1 Substanțe organice și anorganice
I. Compuşi anorganici.
1. Apa, proprietățile și semnificația ei pentru procesele biologice.
Apa este un solvent universal. Are o capacitate termica mare si in acelasi timp o conductivitate termica ridicata pentru lichide. Aceste proprietăți fac din apa un lichid ideal pentru menținerea echilibrului termic al organismului.
Datorită polarității moleculelor sale, apa acționează ca un stabilizator al structurii.
Apa este o sursă de oxigen și hidrogen, este principalul mediu în care au loc reacții biochimice și chimice, cel mai important reactiv și produs al reacțiilor biochimice.
Apa se caracterizează prin transparență completă în partea vizibilă a spectrului, care este importantă pentru procesul de fotosinteză, transpirație.
Apa practic nu se comprimă, ceea ce este foarte important pentru a da formă organelor, creând turgor și asigură o anumită poziție a organelor și părților corpului în spațiu.
Datorită apei, este posibilă desfășurarea reacțiilor osmotice în celulele vii.
Apa este principalul vehicul de mișcare a substanțelor în organism (circulația sângelui, curenții ascendenți și descendenți de soluții prin corpul unei plante etc.).
2. Minerale.
În compoziția organismelor vii, 80 de elemente ale sistemului periodic au fost găsite prin metode moderne de analiză chimică. În funcție de compoziția lor cantitativă, acestea sunt împărțite în trei grupuri principale.
Macronutrienții alcătuiesc cea mai mare parte a compușilor organici și anorganici, concentrația acestora variază de la 60% la 0,001% din greutatea corporală (oxigen, hidrogen, carbon, azot, sulf, magneziu, potasiu, sodiu, fier etc.).
Oligoelemente - în principal ioni de metale grele. Conținut în organisme în cantitate de 0,001% - 0,000001% (mangan, bor, cupru, molibden, zinc, iod, brom).
Concentrația de ultramicroelemente nu depășește 0,000001%. Rolul lor fiziologic în organisme nu a fost încă pe deplin elucidat. Acest grup include uraniu, radiu, aur, mercur, cesiu, seleniu și multe alte elemente rare.
Cea mai mare parte a țesuturilor organismelor vii care locuiesc pe Pământ sunt elemente organogenice: oxigen, carbon, hidrogen și azot, din care sunt formați în principal compuși organici - proteine, grăsimi, carbohidrați.
II. Rolul și funcția elementelor individuale.
Azotul din plantele autotrofe este produsul inițial al metabolismului azotului și proteinelor. Atomii de azot fac parte din multe alte compuși non-proteici, dar cei mai importanți compuși: pigmenți (clorofilă, hemoglobină), acizi nucleici, vitamine.
Fosforul se găsește în mulți compuși vitali. Fosforul face parte din AMP, ADP, ATP, nucleotide, zaharide fosforilate și unele enzime. Multe organisme conțin fosfor sub formă minerală (fosfați solubili ai sevei celulare, fosfați ai țesutului osos).
După moartea organismelor, compușii fosforului sunt mineralizați. Datorită secrețiilor rădăcinilor, activitatea bacteriilor din sol, fosfații sunt dizolvați, ceea ce face posibilă asimilarea fosforului de către organismele vegetale și apoi animale.
Sulful este implicat în construcția aminoacizilor care conțin sulf (cistina, cisteină), face parte din vitamina B1 și din unele enzime. Sulful și compușii săi sunt deosebit de importanți pentru bacteriile chemosintetice. Compușii cu sulf se formează în ficat ca produse ale dezinfectării substanțelor toxice.
Potasiul este conținut în celule doar sub formă de ioni. Datorită potasiului, citoplasma are anumite proprietăți coloidale; potasiul activează enzimele sintezei proteinelor, determină ritmul normal al activității cardiace, participă la generarea potențialelor bioelectrice, la procesele de fotosinteză.
Sodiul (conținut sub formă ionică) reprezintă o parte semnificativă a mineralelor din sânge și, prin urmare, joacă un rol important în reglarea metabolismului apei în organism. Ionii de sodiu contribuie la polarizarea membranei celulare; ritmul normal al activității cardiace depinde de prezența în mediul nutritiv în cantitatea necesară de săruri de sodiu, potasiu și calciu.
Calciul în stare ionică este un antagonist al potasiului. Face parte din structurile membranei, sub formă de săruri ale substanțelor pectinice, lipește celulele vegetale. În celulele vegetale, se găsește adesea sub formă de cristale simple, în formă de ac sau acre de oxalat de calciu.
Magneziul este conținut în celule într-un anumit raport cu calciul. Face parte din molecula de clorofilă, activează metabolismul energetic și sinteza ADN-ului.
Fierul este o parte integrantă a moleculei de hemoglobină. Participă la biosinteza clorofilei, prin urmare, cu o lipsă de fier în sol, cloroza se dezvoltă în plante. Rolul principal al fierului este participarea la procesele de respirație, fotosinteză prin transferul de electroni în compoziția enzimelor oxidative - catalaza, ferredoxină. O anumită rezervă de fier în corpul animalelor și al oamenilor este stocată în feritina, o proteină care conține gel, conținută în ficat și splină.
Cuprul se găsește la animale și plante, unde joacă un rol important. Cuprul face parte din unele enzime (oxidaze). S-a stabilit valoarea cuprului pentru procesele de hematopoieză, sinteza hemoglobinei și citocromilor.
În fiecare zi, 2 mg de cupru intră în corpul uman cu alimente. La plante, cuprul face parte din multe enzime care sunt implicate în reacțiile întunecate ale fotosintezei și altor biosinteze. Anemia, pierderea poftei de mâncare și bolile de inimă sunt observate la animalele cu deficit de cupru.
Manganul este un microelement, cu o cantitate insuficientă din care cloroza apare la plante. Manganul joacă, de asemenea, un rol important în procesele de reducere a nitraților din plante.
