісній людині, так як від цього залежало її життя.Біологія, як упорядкована система знань, виникла у древніх греків. Греки й римляни описали багато відомих на той час рослин і тварин.

  Арістотель (384—322 до н. е.) Основи зоології заклав грецький філософ Арістотель. Він уперше в історії впорядкував знання про природу, ви­діливши осно вні її компоненти: неорганічний світ, росли­ни, тварини, людину. Свої погляди на явища природи Аріс­тотель виклав у творах «Історія тварин», «Про виникнення тварин» та інших.  

Гален (131 -200 рр. до н.е.) описав будову тіла і залишився справжнім авторитетом в цій галузі протягом 1300 років. Однак його описи ґрунтувалися на матеріалах розтинів мавп та свиней і мали багато помилок. Гален був першим фізіологом-експериментатором. Він провів багато дослідів на свинях з метою вивчення функції нервів і кровоносних судин.

Клавдій Гален (131—200 н. е.) Поява науки анатомії пов'язана з класичною працею давньоримського лікаря Клавдія Галена «Про частини людського тіла», у якій уперше було подано анатомо­фізіологічний опис людини.  

Такі вчені, як Пліній (23 —79 рр. до н.е.), створювали енциклопедії, які поміщали дивне поєднання істинних фактів і домислів відносно живих істот. Пізніше, в середні віки, люди складали "травники" і "бестіарії" — переліки та описи рослин і тварин.

Після того, як на початку XVII ст. був винайдений мікроскоп, Мальпігі (1628 — 1694), Сваммердам (1637 - 1680) і Левенгук (1632 — 1723) досліджували мікроструктуру найрізноманітніших рослинних і тваринних тканин. Левенгук вперше описав бактерії, найпростіші, сперматозоїди.

Антоні ван Левенгук (1632—1723) Антоні ван Левенгук — голландський натураліст, який сконструював мікроскоп. Мікроскоп Левенгука є унікальним виробом і за технологією виготовлення, і за результатами застосування. За допомогою своїх мікроскопів Левенгук досліджував структуру різних форм живої матерії. Він стверджував, що слід утриматися від міркувань, коли говорить дослід.  
Ж.Б, Ламарк .На початку ХІХ ст. Ж. Б. Ламарк у книзі «Філософія зоології» вперше сформулював думку про еволюцію органічного світу та рушійні сили еволюції. Саме Ламарк виділив біологію як самостійну науку та ввів до активного наукового обігу сам термін «біологія».  

 

В XIX ст. біологія бурхливо розвивалась і зазнала великих змін. Французький зоолог Жан Батіст Ламарк (1744 — 1829), директор зоологічного музею в Парижі, у 1809 році у книзі "Філософія зоології" запропонував свою теорію еволюції, що стала підґрунтям для сучасної еволюційної теорії.

В 1838 році створено клітинну теорію, важливий внесок у яку зробили праці німецьких вчених М. Шлейдена і Т. Шванна, сформулювавши її в остаточному вигляді.

М.Шлейден.

24 листопада 1859 р. вийшла праця Ч. Дарвіна "Походження видів шляхом природного добору, або збереження обраних порід у боротьбі за життя". В цій книзі викладено і всебічно обґрунтовано наукові основи еволюційної теорії.

В 1865 році Г. Мендель відкриває закони спадковості, викладені ним у статті "Досліди над рослинними гібридами".


Грегор Мендель(1822—1884)

Австрійський священик і ботанік Грегор Мендель ви­вчав закономірності спадковості та заклав основи науки генетики. Він ро зробив метод гібридологічного аналізу, який став основним генетичним методом вивчення спадковості

 

Чарлз Дарвін (1809—1882)

Чарлз Дарвін, англійський натураліст і мандрівник, створив теорію еволюції, у якій відкрив основні рушійні сили еволюції — природний добір, спадковість і мінливість.

24 листопада 1859 р. вийшла друком геніальна праця Чарлза Дарвіна «Походження видів шляхом природного добору або збереження обраних рас у боротьбі за життя», в якій були майстерно викладені і всебічно обґрунтовані наукові основи еволюційної теорії

 

Найважливішим досягненням генетики стали мутаційна теорія Г. де Фріза, а пізніше хромосомна теорія спадковості, провідна роль у створенні якої належить американському вченому Т. Моргану, З її появою спадкові чинники, що дістали назву генів, знайшли своє підтвердження.

