какую роль в клетке играют минеральные соли
Какую роль в клетке играют минеральные соли
Минеральные вещества, как и витамины, являются незаменимыми питательными веществами и, хотя они и не являются источником энергии, должны поступать в организм с пищей и водой в определенных количествах.
В зависимости от того, как много минеральных веществ содержится в организме и насколько велики объемы этих веществ в обменных процессах, они подразделяются на макро- и микроэлементы. Макроэлементы, как и микронутриенты (белки, жиры), являются структурными элементами тканей, обеспечивают кислотно-щелочное равновесие внутренних сред организма, регулируют водно-солевой обмен. Микроэлементы играют специфическую биологическую роль в ферментативных реакциях, участвуют в генной и метаболической регуляции.
Дисбаланс минеральных веществ обычно возникает по следующим причинам:
1. Существенное сокращение (или избыток) их поступления с пищей.
2. Врожденные генетические нарушения систем всасывания и метаболизма минеральных веществ.
3. Отдельные заболевания, ведущие к изменению усвояемости, депонирования в организме, выделения минеральных веществ.
4. Повышенное поступление из внешней среды в результате загрязнения (отравления).
Нормы физиологической потребности установлены для 14 минеральных компонентов пищи. Для оптимального обеспечения здорового человека всеми необходимыми минеральными веществами необходимо разнообразно и полноценно питаться, включая все группы продуктов в свой рацион или дополнять его приемом биологически-активных добавок (после консультации со специалистом).
ГДЗ биология 5 класс Пасечник, Суматохин, Калинова Просвещение 2019-2020 Задание: 7 Химический состав клетки
Стр. 28. Вспомните
№ 1. Что такое химический элемент?
Химический элемент – это совокупность атомов, которые имеют одинаковый заряд ядра и состоят из нейтронов (число может быть разным) и протонов (число равно атомному номеру элемента).
№ 2. Какие химические вещества вам известны?
Я знаю о таких химических веществах, как: водород и углерод, хлор и фосфор, кислород и азот, кальций и калий, барий и бром, а также многие другие.
Стр. 29. Вопросы после параграфа
№ 1. Каких химических элементов больше всего в клетке?
По содержанию в клетке выделяют три группы элементов. В первую группу, которая составляет почти 98% от общего строения клетки, входят такие химические элементы, как: кислород, водород, углерод и азот.
№ 2. Какую роль в клетке играет вода?
За счет того, что в жидком состоянии вода практически не сжимается, а потому служит своеобразным гидростатическим скелетом для клетки, то есть, определяет ее форму и придает ей упругость. Также вода принимает участие во многих химических реакциях (фотосинтез, гидролиз), в обмене веществ и терморегуляции клетки.
№ 3. Какую роль в клетке играют минеральные соли?
Минеральные соли в клетке представлены в виде катионов и анионов, соотношение которых определяет кислотность среды, необходимой для ее жизнедеятельности, и занимают около 1 – 1,5 % от ее общей массы. Это соли калия, кальция, фосфора и прочие.
В сочетании с растворимыми органическими соединениями неорганические ионы (катионы и анионы минеральных солей) обеспечивают стабильные показатели осмотического давления. Ионы участвуют в поддержании рН на постоянном уровне, несмотря на то, что в процессах обмена веществ постоянно образуются щелочные и кислые продукты.
Не менее важная роль и у ионов кальция, которые участвуют в регуляции мышечного сокращения. Фосфор обеспечивает нормальный рост зубной и костной тканей.
В некоторых случаях минеральные соли служат катализаторами различных реакций, регулируют количество воды внутри клетки либо в какой-то из ее органелл.
Таким образом, минеральные соли необходимы для гомеостаза в клетке, а именно для поддержания водно-солевого и кислотно-щелочного баланса, нормальной работы органелл и т.д. Недостаток минеральных солей приводит к нарушению процессов обмена веществ в клетке и негативно сказывается на ее жизнедеятельности.
№ 4. Какие вещества относят к органическим?
Органические вещества – это вещества, которые относятся к углеводородам или их производным (класс соединений, в состав которых входит углерод). Они присутствуют в составе каждой клетки в виде:
Жиров, которые накапливают углероды и энергию;
Белков как основного «строительного» материала;
Гормонов, которые участвуют в регулировании всех процессов, протекающих в организме;
Ферментов, отвечающих за работу химических реакций.
№ 5. Каково значение органических веществ в клетке?