Zincul face parte din unele enzime care activează descompunerea acidului carbonic.
Borul afectează procesele de creștere, în special ale organismelor vegetale. În absența acestui microelement în sol, țesuturile conductoare, florile și ovarele mor la plante.
Recent, microelementele sunt utilizate pe scară largă în cultivarea plantelor (tratamentul semințelor înainte de însămânțare), în creșterea animalelor (aditivi cu microelemente pentru furaj).
Alte componente anorganice ale celulei sunt cel mai adesea sub formă de săruri disociate în ioni în soluție, sau în stare nedizolvată (săruri de fosfor ale țesutului osos, cochilii calcaroase sau siliconice ale bureților, corali, diatomee etc.).
III. Compusi organici.
Carbohidrați (zaharide). Moleculele acestor substanțe sunt construite din doar trei elemente - carbon, oxigen și hidrogen. Carbonul este principala sursă de energie pentru organismele vii. În plus, oferă organismelor compuși care sunt utilizați ulterior pentru a sintetiza alți compuși.
Cei mai faimoși și răspândiți carbohidrați sunt mono- și dizaharidele dizolvate în apă. Se cristalizează și au gust dulce.
Monozaharidele (monozele) sunt compuși care nu pot fi hidrolizați. Zaharidele pot polimeriza, formând compuși cu greutate moleculară mai mare - di-, tri- și polizaharide.
Oligozaharide. Moleculele acestor compuși sunt construite din 2 până la 4 molecule de monozaharide. Acești compuși se pot cristaliza, de asemenea, sunt ușor solubili în apă, au gust dulce și au o greutate moleculară constantă. Un exemplu de oligozaharide pot fi dizaharidele zaharoză, maltoză, lactoză, stahioză tetrazaharidă etc.
Polizaharidele (poliozele) sunt compuși insolubili în apă (formează o soluție coloidală) care nu au gust dulce. Ca și grupul anterior de carbohidrați, pot fi hidrolizați (arabani, xilani, amidon, glicogen). Funcția principală a acestor compuși este de a lega, adera celulele țesutului conjunctiv și de a proteja celulele de factorii adversi.
Lipidele sunt un grup de compuși care se găsesc în toate celulele vii, sunt insolubile în apă. Unitățile structurale ale moleculelor de lipide pot fi fie lanțuri simple de hidrocarburi, fie reziduuri ale moleculelor ciclice complexe.
În funcție de natura chimică, lipidele sunt împărțite în grăsimi și lipoide.
Grăsimile (trigliceride, grăsimi neutre) reprezintă grupul principal de lipide. Sunt esteri ai alcoolului trihidroxilic al glicerolului și acizilor grași sau un amestec de acizi grași liberi și trigliceride.
Acizii grași liberi se găsesc și în celulele vii: palmitic, stearic, ricinic.
Lipoizii sunt substanțe grase. Ele sunt de mare importanță, deoarece, datorită structurii lor, formează straturi moleculare clar orientate, iar aranjarea ordonată a capetelor hidrofile și hidrofobe ale moleculelor are o importanță primordială pentru formarea structurilor membranare cu permeabilitate selectivă.
Enzime. Aceștia sunt catalizatori biologici de natură proteică care pot accelera reacțiile biochimice. Enzimele nu sunt distruse în procesul de transformări biochimice, prin urmare, o cantitate relativ mică din ele catalizează reacțiile unei cantități mari de substanță. Diferența caracteristică dintre enzime și catalizatorii chimici este capacitatea lor de a accelera reacțiile în condiții normale.
Prin natura lor chimică, enzimele sunt împărțite în două grupe - cu o singură componentă (constă doar din proteine, activitatea lor se datorează centrului activ - un grup specific de aminoacizi într-o moleculă de proteină (pepsină, tripsină)) și cu două componente. (constând dintr-o proteină (apoenzimă - un purtător de proteine) și o componentă proteică ( coenzimă), iar natura chimică a coenzimelor este diferită, deoarece acestea pot consta din organice (multe vitamine, NAD, NADP) sau anorganice (atomi de metal: fier , magneziu, zinc)).
Funcția enzimelor este de a reduce energia de activare, adică. în reducerea nivelului de energie necesar pentru a conferi reactivitate moleculei.
Clasificarea modernă a enzimelor se bazează pe tipurile de reacții chimice pe care le catalizează. Enzimele hidrolaze accelerează reacția de scindare a compușilor complecși în monomeri (amilaza (hidrolizează amidonul), celulaza (descompune celuloza în monozaharide), protează (hidrolizează proteinele în aminoacizi)).
Enzimele oxidoreductazei catalizează reacțiile redox.
Transferazele transferă aldehidă, cetonă și grupări azotate de la o moleculă la alta.
Liazele despart radicalii individuali pentru a forma legături duble sau catalizează adăugarea de grupări la legăturile duble.
Izomerazele efectuează izomerizarea.
Ligazele catalizează reacțiile de unire a două molecule folosind energia ATP sau a altui triopasfat.
Pigmentii sunt compuși colorați naturali cu greutate moleculară mare. Dintre câteva sute de compuși de acest tip, cei mai importanți sunt metaloporfirina și pigmenții de flavină.
Metaloporfirina, care conține un atom de magneziu, formează baza unei molecule de pigmenți de plante verzi - clorofilele. Dacă un atom de fier stă în locul magneziului, atunci o astfel de metaloporfirină se numește hem.
Compoziția hemoglobinei eritrocitelor din sângele uman, toate celelalte vertebrate și unele nevertebrate include oxid de fier, care dă sângelui o culoare roșie. Hemeritrina dă sângelui o culoare roz (unii viermi poliheți). Clorocruorina colorează cu verde sângele și lichidul tisular.
Cei mai des întâlniți pigmenți ai sângelui respirator sunt hemoglobina și hemocianina (pigmentul respirator al crustaceelor superioare, arahnidelor, unor moluște de caracatiță).