Прискореними темпами розвивається біологія в наш час. Вирішальне значення мають результати вивчення регуляторних функцій одно та багатоклітинних організмів: молекулярний механізм включення генів, регуляція внутрішньоклітинних, тканинних і внутрішньо органних процесів, зокрема досліджень механізмів діяльності мозку з метою пізнання закономірностей регуляції процесів мислення та пам'яті.

Успіхи біології у другій половині XX ст. стали можливими лише завдяки її тісним контактам з хімією, фізикою, кібернетикою та іншими галузями науки і техніки. Запорукою майбутніх успіхів у вивченні найбільш організованої матерії — живої речовини (за терміном академіка В,І. Вернадського) є спільні зусилля всіх фундаментальних наук. Важливим для ХХ століття стало відкриття молекули ДНК у 1953 році Джеймсом Уотсоном ,Френсісом Кріком ,Морісом Уїлкінсом і Розаліндою Франклін .та розшифрування генетичного коду. Ці відкриття спричинили появу біотехнології та генної інженерії .Майбутнє людства сьогодні визначається досягнен­нями природознавства у дослідженні життя та його законів.

Українські вчені –біологи .

Серед всесвітньо відомих вчених –біологів є і наші співвітчизники .

Вавілов Микола Іванович (1887-1943)-видатний вчений ботанік ,генетик , селекціонер.В 1919 р. обґрунтував вчення про імунітет у рослин до інфекційних захворювань, сформулював закон гомологічних рядів у спадковій мінливості , обґрунтував еколого – географічні принципи створення вихідного матеріалу для селекції .
Вернадський Володимир Іванович(1863-1945)– український природознавець , основоположник геохімії та біохімії За його ініціативою було створено Відділ живої речовини(1927),перетворений на Біогеохімічну лабораторії.
Навашин Сергій Гаврилович (1875-1930)– цитолог , ембріолог. Відкрив подвійне запліднення у покритонасінних рослин. Цитологічні праці присвяченні будові ядра і хромосом
Богомолець Олександр Олександ рович(1881-1949)– патофізіолог .Встановив ,що сполучна тканина виконує в організмі захисні функції    
Гамалія Микола Федорович(1859-1949) –мікробіолог і епідеміолог . Заклав основи вчення про бактеріофаг , з ясував роль токсичних продуктів у патогенезі інфекційного процесу
Мєчніков Ілля Ілліч(1845-1916) –видатний вітчизняний біолог , основоположник порівняльної патології , мікробіології , еволюційної ембріології. , відкрив явище фагоцитозу ,за що йому було присуджено Нобеліівську премію (1908)Приділяв велику увагу проблемам імунітету , довголіття , захисту рослин. Запропонував теорію походження багатоклітинних організмів.
Заболотний Данило Кирилович(1866-1929 ) -мікробіолог,епідеміолог . Свої праці присвятив вивченню чуми,холери , сифілісу ,тифу , дизентерії.
Чаговець Василь Юрійович (1873-1941)– основоположник сучасної електрофізіології . Вперше пояснив електричні явища в живих тканинах на підставі іонної теорії.
Холодний Микола Григорович(1882-1953)-ботанік –фізіолог. Присвятив свої праці мікробіології, анатомії, фізіології та екології рослин , ґрунтознавству

Розділ I

НЕОРГАНІЧНІ РЕЧОВИНИ

Науку, яка вивчає хімічний склад організмів, будову, властивості, локалізацію і роль виявлених у них сполук, шляхи їх виникнення і перетворення, які в сукупності забезпечують обмін речовин і енергії, називають біологічною хімієюабо біохімією. Як самостійна наука вона сформувалася приблизно 100 років тому, проте біохімічні процеси люди використовували ще за сивої давнини, не маючи уявлення, звичайно, про їх сутність.Сучасна біохімія проводить свої дослідження на різних рівнях організації живої матерії: молекулярному, клітинному, тканинно-органному, організмовому.

Проблеми, що постають перед сучасною біохімічною наукою, надзвичайно важливі для людства, їх дослідження має цікаві й захоплюючі перспективи. Так, вивчення обміну речовин в організмі людини з метою розробки ефективних методів боротьби з "хворобами віку" - раком, серцево-судинними захворюваннями, СНІДом — покликані оздоровити людство, збільшити тривалість життя. Біохімічні дослідження стали шляхом до розв'язання цієї проблеми.

