Содержание
Транспортная. Вода обеспечивает передвижение веществ в клетке и организме, поглощение веществ и выведение продуктов метаболизма.
Метаболическая. Вода является средой для многих биохимических реакций в клетке.
Структурная. Цитоплазма клеток содержит от 60 до 95% воды. У растений вода определяет тургор клеток.
Вода участвует в образовании смазывающих жидкостей и слизей. Она входит в состав слюны, желчи, слез и т.д.
Минеральные соли. Большая часть неорганических веществ клетки находится в виде солей. В водном растворе молекулы солей диссоциируют на катионы и анионы. Наибольшее значение имеют катионы: K + , Na + , Ca 2+ , Mg 2+ и анионы: Cl – , H2PO4 – , HPO4 2- , HCO3 – , NO3 – , SO4 2- . Существенным является не только содержание, но и соотношение ионов в клетке.
От концентрации солей внутри клетки зависят буферные свойства клетки. Буферностью называют способность клетки поддерживать слабощелочную реакцию своего содержимого на постоянном уровне.
Органические вещества, входящие в состав клетки.
Химические соединения, основой строения которых являются атомы углерода, составляют отличительный признак живого. Эти соединения называются органическими. Органические соединения чрезвычайно разнообразны, но только четыре класса имеют всеобщее биологическое значение: белки, нуклеиновые кислоты, углеводы, липиды.
Белки. Это биополимеры, мономерами которых являются аминокислоты.
Аминокислоты представляют собой низкомолекулярные органические соединения, содержащие карбоксильную (-СООН) и аминную (-NН3) группы, которые связаны с одним и тем же атомом углерода. К атому углерода присоединяется боковая цепь – какой-либо радикал.
У большей части аминокислот имеется одна карбоксильная группа и одна аминогруппа, эти аминокислоты называют нейтральными. Существуют и основные аминокислоты – с более чем одной аминогруппой, а также кислые аминокислоты – с более чем одной карбоксильной группой.
Известно около 200 аминокислот, встречающихся в живых организмах, однако только 20 из них входят в состав белков.
В зависимости от радикала основные аминокислоты делят на 3 группы:
Неполярные (аланин, метионин, пролин, лейцин, изолейцин, триптофан, фенилаланин);
Полярные незаряженные (аспарагин, глутамин, серин, глицин, тирозин, треонин, цистеин);
Заряженные (аргинин, гистидин, лизин – положительно; аспарагиновая и глутаминовая кислоты – отрицательно).
Белки представляют собой полипептиды, в молекулу которых входит от 50 до нескольких тысяч аминокислот с молекулярной массой свыше 10000.
Каждому белку свойственна в определенной среде своя особая пространственная структура. При характеристике пространственной структуры выделяют четыре уровня организации молекул белков.
Первичная структура – последовательность аминокислот в полипептидной цепи. Первичная структура специфична для каждого белка и определяется генетической информацией, т.е. зависит от последовательности нуклеотидов в участке молекулы ДНК, кодирующем данный белок. От первичной структуры зависят свойства и функции белков. Замена одной единственной аминокислоты в составе молекул белка или изменение их расположения влечет за собой изменение функций белка.
В живых клетках молекулы белков или отдельные их участки представляют собой не вытянутую цепь, а скручены в спираль, напоминающую вытянутую пружину – α-спираль или сложены в складчатый слой – β-структура. Вторичная структура возникает в результате образования водородных связей между -СО- и -NН2-группами двух пептидных связей в одной полипептидной цепи (спиральная структура) или между двумя полипептидными цепями (складчатый слой).
У большинства белков спиральные и неспиральные участки полипептидной цепи складываются в трехмерное образование шаровидной формы – глобулу – третичная структура. Третичная структура стабилизируется ионными, водородными связями, ковалентными дисульфидными связями, которые образуются между атомами серы, а также гидрофобными взаимодействиями.
Многие белки, обладающие третичной структурой, могут выполнять свою биологическую роль в клетке. Однако для осуществления некоторых функций организма требуется участие белков с еще более высоким уровнем организации.
Такую организацию называют четвертичной структурой. Она представляет собой функциональное объединение нескольких молекул белка, обладающих третичной структурной организацией.
Слайдовое сопровождение к уроку: "биологические свойства воды"
Просмотр содержимого документа
«""Биологические свойства воды"»
Тема урока: «Биологические свойства воды»
Цель урока : Расширить представление о воде как универсальном веществе на Земле.