Углеводы, как важнейшая группа органических веществ, в процессе расщепления обогащают клетку энергией, которая необходима для ее жизнедеятельности. Также они обеспечивают прочность стенок клетки, тем самым защищая ее от повреждений извне.
Белки, входящие в состав различных клеточных структур, не только запасаются в клетках, но и регулируют процессы их жизнедеятельности. Жиры имеют свойство накапливаться в клетках. Когда они расщепляются, происходит высвобождение энергии, которая необходима живым организмам для жизни. Нуклеиновые кислоты, также являясь органическими веществами, участвуют в сохранении наследственной информации и дальнейшей ее передачи дочерним организмам.
№ 6. Что указывает на общность живой и неживой природы?
На сегодняшний день известно более 100 химических элементов, из атомов которых состоят вещества, встречающиеся на нашей планете. И более 80 из них входят в состав клеток живых организмов. При этом только четыре элемента – азот, углерод, кислород и водород составляют около 98% от общей массы любого живого организма. Все остальные элементы также содержатся в них, но в малом количестве.
Эти же элементы входят в состав и объектов неживой природы – вода, воздух, почва и т.д. Именно это и указывает на то, что между объектами живой и неживой природы есть много общего.
Стр. 29. Подумайте
Почему клетку сравнивают с миниатюрной природной лабораторией?
Клетки являются мельчайшими структурными единицами целого организма. Каждая такая клетка имеет свое строение, выполняет свои функции. В ней происходят различные химические реакции, например, синтез или изменения химических соединений. Именно поэтому клетку называют миниатюрной природной лабораторией.
Стр. 30. Моя лаборатория
Чтобы обнаружить воду и минеральные вещества в растениях, проделайте следующие опыты.
Кладем в пробирку кусочки стебля, корня, листьев или несколько семян и нагреваем их на слабом огне. Что появилось на стенках пробирки?
На стенках пробирок в результате нагревания на слабом огне появились капельки воды. Это позволяет еще раз убедиться, что в тканях растения (стебель, корень, листья, семена) содержится небольшое количество воды.
Нагреваем кусочки растения на металлической пластинке. Они обугливаются, появляется дым. Это сгорают органические вещества. На пластинке остается зола, состоящая из несгорающих минеральных веществ.
Это позволяет сделать вывод, что в состав кусочков растений входят и минеральные (неорганические вещества), что еще раз доказывает единство объектов живой и неживой природы.
Стр. 30. Моя лаборатория
Чтобы обнаружить органические вещества в растениях, проделайте следующие опыты.
Берем зерна пшеницы, растираем их в ступке в муку, добавляем несколько капель воды и готовим кусочек теста.
Заворачиваем тесто в марлю, опускаем мешочек в стакан с водой и промываем его. Образуется мутная взвесь.
Крахмал из теста перешел в воду, вода при этом помутнела.
Переливаем часть мутной жидкости из стакана в пробирку и капаем в нее 2 – 3 капли раствора йода. Жидкость приобретет синий цвет.
Это происходит реакция крахмала с йодом.
Берем на кончике пинцета крахмал и размешиваем в пробирке с водой. Капаем в эту пробирку 2 – 3 капли раствора йода. Вода с крахмалом тоже станет синей. Значит, в зернах пшеницы содержится крахмал, который окрашивается йодом в синий цвет.
При этом крахмал не растворяется в воде, а со временем оседает на дно, образуя взвесь.
Капаем каплю раствора йода на разрезанный клубень картофеля. Убедимся, что в клубне картофеля тоже есть крахмал.
Место, куда попала капля йода, изменило свой цвет, стало сине-фиолетовым. Это значит, что в картофеле содержится большое количество крахмала, который и вступил в реакцию с йодом.
Рассматриваем остаток теста на марле. Мы видим клейкую массу, ее называют клейковиной или растительным белком.
По составу эта клейкая масса схожа по составу с белком куриного яйца и называется растительным белком. Это позволяет сделать вывод, что важнейшим компонентом семян растений, в нашем случае пшеницы, является белок.
Берем несколько семян подсолнечника, снимаем с них кожуру и раздавливаем на листе бумаги. Мы видим жирные пятна. Это подтверждает, что в семенах подсолнечника содержится значительное количество жиров.
Вывод
В результате проведенных опытов мы можем сделать вывод, что в состав растений входят как органические, так и неорганические вещества. Из органических веществ это белки, углеводы, жиры и т.д. Из неорганических – вода и минеральные вещества.
Стр. 31. Задание
№ 1. Изучите таблицы «Состав семян пшеницы и подсолнечника» и «Содержание жиров в клетках семян растений». Какой вывод вы можете сделать?