1. Хімічний і елементний склад живих організмів

У складі живих організмів виявлено понад 70 елементів таблиці Менделєєва. Серед них немає жодного, який би не існував в неживій природі, це свідчить про єдність органічного світу. За кількісним складом в організмі всі елементи можна поділити на 4 групи.

У живих організмах в найбільшій кількості присутні чотири хімічні елементи: кисень, водень, вуглець, азот. Це органогенні елементи(перша група), на них припадає майже 98% хімічного вмісту клітини. Друга група - це макроелементи . До них належать — Р, К, S, СІ, Са, Мg, Na, Fe, масова частка яких становить до 1,9%. Третя група — це мікроелементи. Сім елементів цієї І групи (Zn, Мn, Со, Си, F, Вг, І) відіграють важливу роль в процесах життєдіяль­ності. Вміст кожного з них у клітині менший 0,01%. Ще менше в клітині ультрамікроелементів-четверта група. Концентрація їх в організмі надто мала — від 10-4 до 10-6 %; 12 з них визнані необхідними для життєдіяльності рослин (В, Li, А1, Sі, Sn, Сd, Аs, Sе, V, Ті, Сr, Ni). Хімічні елементи ,що входять до складу живих організмів і виконують біологічні функції, називають -біогенними

  1. Вміст хімічних елементів у клітині.

Всі хімічні елементи, що містяться в клітині, входять до складу органічних і неорганічних сполук або перебувають у вигляді іонів.

Таблиця 3..Склад хімічних сполук

 

 

У мікроскопічній клітині міститься кілька тисяч речовин, які беруть участь у різноманітних хімічних реакціях. Хімічні процеси, що відбуваються в клітині основа її життя, розвитку, функціонування.

  1. Співвідношення хімічних елементів у живій і неживій природі

За набором елементів жива і нежива природа мало чим відрізняються. Увесь вихідний матеріал для побудови живих молекул постачає нежива природа. Цікаво зазначити, що морська вода за вмістом елементів близька до внутрішнього середовища живих організмів, а її іонний склад майже ідентичний складові плазми крові людини. У живих тілах поряд з речовинами, поширеними у неживій природі, міститься багато речовин, характерних тільки для живих організмів. Відомо, що до складу клітини входять понад 70 хімічних елементів, але яких-небудь спеціальних елементів, характерних лише для живих організмів, не знайдено. Однак лише щодо 27 елементів достовірно відомо, що вони виконують певні біологічні функції. Деякі організми інтенсивно накопичують ті чи інші хімічні елементи. Так, деякі морські водорості можуть накопичувати Йод, ряска — Радій, діатомові водорості й злаки — Силіцій, молюски та ракоподібні — Купрум, хребетні — Ферум, деякі бактерії


Малюнок 12.Вода в природі

 


Таблиця 4. Вміст у клітині хімічних сполук.

Неорганічні Кількість у % Органічні сполуки Кількість у %
Вода 70 - 80 Білки 10-20
Мінеральнісолі   1-1,5     Вуглеводи   Вуглеводи   0,2 - 2,0
    Жири жириНуклеїнові кислоти, 1-5
    Нуклеїнові кислоти , АТФ 0,4-0,5

 

Якщо органічний склад живих організмів відносно подібний, то у компонентах неживої природи він різний. Наприклад, у водній оболонці Землі (гідросфері) переважають водень і кисень, у атмосфері — кисень і азот, у літосфері — кремній, алюміній, кисень, тощо.

4. Неорганічні сполуки у життєдіяльності живих організмів. Вода, її роль у життєдіяльності організмів

Найважливішою неорганічною сполукою є вода. Немає жодного з існуючих організмів, який би міг обходитись без води. Вміст її у клітинах різноманітних структур коливається від 40% (рослини, жирова тканина) до 99% (медуза).

 

 
 


Малюнок 13. Будова молекули води.


Велика кількість води у живих організмах пояснюється тим, що вона бере участь практично в усіх процесах життєдіяльності. Необхідний вміст води підтримується переважно за рахунок надходження її ззовні з їжею (для людини приблизно 2 –З л на добу).