Тип урока : Обобщить полученные знания по теме: «Биологические свойства
Оборудование урока: тесты , тетрадные листы,ручки , презентация, компьютер , интерактивная доска, кристаллизатор с водой и льдом.
Вид урока : Деловая игра (пресс-конференция).
1) Обобщить знания о биологических свойствах воды.
2) Выяснить значение воды в природе и в жизни живых организмов.
3) Выяснить аномальные свойства воды.
1. Организационный момент.
2. Вступительное слово учителя.
3. Работа исследовательских групп:
А) Группа «Биохимики».
Б) Группа «Биофизики».
В) Представители СЭС.
5. Подведение итогов урока.
Биологическая функция воды в природе состоит в том, что она:
1. Обеспечивает поддержание структуры организмов.
2. Служит растворителем и средой для диффузии.
3. Участвует в реакциях гидролиза.
4. Среда для оплодотворения.
5. Обеспечивает распространение семян, гамет, личиночных стадий водных животных.
Главными биологическими функциями воды для растительных организмов являются следующие:
1. Поддержание осмотического и тургорного давления.
2. Участвует в процессе фотосинтеза.
3. Обеспечивает транспирацию.
4. Обеспечивает прорастание семян.
Не менее важны биологические функции воды для животных и человека. Наиболее значимые из них такие:
1. Обеспечивают транспорт веществ.
2. Способствуют охлаждению тела.
3. Обеспечивают осморегуляцию.
4. Выполняет защитную функцию (слезы).
5. Способствует миграции (морские течения).
Тесты с выбором одного или нескольких правильных ответов из трех предложенных:
1. Воды больше в клетках организма:
в) одинаковое количество.
2. В образовании молекулы воды участвуют связи:
а) ковалентные и водородные;
б) только ковалентные;
в) только водородные.
3. Живые организмы не могут долго существовать без воды, так как :
а) организм обезвоживается;
б) нарушается обмен веществ;
в) нарушается гомеостаз.
4. В молекулах воды могут растворятся молекулы :
б) полярные и неполярные;
5. К гидрофильным веществам относятся :
6. К гидрофобным веществам относятся :
7. Для воды характерны агрегатные состояния :
а) твердое, жидкое, газообразное;
б) твердое, жидкое, коллоидное;
в) твердое, коллоидное, жидкое, газообразное.
8. Молекулы воды взаимодействуют с химическими веществами, элементы в которых имеют связи:
В 1783 коду выдающиеся экспериментаторы Генри Кавендиш и Антуан Лавуазье установили, что вода состоит из двух газов: водорода и кислорода, соотношение которых выражается формулой Н 2 О
Аномальные свойства воды связаны с тем, между молекулами воды существуют водородные связи, благодаря которым вода в жидком состоянии образует динамически изменяющуюся сеть кластеров , поведение которых влияет на структуру и свойства воды.
Уникальным свойством воды является то, что вода имеет непостоянную плотность при определенных температурных режимах :
1. При охлаждении от + 100 о С до – 4 о С вода сжимается увеличивая свою плотность.
2. При температуре + 4 о С – она имеет найбольшую плотность. Но при охлаждении вода вновь начинает расширяться, а ее плотность уменьшается.
3. При 0 о С вода переходит в твердое агрегатное состояние.
Удивительные свойства приобретает вода в нанотрубках , диаметр которых 1х10 -9 м: резко увеличивается ее вязкость и вода не замерзает при температурах близких к абсолютному нулю. Молекулы воды в нанотрубках при температуре -23 о С и давлении 40 тысяч атмосфер самостоятельно выстраивает спиральные лесенки, в том числе и двойные спирали, которые напоминают структуру ДНК.
Рис. Внутренняя стенка структуры воды (изображение New Scientist)
Существует мнение о том, что кристаллы воды реагируют на звуки музыки, отдельные фразы, слова:
Во всех процессах связанных с жизнью, размножением и передачей информации огромную роль играет структура воды и постоянство ее в организме. Жизнь обусловлена биохимическими и генетическими процессами с водой и с помощью воды в организме. Вода входит как основной компонент во все клетки, ткани и органы живых организмов. Например, медуза состоит на 99% из воды, организм человека в зависимости от возраста состоит на 60-80 % из воды.