Cromoproteinele includ, de asemenea, citocromi, catalaza, peroxidaza, mioglobina (conținută în mușchi și creează un aport de oxigen, care permite mamiferelor marine să rămână sub apă pentru o perioadă lungă de timp).
Compusi organici.
Substanțele organice sunt componente importante și necesare ale celulei, sunt furnizorii de energie, fără de care manifestarea oricărei forme de activitate vitală este imposibilă; ele formează structurile celulei.
Proteinele sunt polimeri ai aminoacizilor.
Există 20 de aminoacizi independenți care alcătuiesc proteinele.
Funcții proteice:
Constructie
catalitic
Semnal
Energie
De protecţie
Motor
Transport
Proteinele sunt o parte esențială a tuturor celulelor. În viața tuturor organismelor, proteinele sunt de o importanță capitală. Proteina conține carbon, hidrogen, azot, unele proteine conțin și sulf. Aminoacizii joacă rolul monomerilor în proteine. Fiecare aminoacid are o grupare carboxil (-COOH) și o grupare amino (-NH2). Prezența grupărilor acide și bazice într-o moleculă determină reactivitatea lor ridicată. Între aminoacizii legați se formează o legătură, numită legătură peptidică, iar compusul rezultat al mai multor aminoacizi se numește peptidă. Un compus dintr-un număr mare de aminoacizi se numește polipeptidă. În proteine, există 20 de aminoacizi care diferă între ei în structura lor. Diferite proteine se formează prin combinarea aminoacizilor în secvențe diferite. Varietatea uriașă a viețuitoarelor este determinată în mare măsură de diferențele în compoziția proteinelor lor.
În structura moleculelor de proteine, se disting patru niveluri de organizare:
Structura primară este un lanț polipeptidic de aminoacizi legați într-o secvență specifică prin legături peptidice covalente (puternice).
Structura secundară este un lanț polipeptidic răsucit în spirală. În ea, legăturile de hidrogen slab puternice apar între buclele adiacente. Împreună, ele oferă o structură destul de puternică.
Structura terțiară este o bizară, dar pentru fiecare proteină, o configurație specifică - o globulă. Este ținut împreună prin legături hidrofobe slab puternice sau forțe de coeziune între radicalii nepolari, care se găsesc în mulți aminoacizi. Datorită abundenței lor, ele asigură o stabilitate suficientă a macromoleculei proteice și mobilitatea acesteia. Structura terțiară a proteinelor este susținută și de legături covalente S-S care iau naștere între radicalii aminoacidului care conține sulf, cisteina, aflați la distanță unul de celălalt.
Datorită combinației mai multor molecule de proteine, se formează o structură cuaternară. Dacă lanțurile peptidice sunt pliate sub formă de spirală, atunci astfel de proteine se numesc globulare. Când lanțurile polipeptidice sunt pliate în mănunchiuri de filamente, ele se numesc proteine fibrilare.
Încălcarea structurii naturale a unei proteine se numește denaturare. Poate fi cauzată de căldură, substanțe chimice, radiații etc. Denaturarea poate fi reversibilă (încălcarea parțială a structurii cuaternare) și ireversibilă (distrugerea tuturor structurilor).
Funcții proteice:
1.catalitic (enzimatic) - descompunerea nutrienților în tractul digestiv, fixarea carbonului în timpul fotosintezei, participarea la reacțiile de sinteză a matricei;
2. transport - transportul ionilor prin membranele celulare, transportul oxigenului si dioxidului de carbon de catre hemoglobina, transportul acizilor grasi prin albumina serica;
3. protector - anticorpi care asigură apărarea imunitară a organismului; fibrinogenul și fibrina protejează organismul de pierderea de sânge;
4. structurale - cheratina părului și unghiilor, colagenul cartilajului, tendoanelor, țesutului conjunctiv;
5. proteine contractile - contractile ale muschilor: actina si miozina;
6. receptor - un exemplu este fitocromul - o proteina sensibila la lumina care regleaza reactia fotoperiodica la plante, si opsina - o componenta a rodopsinei, un pigment care se gaseste in celulele retinei.
1A. Organisme care formează materie organică din anorganice:
1.heterotrofe
2.autotrofe
2A. În faza întunecată a fotosintezei, se întâmplă următoarele:
1.Formarea ATP
2.Formarea NADPH
3.emisia de oxigen
4.formarea carbohidraților
3A. În timpul fotosintezei, se formează oxigen, care este eliberat în timpul descompunerii moleculelor:
1.dioxid de carbon
2.glucoza
4.dioxid de carbon și apă
4A. Ca rezultat al fotosintezei, transformarea energiei luminoase în:
1.energie electrică
2.energia chimică a compuşilor organici
3.energie termică
4.energia chimică a compuşilor anorganici
5A. Fotoliza apei în organismele vii are loc în procesul:
1.respiratie
2.fotosinteză
3.fermentare
4.chimosinteză
6A. Produșii finali ai oxidării materiei organice din celulă sunt:
1.ADP și apă
2.amoniac și dioxid de carbon
3.apă și dioxid de carbon
1.proteină la aminoacizi
2.amidon la glucoză
3.ADN la nucleotide
8A. Enzimele asigură glicoliză:
2.citoplasmă
3.mitocondrii