Состав семян пшеницы и подсолнечника
| Семена | Содержание веществ, % | ||
|---|---|---|---|
| Вода | Органические вещества | Минеральные вещества | |
| Пшеница | 13,4 | 84,7 | 1,9 |
| Подсолнечник | 6,7 | 89,8 | 3,5 |
По результатам изучения таблицы мы можем сделать вывод, что в семенах пшеницы содержится в два раза больше воды, чем в семенах подсолнечника. По количеству органических веществ семена пшеницы уступают семенам подсолнуха. Аналогично и по содержанию минеральных веществ – в семенах подсолнуха их почти в два раза больше, чем в семенах пшеницы. Количество органических веществ во всех семенах больше, чем воды и минеральных веществ: для сравнения у пшеницы – 84,7 грамм против 13,4 г воды и 1,9 г минеральных веществ и у подсолнечника – 89,8 г против 6,7 г воды и 3,5 г минеральных веществ.
Органические и неорганические вещества важны для растения. Во-первых, они участвуют в построении тела растения. Во-вторых, нужны для обеспечения процессов жизнедеятельности, которые протекают внутри них. Отсутствие или недостаток какого-то вещества может спровоцировать нарушения в развитии растений и даже привести к их гибели.
Содержание жиров в клетках семян растений
| Растение | Содержание жира (в % от сухого веса) |
|---|---|
| Лесной орех | 60 – 68 |
| Какао | 50 – 58 |
| Кокосовая пальма | 65 – 72 |
| Подсолнечник | 40 – 65 |
| Грецкий орех | 64 |
По данным таблицы мы видим, что в клетках разных семян содержится достаточно большое количество жиров. Меньше всего их в семенах какао – от 50 до 58% от сухого веса, а больше всего в кокосовой пальме – от 65 до 72%. Из-за большого содержания жиров семена многих растений, например, грецкий орех, кокосовая пальма, подсолнечник используются для получения масла промышленным способом.
№ 2. Изучив параграф и проведя опыты, заполните в рабочей тетради схему «Химический состав клетки».
Роль минеральных солей в клетке
Ищем педагогов в команду «Инфоурок»
Описание презентации по отдельным слайдам:
РАДУГА химических элементов 10 класс А
Водород Является структурной единицей органических соединений, участвующих в построении организмов и обеспечении их жизнедеятельности На долю водорода на Земле приходится около 1% по массе. В соединении с кислородом образует воду. Основные источники поступления в организм: питьевая вода, продукты питания животного и растительного происхождения.
АЗОТ N Nitrogenium Азот – биоэлемент, структурная единица органических соединений, участвует в построении организмов и обеспечении их жизнедеятельности. Входит в состав важнейших биополимеров: белков, нуклеиновых кислот(ДНК, РНК); некоторых витаминов и гормонов. В воздухе азота содержится 78% по объему и 75,5% по массе. Человек и животные получают азот в виде белков и других азотосодержащих продуктов из растений и животных. Азот необходим для процессов обмена веществ. Все важнейшие части клеток построены из белковых молекул. Физиологическая роль азота в организме связана прежде всего с белками и аминокислотами, их метаболизмом, участием в жизненно важных процессах. Отсутствие или недостаток соединений азота в пище вызывает серьезные заболевания. Избыток их токсичен для живого организма.
В атмосфере земли на его долю приходится 21% (по объему) и 23.15% (по массе). В живых организмах в среднем около 62-70% кислорода. Необходим для дыхания, главный участник окислительно-восстановительных реакций. Участвует в построении организмов и обеспечении их жизнедеятельности. Основные источники поступления в организм: воздух, вода, продукты питания растительного и животного происхождения.