Скачать:
| Вложение | Размер |
|---|---|
| Во всех процессах связанных с жизнью, размножением и передачей информации огромную роль играет структура воды и постоянство ее в | 29.66 КБ |
Предварительный просмотр:
МБОУ «Школа-гимназия №25»
Разработка урока по теме: «Биологические свойства воды»
учителя биологии Кадыровой Любови Ивановны.
Тема урока: «Биологические свойства воды»
Цель урока : Расширить представление о воде как универсальном веществе на Земле.
Тип урока : Обобщить полученные знания по теме: «Биологические свойства
Оборудование урока: тесты , тетрадные листы, ручки , презентация, компьютер , интерактивная доска, кристаллизатор с водой и льдом.
Вид урока : Деловая игра (пресс-конференция).
1) Обобщить знания о биологических свойствах воды.
2) Выяснить значение воды в природе и в жизни живых организмов.
3) Выяснить аномальные свойства воды ( слайд 1 ).
1. Организационный момент (1 минута).
2. Вступительное слово учителя (2 минуты).
3. Работа исследовательских групп:
А) Группа «Биохимики» ( 7 минут +5 минут тесты).
Б) Группа «Биофизики» ( 7 минут + 5 минут на выбор соответствия).
В) Представители СЭС (4 минуты+ 8 минут на решение задачи).
4. Рефлексия (2 минуты).
5. Подведение итогов урока(1 минута).
6.Домашнее задание (1 минута) (слайд 2)
Учитель. Огромная роль воды в природе и в жизни человека, послужила причиной того, что она была одним из первых соединений, привлекших внимание ученых, исследовавших ее различные свойства. Сегодня на пресс -конференции присутствуют две исследовательские группы «Биохимики» и «Биофизики», которые из теоретических источников выяснили много интересного о воде и готовы поделиться с нами своими знаниями. Итак, слово биохимикам.
(Каждый устный ответ оценивается в 3 балла) .
Выступает группа «Биохимики» .
Ученик 1 . Во всех процессах связанных с жизнью, размножением и передачей информации огромную роль играет структура воды и постоянство ее в организме. Жизнь обусловлена биохимическими и генетическими процессами с водой и с помощью воды в организме. Вода входит как основной компонент во все клетки, ткани и органы живых организмов. Например, медуза состоит на 99% из воды, организм человека в зависимости от возраста состоит на 60-80 % из воды.
Ученик 2. Без пищи человек может прожить около 50 дней, если во время голодовки он будет пить пресную воду. Без воды он не проживет и недели – смерть наступит через 5 дней. По результатам медицинских экспериментов при потере влаги 5-8 % от веса тела – человек впадает в полуобморочное состояние, при потере 10% – начинаются галлюцинации, при потере 12 % – человек не сможет восстановиться без специальной медицинской помощи, а при потери 20% наступает неизбежная смерть.
Ученик 3 . Вода является одним из важнейших компонентов организма, обеспечивающим связь внешней и внутренней среды. О важнейших биологических функциях воды в природе, в живых организмах мы вам сейчас расскажем.
Ученик 4 . Биологическая функция воды в природе состоит в том, что она:
1. Обеспечивает поддержание структуры организмов.
2. Служит растворителем и средой для диффузии.
3. Участвует в реакциях гидролиза.
4. Среда для оплодотворения.
5. Обеспечивает распространение семян, гамет, личиночных стадий водных животных.
Ученик 5 . Главными биологическими функциями воды для растительных организмов являются следующие:
1. Поддержание осмотического и тургорного давления.
2. Участвует в процессе фотосинтеза.
3. Обеспечивает транспирацию.
4. Обеспечивает прорастание семян.
Ученик 6 . Не менее важны биологические функции воды для животных и человека. Наиболее значимые из них такие:
1. Обеспечивают транспорт веществ.
2. Способствуют охлаждению тела.
3. Обеспечивают осморегуляцию.
4. Выполняет защитную функцию (слезы).
5. Способствует миграции (морские течения).
Учитель . Благодарю вас. Так как наша пресс-конференция проходит в режиме «онлайн», то на электронную почту школы пришли первые письма от зрителей по такому вопросу как «Вода – универсальный растворитель». У вас есть 5 минут, чтобы ответить. (слайд 3) правильный ответ оценивается в 0,5 балла.
Тесты с выбором одного или нескольких правильных ответов из трех предложенных:
1. Воды больше в клетках организма:
в) одинаковое количество.
2. В образовании молекулы воды участвуют связи:
а) ковалентные и водородные;
б) только ковалентные;
в) только водородные.