4.plastid
9A. În timpul glicolizei, un mol de glucoză se depozitează sub formă de ATP:
10A Trei moli de glucoză au suferit oxidare completă în celula animalului, în timp ce dioxidul de carbon a fost eliberat:
11A. În procesul de chimiosinteză, organismele transformă energia legăturilor chimice:
1.lipide
2.polizaharide
4.substante anorganice
12A. Fiecare moleculă de proteină din ADN corespunde cu:
1.triplet
4.nucleotide
13A Codul genetic este comun tuturor organismelor vii, această proprietate:
1.continuitate
2. Redundanță
3.universalitate
4.specificitatea
14A. În codul genetic, un triplet corespunde unui singur aminoacid, prin aceasta se manifestă:
1.continuitate
2. Redundanță
3.universalitate
4.specificitatea
15A. Dacă compoziția nucleotidică a ADN-ului este ATT-GCG-TAT, atunci compoziția nucleotidică a i-ARN este:
1.TAA-TsGC-UTA
2.TAA-GCG-UTU
3.UAA-TsGTs-AUA
4.УАА-ЦГЦ-АТА
1.agentul cauzal al tuberculozei
2.amanita
4.bacteriofag
17A. Antibiotic:
1.Suprimă sinteza proteică a agentului cauzal al bolii
4.este o proteină protectoare din sânge
18A. Regiunea moleculei de ADN din care are loc transcripția are 30.000 de nucleotide (ambele catene). Pentru transcriere veți avea nevoie de:
1.intotdeauna singur
2.intotdeauna doi
3.intotdeauna trei
20A. Regiunea m-ARN, din care are loc translația, conține 153 de nucleotide, în această regiune polipeptida este codificată din:
1.153 aminoacizi
2,51 aminoacizi
3,49 aminoacizi
4.459 aminoacizi
B1 Stabiliți o corespondență între caracteristica și tipul de metabolism în celulă:
B. Moleculele de ADN sunt dublate
1) schimb plastic
2) schimbul de energie
ÎN 2. Stabiliți o corespondență între caracteristica și faza procesului de fotosinteză:
B. folosește energia ATP
G. are loc fotoliza apei
1) lumina
2) întuneric
LA 3. Etapa oxigenului a metabolismului energetic este caracterizată prin:
A. prin sinteza energiei sub formă de ATP
B. defalcarea glucozei
G. scindarea moleculelor de grăsime
Formarea dioxidului de carbon
E. Exercițiu în citoplasmă
LA 4. Construiți o secvență de reacții de biosinteză a proteinelor scriind numerele în ordinea necesară:
1) eliminarea informațiilor din ADN
4) furnizarea de i-ARN la ribozomi
OPȚIUNEA 2
1A. Organisme care formează materie organică numai din organic:
1.heterotrofe
2.autotrofe
3.chimiotrofe
4.mixotrofe
2A. În timpul fazei de lumină a fotosintezei, apar următoarele:
1.Formarea ATP
2.formarea glucozei
3.emisia de dioxid de carbon
4.formarea carbohidraților
3A. În timpul fotosintezei, se formează oxigen, care este eliberat în acest proces:
1.biosinteza proteinelor
2.fotoliza
3.excitarea moleculei de clorofilă
4.compuși dioxid de carbon și apă
4A. Ca rezultat al fotosintezei, energia luminii este transformată în:
1.energie termică
2.energia chimică a compuşilor anorganici
3.energie electrică energie termică
4.energia chimică a compuşilor organici
5A. Respirația anaerobilor din organismele vii are loc în procesul:
1.oxidarea oxigenului
2.fotosinteză
3.fermentare
4.chimosinteză
6A. Produșii finali ai oxidării carbohidraților în celulă sunt:
1.ADP și apă
2.amoniac și dioxid de carbon
3.apă și dioxid de carbon
4.amoniac, dioxid de carbon și apă
7A. În etapa pregătitoare a defalcării carbohidraților, are loc hidroliza:
1.celuloză la glucoză
2.proteine la aminoacizi
3.ADN la nucleotide
4.grasimi la glicerol si acizi carboxilici
8A. Enzimele asigură oxidarea oxigenului:
1.tractul digestiv si lizozomi
2.citoplasmă
3.mitocondrii
4.plastid
9A. În timpul glicolizei, 3 moli de glucoză se depozitează sub formă de ATP:
10A. Doi moli de glucoză au suferit oxidare completă în celula animalului, în timp ce dioxidul de carbon a fost eliberat:
11A. În procesul de chimiosinteză, organismele transformă energia de oxidare:
1.compuși ai sulfului
2.compuși organici
3.amidon
12A. O genă corespunde informațiilor despre o moleculă:
1.aminoacizi
2.amidon
4.nucleotide
13A Codul genetic este format din trei nucleotide, ceea ce înseamnă:
1.specific
2.excesiv
3.universal
4.triplet
14A. În codul genetic, un aminoacid corespunde la 2-6 tripleți, așa se manifestă:
1.continuitate
2. Redundanță
3.universalitate
4.specificitatea
15A. Dacă compoziția de nucleotide a ADN-ului este ATT-CGC-TAT, atunci compoziția de nucleotide a i-ARN:
1.TAA-TsGC-UTA
2.УАА-ГЦГ-АУА
3.UAA-TsGTs-AUA
4.УАА-ЦГЦ-АТА
16A. Sinteza proteinelor nu are loc pe proprii ribozomi în:
1.virusul mozaicului tutunului
2.drosophila
3. Furnici
4.vibrion holeric
17A. Antibiotic:
1.este o proteină protectoare din sânge
2.sintetizează proteine noi în organism
3.este un agent cauzal slăbit
4.Suprimă sinteza proteică a agentului cauzal al bolii
18A. Regiunea moleculei de ADN unde are loc replicarea are 30.000 de nucleotide (ambele catene). Replicarea necesită:
19A. Câți aminoacizi diferiți poate transporta un t-ARN:
1.intotdeauna singur
2.intotdeauna doi
3.intotdeauna trei
4. unii pot transporta unul, unii pot transporta mai multe.