Молекула води (Н,О) складається з двох атомів водню, сполучених з атомом кисню міцним ковалентним зв'язком. Цей зв'язок виникає між атомами водню та кисню за рахунок утворення спільної пари електронів по одному від кожного атома. Молекула води електронейтральна, але на її різних полюсах розміщені позитивні і негативні заряди, тобто вона полярна.Саме тому дві сусідні молекули води можуть притягуватись одна до одної за рахунок сил електростатичної взаємодії між негативним зарядом на атомі кисню однієї молекули і позитивним зарядом на атомі водню іншої. Такий тип зв'язку називають водневим. Вода в клітині перебуває у двох формах: вільній та зв'язаній. Вільна вода становить 96 % усієї води в клітині та використовується переважно як розчинник. Зв'язана вода, на частку якої припадає приблизно 4 % усієї води клітини, неміцно з'єднана з білками водневими зв'язками.

Усі речовини клітини поділяються на дві групи: гідрофільні («ті, що люблять воду») та гідрофобні («ті, що бояться води») (від грец. hydro — вода, phileo — любити, phobos — боязнь).

До гідрофільних належать речовини, які мають високу розчинність у воді. Це солі, цукри, амінокислоти. Гідрофобні речовини, навпаки, у воді практично нерозчинні. До них належать, наприклад, жири. А існують речовини, яким притаманні гідрофільно-гідрофобні, або амфіфільні, властивості. Амфіфільність — це властивість молекул речовин, яка полягає у тому, що одна їх частина є гідрофільною, а друга — гідрофобною. До амфіфільних речовин належать, наприклад, фосфоліпіди. Білки також мають амфіфільні властивості.

       
 
 
   


 

Малюнок 14.Вода в крові людини.Малюнок15.Вода в харчуванні людини.

       
 
 
   


Завдяки яким властивостям вода може виконувати численні функції в живих організмах:

1. Вода —найкращий розчинник із відомих рідин. У ній розчиняються всі необхідні живому організмові сполуки (органічні та мінеральні речовини, гази). Всі речовини поділяються на такі, що здатні добре розчинятися у воді — гідрофільні (від грец. гідро — вода, філіа — дружба) або полярні, та нерозчинні у воді —гідрофобні(від грец. фобос — страх) або неполярні.

2. До гідрофільних сполук багатокристалічних солей належить, наприклад кухонна сіль (NаСІ). Протилежні електричні заряди молекули води притягують іони Na і СІ- , витягуючи їх із кристалічної решітки. До розчинних у воді речовин належать кислоти, луги, спирти, аміни, вуглеводи, білки та ін.

3. Гідрофобні речовини (майже всі ліпіди, деякі білки) у воді не розчиняються і тому можуть розділяти окремі ділянки всередині клітини (компартменти) або цілі клітини.

4. Вода має високу теплопровідність. У цьому її виняткове значення при розподілі тепла по організму під час екзотермічних процесів. Завдяки цьому температура всього тіла теплокровних тварин практично однакова.

5. Вода має високу температуру кипіння. Ця властивість робить можливим існування живих організмів у земних умовах (температура на поверхні Землі рідко досягає 100°С).

6. Воді властива велика теплота випаровування:випаровуючись, вона охолоджує тіло, з якого випаровується. Наприклад, у тварин (потовиділення, теплова задишка) та рослин (транспірація).

7. Вода має максимальну густину при4°С. Тому тверда вода (лід) легша від рідкої, що має життєво важливе значення для організмів, які зимують у водоймищах.

8. Вода має великий поверхневий натяг.Ця властивість забезпечує, зокрема, збереження форми живих клітин, можливість існування деяких організмів на водній поверхні (ряска, водомірки та ін.). Малюнок 16.

9. Вода визначає фізичні властивості клітин-об’єм і внутрішньоклітинний тиск (тургор)

На основі перелічених властивостей можна назвати біологічні функції води:

транспортну;

механічну, тобто сприяє збереженню внутрішнього тиску та форми клітин;

метаболічну — як субстрат при синтезі та розпаді біологічних речовин;