3. Живые организмы не могут долго существовать без воды, так как :
а) организм обезвоживается;
б) нарушается обмен веществ;
в) нарушается гомеостаз.
4. В молекулах воды могут растворятся молекулы :
б) полярные и неполярные;
5. К гидрофильным веществам относятся :
6. К гидрофобным веществам относятся :
7. Для воды характерны агрегатные состояния :
а) твердое, жидкое, газообразное;
б) твердое, жидкое, коллоидное;
в) твердое, коллоидное, жидкое, газообразное.
8. Молекулы воды взаимодействуют с химическими веществами, элементы в которых имеют связи:
Учитель . А мы продолжаем пресс- конференцию. В 1783 коду выдающиеся экспериментаторы Генри Кавендиш и Антуан Лавуазье установили, что вода состоит из двух газов: водорода и кислорода, соотношение которых выражается формулой Н 2 О (слайд 4) .
Исследуя воду и ее водные растворы, ученые убеждались в том, что вода обладает «ненормальными» или аномальными свойствами. Слово предоставляется команде «Биофизики».
Ученик 1 . Наиболее интересно то, что жизнь существует благодаря аномальным свойствам воды, которые долгое время не удавалось ученым объяснить с точки зрения законов физики и химии. Впоследствии было выяснено, что аномальные свойства воды связаны с тем, между молекулами воды существуют водородные связи, благодаря которым вода в жидком состоянии образует динамически изменяющуюся сеть кластеров (слайд 5) , поведение которых влияет на структуру и свойства воды.
Ученик 2 . Продолжая дальше, надо сказать, что вода, состоящая из множества кластеров различных типов, образуют иерархическую пространственную жидкокристаллическую структуру, которая может воспринимать и хранить огромные объемы информации. Мы знаем, что генами определяется вся жизнь человека. Но гены – это микроуровень. А на наноуровне сами гены состоят на 75% из воды. Возможно в ней заложена память предыдущих поколений и, которая передается по наследству.
Ученик 3 . Уникальным свойством воды является то, что вода имеет непостоянную плотность при определенных температурных режимах (слайд 6 ):
1. При охлаждении от + 100 о С до – 4 о С вода сжимается увеличивая свою плотность.
2. При температуре + 4 о С – она имеет найбольшую плотность. Но при охлаждении вода вновь начинает расширяться, а ее плотность уменьшается.
3. При 0 о С вода переходит в твердое агрегатное состояние.
Момент перехода сопровождается увеличением объема и уменьшением плотности (показывает эксикатор с водой и льдом на ее поверхности). Это явление, имеет важное значение для зимующих под водой животных: при замерзании лед плавает на поверхности воды, что позволяет рыбам зимовать в водоемах, т. к. подо льдом сохраняется плюсовая температура.
Ученик 4 . Удивительные свойства приобретает вода в нанотрубках, диаметр которых 1х10 -9 м: резко увеличивается ее вязкость и вода не замерзает при температурах близких к абсолютному нулю. Молекулы воды в нанотрубках при температуре -23 о С и давлении 40 тысяч атмосфер самостоятельно выстраивает спиральные лесенки, в том числе и двойные спирали, которые напоминают структуру ДНК ( слайд 7 ).
Ученик 5 . Еще одно свойство воды, которое относят к аномальным – это то, что горячая вода замерзает быстрее, чем холодная. Это парадоксальное явление называется эффектом Мемба. На сегодня наука не дала ему еще объяснения. Удивительно ведет себя вода при температуре – 120 о С : она становится вязкой как патока, а при температуре -135 о С превращается в стеклянную воду – твердое вещество у которого отсутствует кристаллическая структура.
Ученик 6 . Многие свойства живых организмов до сих пор досконально не изучены. Оказывается, что молекулы воды чрезвычайно чувствительны к электромагнитным и акустическим полям. По мнению ученых, она является своеобразным органом чувств у некоторых животных. Также существует мнение о том, что кристаллы воды реагируют на звуки музыки ( слайд 8 ).
Учитель . Спасибо за информацию. У на электронной почте школы я вижу входящие письма. Видимо тема вашего выступления вызвала живой интерес у пользователей и, естественно, ряд вопросов, требующих объяснения. У вас 5 минут, чтобы ответить (слайд 9).
Задание «Выбрать соответствие»: выбрать термины к определениям (1 правильный ответ-0,5 балла ):