20A. Regiunea ADN din care are loc transcripția conține 153 de nucleotide, în această regiune polipeptida este codificată din:
1.153 aminoacizi
2,51 aminoacizi
3,49 aminoacizi
4.459 aminoacizi
ÎN 1. Stabiliți o corespondență între caracteristica și faza procesului de fotosinteză:
O moleculă de dioxid de carbon formează glucoză
B. folosește energia ATP
B. molecula de clorofilă este excitată
G. are loc fotoliza apei
D. ATP se formează din molecule de ADP
1) lumina
2) întuneric
ÎN 2. Construiți o secvență de reacții de biosinteză a proteinelor scriind numerele în ordinea necesară:
1) transcriere pe ADN
2) recunoașterea de către anticodonul t-ARN a codonului său pe m-ARN
3) scindarea aminoacizilor din t-ARN
4) legătura i-ARN cu ribozomul
5) atașarea aminoacizilor la lanțul proteic.
LA 3. Etapa fără oxigen a metabolismului energetic este caracterizată prin:
A. prin sinteza energiei sub formă de ATP
B. Exercițiu în mitocondrii
B. defalcarea glucozei
G. scindarea moleculelor de grăsime
Prin formarea PVC-ului
E. Exercițiu în citoplasmă
B4. Stabiliți o corespondență între caracteristica și tipul de metabolism din celulă:
A., se realizează biosinteza proteinelor
B. fotosinteza în celulele vegetale
B. Moleculele de ADN sunt dublate
G. grăsimile sunt descompuse în glicerină și acizi grași
Produșii finali de schimb sunt dioxidul de carbon și apa
1) schimb plastic
2) schimbul de energie
RĂSPUNSURI: 1 OPȚIUNE
C3 - A, B, D
B4 - 1,4,2,5,3
RĂSPUNSURI: 2 OPȚIUNE
B2 - 1,4,2,5,3
27 august 2017După cum știți, toate substanțele pot fi împărțite în două mari categorii - minerale și organice. Pot fi citate un număr mare de exemple de substanțe anorganice, sau minerale: sare, sodă, potasiu. Dar ce tipuri de conexiuni se încadrează în a doua categorie? Substanțele organice sunt prezente în orice organism viu.
Veverițe
Proteinele sunt cel mai important exemplu de materie organică. Acestea includ azot, hidrogen și oxigen. Pe lângă acestea, uneori, în unele proteine se pot găsi și atomi de sulf.
Proteinele sunt unul dintre cei mai importanți compuși organici și se găsesc cel mai frecvent în natură. Spre deosebire de alți compuși, proteinele au unele trăsături caracteristice. Principala lor proprietate este greutatea moleculară uriașă. De exemplu, greutatea moleculară a unui atom de alcool este de 46, benzenul - 78 și hemoglobina - 152 000. În comparație cu moleculele altor substanțe, proteinele sunt adevărați giganți, care conțin mii de atomi. Ele sunt uneori numite macromolecule de către biologi.
Proteinele sunt cele mai complexe dintre toate structurile organice. Ei aparțin clasei polimerilor. Dacă te uiți la o moleculă de polimer la microscop, poți vedea că este un lanț format din structuri mai simple. Se numesc monomeri și se repetă de multe ori în polimeri.
Pe lângă proteine, există un număr mare de polimeri - cauciuc, celuloză și amidon obișnuit. De asemenea, o mulțime de polimeri sunt creați de mâinile omului - nailon, lavsan, polietilenă.
Formarea proteinelor
Cum se formează proteinele? Sunt un exemplu de substanțe organice, a căror compoziție în organismele vii este determinată de codul genetic. În sinteza lor, în majoritatea covârșitoare a cazurilor, se folosesc diverse combinații de 20 de aminoacizi.
De asemenea, noi aminoacizi pot fi formați deja atunci când proteina începe să funcționeze în celulă. Cu toate acestea, în el se găsesc doar aminoacizi alfa. Structura primară a substanței descrise este determinată de secvența reziduurilor de aminoacizi. Și în cele mai multe cazuri, lanțul polipeptidic, în timpul formării unei proteine, este răsucit într-o spirală, ale cărei spire sunt situate aproape una de alta. Ca urmare a formării compușilor cu hidrogen, are o structură destul de puternică.
Videoclipuri similare
Grasimi
Grăsimile sunt un alt exemplu de materie organică. Multe tipuri de grăsimi sunt cunoscute omului: unt, uleiuri de vită și pește, uleiuri vegetale. În cantități mari, grăsimile se formează în semințele plantelor. Dacă puneți sămânța de floarea soarelui decojită pe o foaie de hârtie și apăsați în jos, atunci va rămâne o pată uleioasă pe foaie.
Carbohidrați
Carbohidrații nu sunt mai puțin importanți în natură. Se găsesc în toate organele plantelor. Clasa de carbohidrați include zahăr, amidon și fibre. Tuberculii de cartofi și fructele de banane sunt bogate în ele. Este foarte ușor de detectat amidonul în cartofi. Când reacţionează cu iodul, acest carbohidrat devine albastru. Poți să te asiguri de asta dacă picăzi puțin iod pe o bucată de cartof.
De asemenea, zahărul este ușor de găsit - toate au gust dulce. Mulți carbohidrați din această clasă se găsesc în fructele de struguri, pepeni verzi, pepeni și meri. Sunt exemple de substanțe organice care sunt produse și în condiții artificiale. De exemplu, zahărul este extras din trestia de zahăr.
Cum se formează carbohidrații în natură? Cel mai simplu exemplu este procesul de fotosinteză. Carbohidrații sunt substanțe organice care conțin un lanț de mai mulți atomi de carbon. Acestea includ, de asemenea, mai multe grupări hidroxil. În procesul de fotosinteză, zahărul anorganic se formează din monoxid de carbon și sulf.
Celuloză
Fibrele sunt un alt exemplu de materie organică. Cel mai mult este conținut în semințele de bumbac, precum și în tulpinile plantelor și frunzele acestora. Fibra este formată din polimeri liniari, greutatea sa moleculară variază de la 500 mii la 2 milioane.
În forma sa pură, este o substanță inodoră, fără gust și incoloră. Este folosit la fabricarea foliei fotografice, celofan, explozivi. În corpul uman, fibrele nu sunt absorbite, dar sunt o parte necesară a dietei, deoarece stimulează stomacul și intestinele.