електронодонорну — як джерело електронів при фотосинтезі

  1. Мінеральні солі. Їх біологічна роль

До неорганічних речовин клітини, крім води, належать також солі. Солі неорганічних речовин мають важливе значення для підтримання життєдіяльності клітини і організму в цілому. В організмі вони перебувають в іонному стані, або у вигляді твердих сполук. Іони утворені катіонами металів К+, Na+, Са2+,Мg2+ і аніонами кислот (соляної -НСl сірчаної - H2SO4, фосфорної —H3PO4- i вугільної — Н2 СО3).Концентрації катіонів та аніонів у клітині і у її життєвому середовищі, як правило, дуже відрізняється. Різниця між кількістю іонів на поверхні та всередині клітини забезпечує виникнення нервового та м’язевого збудження,,перенесення речовин через мембрану., перетворення енергії.Різна концентрація іонів калію та натрію зовні й всередині клітини призводить до появи різниці електричних потенціалів на зовнішній і внутрішній поверхнях плазматичних мембран, що зумовлює передачу збудження по нервах або у м'язах, а також забезпечує транспорт речовин у клітину.Іони кальцію і магнію виконують регуляторну функцію, активують багато ферментів. Сполуки кальцію і фосфору відкладаються у кістках, надаючи їм міцності. Сполуки кальцію входять до складу черепашок молюсків і форамініфер, панцирів раків тощо.

У деяких найпростіших (радіолярій) внутрішньоклітинний скелет побудований із двооксиду кремнію. Збільшення вмісту іонів калію спричиняє токсичний вплив на серцевий м яз.

Багато важливих функцій виконують неорганічні кислоти та їх солі. Соляна кислота створює кисле середовище у шлунку хребетних тварин і людини, забезпечуючи активність ферментів шлункового соку. Карбонатна кислота та її аніони формують бікарбонатну буферну систему Залишки ортофосфорної кислоти,приєднуючись до ряду білків клітини, змінюють їхню фізіологічну активність .Від вмісту солей залежить надходження води до клітини та буферні властивості клітин і тканин .Луги теж відіграють велику біологічну роль в роль,оскільки при дисоціації є джерелом йонів ОН та йонів металів. Загальний вміст неорганічних речовин у клітині варіює, в межах від одного до кількох відсотків.

  1. Біологічна роль кисню

Кисень є окисником поживних речовин у процесі дихання тварин .рослин , грибів ,деяких бактерій ,під час якого виділяється енергія Але є такі види організмів(анаероби) ,що можуть існувати у безкисневих умовах і утворюють енергію за рахунок бродіння (група прокаріотів деякі найпростіші та більшість гельмінтів). Кисень може бути шкідливим для живого організму,якщо він є окисником ДНК та інших компонентів клітини ,тому деякі клітини мають систему захисту від дії кисню. Аеробні організми, або аероби (від грец. aer — повітря і bios — життя), — це організми, здатні жити й розвиватися лише за наявності в середовищі вільного кисню, який вони використовують як окисник. До аеробних організмів належать усі рослини, більшість найпростіших і багатоклітинних тварин, майже всі гриби, частина бактерій, тобто переважна більшість відомих видів живих істот .


Малюнок17.Аеробні організми

 

Таблиця 5.Біологічне значення деяких елементів

Елемент , йон Кількість у клітині в % Біологічне значення
Са 0.04-2,0 У тварин входить до складу кісток , зубів, бере участь у зсіданні крові .У рослин входить до складу оболонки клітини
P 0,20-1,00 Входить до складу АТФ , ферментів ,кісткової тканини , зубів , нуклеїнових кислот
Fe 0,01-0,015 Входить до складу гемоглобіну крові ,рогівки очей,бере участь в утворенні хлорофілу
І 0,0001   Входить до складу гормонів щитоподібної залози,бере участь в обміні речовин .
F 0,0001   Входить до складу емалі зубів
Na 0,02-0,03 Забезпечує проведення нервових імпульсів ,стимулює синтез гормонів , регулює осмотичний тиск у клітині .
Cu 0,0002 Бере участь у процесах творення крові , фотосинтезу.
К 0,15-0.4 Бере участь в процесі фотосинтезу ,Забезпечує транспорт речовин у клітину . проведення нервових імпульсів .

Запитання для контролю:

1..Що вивчає наука біохімія ?

2.Які хімічні елементи входять до складу живих організмів ?

3.Які біологічні функції виконує вода ?

4.У якому стані містяться в клітині солі ? Яка їх роль ?

5.Назвіть іони неорганічних сполук в клітині .

6.Які живі організми використовують високий поверхневий натяг води?

7.Яку роль відіграє кисень в живих організмах?

8.Які аніони й катіони мають найбільше значення для клітин?