Substante organice si anorganice
Există multe exemple de formare a substanțelor organice și anorganice. Acestea din urmă provin întotdeauna din minerale - corpuri naturale neînsuflețite care se formează în adâncurile pământului. De asemenea, fac parte din diferite roci.
În condiții naturale, substanțele anorganice se formează în procesul de distrugere a mineralelor sau a substanțelor organice. Pe de altă parte, substanțele organice se formează în mod constant din minerale. De exemplu, plantele absorb apa cu compuși dizolvați în ea, care ulterior trec de la o categorie la alta. Organismele vii folosesc în principal substanțe organice pentru alimentație.
Motive pentru diversitate
Adesea, școlarii sau elevii trebuie să răspundă la întrebarea care sunt motivele diversității substanțelor organice. Principalul factor este că atomii de carbon sunt legați între ei folosind două tipuri de legături - simple și multiple. De asemenea, pot forma lanțuri. Un alt motiv este varietatea diferitelor elemente chimice care alcătuiesc materia organică. În plus, diversitatea se datorează alotropiei - fenomenul existenței aceluiași element în compuși diferiți.
Cum se formează substanțele anorganice? Substanțele organice naturale și sintetice și exemplele lor sunt studiate atât în liceu, cât și în instituții de învățământ superior de specialitate. Formarea substanțelor anorganice nu este la fel de complexă precum formarea proteinelor sau a carbohidraților. De exemplu, din timpuri imemoriale oamenii au extras sifon din lacurile de sifon. În 1791, chimistul Nicolas Leblanc a propus să-l sintetizeze în laborator folosind cretă, sare și acid sulfuric. Odată cunoscută tuturor astăzi, sifonul era un produs destul de scump. Pentru a efectua experimentul, a fost necesar să se calcineze sarea de masă împreună cu acid și apoi să se calcineze sulfatul rezultat împreună cu calcar și cărbune.
Un alt exemplu de substanțe anorganice este permanganatul de potasiu sau permanganatul de potasiu. Această substanță este obținută industrial. Procesul de formare constă în electroliza unei soluții de hidroxid de potasiu și a unui anod de mangan. În acest caz, anodul se dizolvă treptat cu formarea unei soluții violet - acesta este binecunoscutul permanganat de potasiu.
O celulă vie conține aceleași elemente chimice care fac parte din natura neînsuflețită. Din cele 104 elemente ale sistemului periodic al lui D.I.Mendeleev, 60 au fost găsite în celule.
Ele sunt împărțite în trei grupe:
- elementele principale sunt oxigenul, carbonul, hidrogenul și azotul (98% din compoziția celulei);
- elemente care alcătuiesc zecimi și sutimi de procent - potasiu, fosfor, sulf, magneziu, fier, clor, calciu, sodiu (1,9% în total);
- toate celelalte elemente prezente în cantități și mai mici sunt oligoelemente.
Compoziția moleculară a unei celule este complexă și eterogenă. Compuși separați - apa și sărurile minerale - se găsesc și în natura neînsuflețită; altele - compuși organici: carbohidrați, grăsimi, proteine, acizi nucleici etc. - sunt caracteristici doar organismelor vii.
SUBSTANȚE ANORGANICE
Apa reprezintă aproximativ 80% din masa celulară; în celulele tinere cu creștere rapidă - până la 95%, în cele bătrâne - 60%.
Rolul apei în celulă este mare.
Este principalul mediu și solvent, participă la majoritatea reacțiilor chimice, mișcarea substanțelor, termoreglarea, formarea structurilor celulare, determină volumul și elasticitatea celulei. Majoritatea substanțelor intră în organism și sunt îndepărtate din acesta în soluție apoasă. Rolul biologic al apei este determinat de specificul structurii sale: polaritatea moleculelor sale și capacitatea de a forma legături de hidrogen, datorită cărora apar complexe ale mai multor molecule de apă. Dacă energia de atracție între moleculele de apă este mai mică decât cea dintre moleculele de apă și substanță, se dizolvă în apă. Astfel de substanțe sunt numite hidrofile (din grecescul „hydro” - apă, „phylee” - iubesc). Acestea sunt multe săruri minerale, proteine, carbohidrați etc. Dacă energia de atracție dintre moleculele de apă este mai mare decât energia de atracție dintre moleculele de apă și o substanță, astfel de substanțe sunt insolubile (sau ușor solubile), se numesc hidrofobe (din grecescul „phobos” – frică) – grăsimi, lipide etc.
Sărurile minerale din soluțiile apoase ale celulei se disociază în cationi și anioni, oferind o cantitate stabilă de elemente chimice necesare și presiune osmotică. Dintre cationi, cei mai importanți sunt K+, Na+, Ca2+, Mg+. Concentrația cationilor individuali în celulă și în mediul extracelular nu este aceeași. Într-o celulă vie, concentrația de K este mare, Na + este scăzută, iar în plasma sanguină, dimpotrivă, există o concentrație mare de Na + și scăzută de K +. Acest lucru se datorează permeabilității selective a membranelor. Diferența de concentrație a ionilor din celulă și din mediu asigură curgerea apei din mediu în celulă și absorbția apei de către rădăcinile plantei. Lipsa anumitor elemente - Fe, P, Mg, Co, Zn - blocheaza formarea acizilor nucleici, hemoglobinei, proteinelor si a altor substante vitale si duce la boli grave. Anionii determină constanța mediului pH-celule (neutru și ușor alcalin). Dintre anioni, cei mai importanți sunt НРО 4 2-, Н 2 РО 4 -, Cl -, HCO 3 -
SUBSTANȚE ORGANICE
Substanțele organice din complex formează aproximativ 20-30% din compoziția celulară.
Carbohidrați- compuși organici, formați din carbon, hidrogen și oxigen. Ele sunt împărțite în simple - monozaharide (din grecescul "monos" - unul) și complexe - polizaharide (din grecescul "poli" - mult).
Monozaharide(formula lor generală este С n Н 2n О n) - substanțe incolore cu un gust dulce plăcut, ușor solubile în apă. Ele diferă prin numărul de atomi de carbon. Cele mai comune monozaharide sunt hexozele (cu 6 atomi de C): glucoza, fructoza (se gaseste in fructe, miere, sange) si galactoza (se gaseste in lapte). Dintre pentoze (cu 5 atomi de C), riboza și deoxiriboza, care fac parte din acizii nucleici și ATP, sunt cele mai comune.
Polizaharide se referă la polimeri - compuși în care același monomer se repetă de multe ori. Monomerii polizaharidelor sunt monozaharide. Polizaharidele sunt solubile în apă și multe au un gust dulce. Dintre acestea, cele mai simple sunt dizaharidele, formate din două monozaharide. De exemplu, zaharoza este compusă din glucoză și fructoză; zahăr din lapte - din glucoză și galactoză. Odată cu creșterea numărului de monomeri, solubilitatea polizaharidelor scade. Dintre polizaharidele cu greutate moleculară mare, glicogenul este cel mai frecvent la animale, iar la plante - amidon și celuloză. Acesta din urmă este format din 150-200 de molecule de glucoză.
Carbohidrați- principala sursă de energie pentru toate formele de activitate celulară (mișcare, biosinteză, secreție etc.). Defalcând la cele mai simple produse CO 2 și H 2 O, 1 g de carbohidrați eliberează 17,6 kJ de energie. Carbohidrații îndeplinesc o funcție de construcție la plante (membranele lor sunt compuse din celuloză) și rolul de substanțe de rezervă (la plante - amidon, la animale - glicogen).
Lipidele sunt substanțe grase și grăsimi insolubile în apă, constând din glicerol și acizi grași cu greutate moleculară mare. Grăsimile animale se găsesc în lapte, carne, țesuturi subcutanate. La temperatura camerei, acestea sunt solide. În plante, grăsimile se găsesc în semințe, fructe și alte organe. Sunt lichide la temperatura camerei. Substanțele asemănătoare grăsimilor sunt similare ca structură chimică cu grăsimile. Există multe dintre ele în gălbenușul de ouă, celulele creierului și alte țesuturi.
Rolul lipidelor este determinat de funcția lor structurală. Membranele celulare sunt compuse din ele, care, datorită hidrofobicității lor, împiedică amestecarea conținutului celulei cu mediul. Lipidele îndeplinesc o funcție energetică. Descompunându-se în CO 2 și H 2 O, 1 g de grăsime eliberează 38,9 kJ de energie. Ei conduc căldura prost, acumulându-se în țesutul subcutanat (și în alte organe și țesuturi), îndeplinesc o funcție de protecție și rolul de substanțe de rezervă.
Veverițe- cel mai specific si important pentru organism. Sunt clasificați ca polimeri non-batch. Spre deosebire de alți polimeri, moleculele lor sunt compuse din monomeri similari, dar neidentici - 20 de aminoacizi diferiți.
Fiecare aminoacid are propriul său nume, structură și proprietăți speciale. Formula lor generală poate fi reprezentată după cum urmează
O moleculă de aminoacid constă dintr-o parte specifică (radical R) și o parte care este aceeași pentru toți aminoacizii, inclusiv o grupare amino (- NH 2) cu proprietăți bazice și o grupare carboxil (COOH) cu proprietăți acide. Prezența grupărilor acide și bazice într-o moleculă determină reactivitatea lor ridicată. Prin aceste grupe, aminoacizii sunt combinați în timpul formării unui polimer - o proteină. În acest caz, o moleculă de apă este eliberată din grupa amino a unui aminoacid și carboxilul celuilalt, iar electronii eliberați se combină pentru a forma o legătură peptidică. Prin urmare, proteinele sunt numite polipeptide.
O moleculă proteică este un lanț de câteva zeci sau sute de aminoacizi.
Moleculele de proteine sunt enorme, motiv pentru care se numesc macromolecule. Proteinele, ca și aminoacizii, sunt foarte reactive și pot reacționa cu acizi și alcalii. Ele diferă prin compoziția, numărul și secvența de aminoacizi (numărul de astfel de combinații de 20 de aminoacizi este aproape infinit). Aceasta explică varietatea proteinelor.
Există patru niveluri de organizare în structura moleculelor de proteine (59)
- Structura primară- un lanț polipeptidic de aminoacizi legați într-o secvență specifică prin legături peptidice covalente (puternice).
- Structura secundara- un lanț polipeptidic răsucit într-o spirală strânsă. În ea, legăturile de hidrogen cu rezistență scăzută apar între legăturile peptidice ale turelor vecine (și alți atomi). Împreună, ele oferă o structură destul de puternică.
- Structura terțiară reprezintă o bizară, dar pentru fiecare proteină, o configurație specifică - un globul. Este ținut împreună prin legături hidrofobe cu rezistență scăzută sau forțe de coeziune între radicalii nepolari, care se găsesc în mulți aminoacizi. Datorită abundenței lor, ele asigură o stabilitate suficientă a macromoleculei proteice și mobilitatea acesteia. Structura terțiară a proteinelor se menține și datorită legăturilor covalente S – S (es – es) care apar între radicalii aminoacidului care conține sulf – cisteină, la distanță unul de celălalt.
- Structura cuaternară nu tipic pentru toate proteinele. Apare atunci când mai multe macromolecule proteice se combină pentru a forma complexe. De exemplu, hemoglobina din sângele uman este un complex de patru macromolecule ale acestei proteine.
Această complexitate a structurii moleculelor de proteine este asociată cu o varietate de funcții inerente acestor biopolimeri. Cu toate acestea, structura moleculelor proteice depinde de proprietățile mediului.