9.Які живі організми використовують високий поверхневий натяг води?

10.Як підвищення йонів Калію впливає на роботу м ’яза серця?

Тема 2 ОРГАНІЧНІ РЕЧОВИНИ

Малі органічні молекули

Вуглеводи

Назва "вуглеводи" походить від того, що більшість речовин цього класу є сполуками вуглецю та води і відповідають формулі (СН,О)п, де п дорівнює 3 або більше.У біосфері вуглеводів більше, ніж усіх органічних сполук в сукупності. У рослинному світі на них припадає 80 - 90% всієї маси рослин. У тваринних організмах вміст вуглеводів становить близько 2% маси тіла, але значення цих речовин досить велике. У клітинах печінки і м’язів вміст вуглеводів до 5%

Вуглеводи — продукти, які під впливом енергії сонячного світла утворюються у зеленій рослині з СО, і Н О і дають початок іншим органічним сполукам. Вуглеводи називають також –цукрами.

Функції вуглеводів

v Енергетична. Окислюючись у процесі клітинного дихання, вуглеводи вивіль­няють закладену в них енергію, забезпечуючи значну частину енергетичної потреби організму.

v Пластична. Вуглеводи беруть участь у синтезі багатьох найважливіших для організму речовин: нуклеїнових кислот, амінокислот, ліпідів.

v Захисна. Вуглеводи — основні компоненти оболонок рослинних клітин, вони беруть участь також у побудові зовнішнього скелета членистоногих.

v Опорна. Целюлоза та інші полісахариди оболонок рослинних клітин не тільки захищають клітину від зовнішніх впливів, а й утворюють міцний стовбур (стебло) рослини.

Ліпіди

Функції ліпідів

v Енергетична. При повному розщепленні 1 г жирів до СО2 і Н2О виділяється 38,9 кДж енергії, тобто в 2 рази більше, ніж при розщепленні такої ж кількості вуглеводів або білків.

v Джерело води. З 1 кг жиру в результаті його окиснення утворюються майже 1,1 кг води. Саме завдяки запасам жиру деякі тварини (верблюди в пустелі, бабаки та ведмеді під час сплячки) протягом досить тривалого часу обходяться без води. Необхідну для життєдіяльності воду ці тварини дістають у результаті окиснення жиру.

v Будівельна (структурна). Жири складають основу біологічних мембран, входять до складу нервових волокон тощо.

v Запасаюча функція . Жири є своєрідними »енергетичними консервами»Жировими депо можуть бути і крапля жиру всередині клітини і «жирове тіло« у комах і підшкірна клітковина у людини.

Полісахариди .

Основна маса вуглеводів, що трапляються у природі - полісахариди. Ці сполуки відіграють головним чином роль резерву їжі та енергії. Крохмаль, полімер глюкози, синтезується в клітинах рослин і відкладається в насінні, бульбах у вигляді зерен. Крохмаль знаходить широке застосування у медицині та у багатьох галузях промисловості. У промислових масштабах його одержують із бульб картоплі та зерен кукурудзи. В клітинних стінках рослин міститься целюлоза - міцний, волокнистий, нерозчинний у воді полісахарид. Молекула целюлози складається із залишків молекули β-глюкози,а крохмаль складається із залишків молекул α-глюкози. Переважно з целюлози складаються деревина, корок, бавовна.

Глікоген —-головний енергетичний та вуглеводний резерв людини і тварин. Особливо великий його вміст у печінці (до 10%) та у м'язах (до 4%). Трапляється він у грибах та мікроорганізмах. Глікоген також є полімером глюкози, але з більш розгалуженим ланцюгом. Є постачальником глюкози в кров. За структурою нагадує крохмаль, але є сильніше розгалуженим. Молекула глікогену складається приблизно із 30 000 залишків глюкози

Серед полісахаридів відомий також хітин. Він входить до складу клітинних стінок грибів і деяких зелених водоростей, а також кутикули членистоногих.


Малюнок 21.Хітин в кутикулі членистоногих.


2.Білки, їхня будова, склад та властивості

а)Білки — найважливіший структурний матеріал клітини

Білки — найважливіша складова клітини будь-якого організму. У тваринній клітині вони становлять 40 - 50% її сухої маси, а в

© 2013 wikipage.com.ua - Дякуємо за посилання на wikipage.com.ua | Контакти