Se numește încălcarea structurii naturale a proteinei denaturare... Poate fi cauzată de temperaturi ridicate, substanțe chimice, energie radiantă și alți factori. Cu un efect slab, numai structura cuaternară se dezintegrează, cu una mai puternică, structura terțiară, apoi cea secundară, iar proteina rămâne sub forma unei structuri primare - un lanț polipeptidic. Acest proces este parțial reversibil, iar proteina denaturată este capabilă să-și restabilească structura.
Rolul proteinelor în viața celulară este enorm.
Veverițe este materialul de construcție al corpului. Ele sunt implicate în construcția învelișului, organelelor și membranelor celulei și a țesuturilor individuale (păr, vase de sânge etc.). Multe proteine joacă rolul de catalizatori în celulă - enzime care accelerează reacțiile celulare de zeci, sute de milioane de ori. Sunt cunoscute aproximativ o mie de enzime. Pe lângă proteine, acestea includ metale Mg, Fe, Mn, vitamine etc.
Fiecare reacție este catalizată de propria sa enzimă specifică. În acest caz, nu acționează întreaga enzimă, ci o anumită zonă - centrul activ. Se potrivește substratului ca o cheie a unei încuietori. Enzimele lucrează la o anumită temperatură și pH a mediului. Proteinele contractile speciale asigură funcțiile motorii celulelor (mișcarea flagelaților, ciliați, contracția musculară etc.). Proteinele individuale (hemoglobina din sânge) îndeplinesc o funcție de transport, furnizând oxigen către toate organele și țesuturile corpului. Proteinele specifice - anticorpii - îndeplinesc o funcție de protecție, neutralizând substanțele străine. Unele proteine au o funcție energetică. Prin descompunerea în aminoacizi și apoi în substanțe și mai simple, 1 g de proteină eliberează 17,6 kJ de energie.
Acizi nucleici(din latinescul „nucleus” - nucleul) au fost găsite pentru prima dată în nucleu. Sunt de două tipuri - acizi dezoxiribonucleici(ADN) și acizi ribonucleici(ARN). Rolul lor biologic este mare, determină sinteza proteinelor și transmiterea informațiilor ereditare de la o generație la alta.
Molecula de ADN are o structură complexă. Este format din două lanțuri răsucite spiralat. Lățimea dublei helix este de 2 nm 1, lungimea de câteva zeci și chiar sute de micromicroni (de sute sau mii de ori mai mare decât cea mai mare moleculă de proteină). ADN-ul este un polimer, ai cărui monomeri sunt nucleotide - compuși formați dintr-o moleculă de acid fosforic, un carbohidrat - dezoxiriboză și o bază azotată. Formula lor generală este următoarea:
Acidul fosforic și carbohidrații sunt aceleași pentru toate nucleotidele, iar bazele azotate sunt de patru tipuri: adenină, guanină, citozină și timină. Ele determină numele nucleotidelor corespunzătoare:
- adenil (A),
- guanil (G),
- citozil (C),
- timidil (T).
Fiecare catenă de ADN este o polinucleotidă de câteva zeci de mii de nucleotide. În ea, nucleotidele adiacente sunt legate printr-o legătură covalentă puternică între acidul fosforic și dezoxiriboză.
Având în vedere dimensiunea enormă a moleculelor de ADN, combinația de patru nucleotide din ele poate fi infinit de mare.
În timpul formării unei duble helix ADN, bazele azotate ale unui lanț sunt aranjate într-o ordine strict definită față de bazele azotate ale celuilalt. În acest caz, T se dovedește întotdeauna împotriva lui A și numai C împotriva lui G. Acest lucru se datorează faptului că A și T, precum și G și C, corespund strict unul cu celălalt, ca două jumătăți de sticlă spartă și sunt suplimentar sau complementar(din grecescul „complement” – adaos) unul la altul. Dacă este cunoscută secvența aranjamentului nucleotidelor dintr-o catenă de ADN, atunci nucleotidele celeilalte catene pot fi determinate conform principiului complementarității (vezi Anexa, sarcina 1). Nucleotidele complementare sunt legate prin legături de hidrogen.
Există două conexiuni între A și T, trei între G și C.
Dublarea moleculei de ADN este caracteristica sa unică, care asigură transferul de informații ereditare de la celula mamă la cea fiică. Procesul de duplicare a ADN-ului se numește Reduplicarea ADN-ului. Se realizează după cum urmează. Cu puțin timp înainte de diviziunea celulară, molecula de ADN se desfășoară și dubla sa catenă sub acțiunea unei enzime de la un capăt este împărțită în două catene independente. Pe fiecare jumătate a nucleotidelor libere ale celulei, conform principiului complementarității, se construiește un al doilea lanț. Ca urmare, în loc de o moleculă de ADN, apar două molecule complet identice.
ARN- polimer, asemănător structural cu o catenă de ADN, dar cu dimensiuni mult mai mici. Monomerii ARN sunt nucleotide formate din acid fosforic, carbohidrați (riboză) și bază azotată. Trei baze azotate ale ARN - adenina, guanina si citozina - corespund cu cele ale ADN-ului, iar a patra este diferita. În loc de timină, uracilul este prezent în ARN. Polimerul ARN se formează prin legături covalente între riboză și acid fosforic al nucleotidelor adiacente. Există trei tipuri de ARN: ARN mesager(i-ARN) transferă informații despre structura unei proteine dintr-o moleculă de ADN; ARN de transport(t-ARN) transportă aminoacizi la locul sintezei proteinelor; ARN-ul ribozomal (r-ARN) este conținut în ribozomi și este implicat în sinteza proteinelor.
ATF- acidul adenozin trifosforic este un compus organic important. În structură, este o nucleotidă. Conține o bază azotată adenină, un carbohidrat - riboză și trei molecule de acid fosforic. ATP este o structură instabilă, sub influența unei enzime, legătura dintre „P” și „O” este ruptă, o moleculă de acid fosforic este divizată și ATP trece în