Роль в жизни растений и Микроорганизмов: входит в состав аминокислот. При Недостатке снижается интенсивность фотосинтеза. При избытке в почве появляются индикаторы астрогалы. Роль в жизни животных и человека: синтез белков кожи, ногтей и волос, участвует в окислительно –востановительных процессах. При недостатке ломкость ногтей и выпадение волос. Самое опасной соединение серы – сероводород (в чистом виде убивает человека) Основные источники поступления в организм: орехи, капуста, инжир, виноград, яйца, молоко. Наиболее распространённое соединение: H2S, Na2S Сера Sulfur
В жизни растений: транспорт веществ через мембраны, регуляция транспорта углеводов, увеличение зимостойкости. При недостатке снижение образования хлорофилла В жизни животных и человека: поддерживает кислотно-щелочной баланс в организме, регулирует кровяное давление и синтез белков. При недостатке головные боли, ослабление памяти, утомляемость. При избытке гипертония, отеки. Основные источники: соленые продукты, морепродукты, мята, укроп, спаржа, чеснок, сыр, лимоны и т. д. Распространенные соединения: NaCl (поваренная соль), NaHCO3(питьевая вода) Натрий
Кальций Ca Pоль в жизни растений: входит в состав клеточных стенок, повышает выносливость растений. При недостатке набухание пектиновых веществ, побледнение верхушек растений и молодых листьев. При избытке произрастают растения индикаторы: солнцецвет, степная астра. Роль в жизни человека материл для постройки костных скелетов, активация некоторых ферментов, противоваспилительные действия. При недостатке нарушение опорнодвигательной системы, снижается свертываемость крови. Источники поступления горох, соя, зерна пшеницы, яблоки, вишня, миндаль,творог, кефир. Наиболее распространенные соединения CaCO3, Ca(OH)2, CaO, CaOCl.
Магний Роль в жизни растений Содержание магния в растениях составляет в среднем 0,07% (по массе). Магний участвует в аккумуляции солнечной энергии в процессе фотосинтеза, являясь центральным атомом в молекуле хлорофилла. Является обязательным компонентом рибосом: при его участии происходит связывание аминокислот с тРНК в процессе биосинтеза белка. При дефиците магния снижается урожайность культурным растений, нарушается образование хлоропластов и хлорофилла.
Марганец Марганец был открыт в 1774г. Шведскими химиками К. Шееле, Т. Бергманом и И. Ганом при прокаливании смеси минерала пиролюзита (Mn2O) с углем. Название элемента произошло от греч. манганес – очищающий. Марганец активно влияет на обмен белков, углеводов и жиров. Является катализатором обмена веществ, участвует в формирований костной ткани, необходим для функционирования ферментных систем и регуляции обмена витаминов.
Литий (Li) В растениях содержится примерно 0,0001% лития (по массе). Больше всего лития в семействах розоцветных, гвоздичных, пасленовых (табак), лютиковых (василистник); Улучшает транспорт калия; Усиливает фотохимическую активность хлоропластов в листьях; Влияет на водно-солевой обмен В организме животных содержание лития составляет 0,001%, а в организме человека, массой 70 кг – 0,67мг лития; Оказывает влияние на ионный баланс клетки; Активизирует действие клеток костного мозга; Обладает психотропным действием, предупреждает склероз, болезни сердца, депрессию, диабет и гипертонию; Суточное поступление лития в организм человека составляет 2мг в день; Токсическая доза лития составляет 92-200мг, часто наблюдается у лиц, живущих вблизи АЭС;
СОДЕРЖАНИЕ В растениях:0,000001% У животных: 0,000001-0,00001%(по массе) Ртуть принадлежит к числу тиоловых ядов. Избыток ртути поражает сильнее всего нервную и выделительную систему. Ртуть
Стронций- составная часть микроорганизмов и растений. Среднее содержание стронция в организме составляет 0,01%(по массе). В организме морских животных может содержаться 2-50 мг % стронция. При избытке стронция возникает стронциевый рахит, (уровская болезнь) Основные области применения стронция и его химических соединений — это радиоэлектронная промышленность, пиротехника, металлургия, пищевая промышленность. Причина заболевания- вытеснение ионов кальция ионами стронция из костной ткани, в результате чего поражаются и деформируются суставы, происходит задержка роста и другие нарушения. действие на организм человека природного нерадиоактивного, малотоксичного стронция, широко используется для лечения остеопороза.
Уран U Роль в жизни растений, грибов и микроорганизмов: при избытке, карликовость, изменение окраски и формы органов. Обедненный уран менее радиоактивен, чем природный. Роль в жизни животных и человека: физиологические функции пока не выяснены Основные источники поступления в организм: загрязненные вода, воздух и продукты питания. Наиболее распространненые соединения: U3O8, UO2
95,94 Molibdenum (Молибден) Основные источники поступления в организм: Раст. происхождение: горох, бобы, картофель, репчатый лук, злаковые Суточное потребление в организм с продуктами питания- 0,075-0,250 мг( взрослый чел.); 0,06 мг (ребёнок) Соединения молибдена применяются при лечении (терапия новообразований головного мозга) Недостаток: накапливается большое кол-во нитратов, обезвреживание токсинов Избыток: токсичны для растений, появление анемии, заболевание суставов, расстройство кишечника Содержание в растениях: 0,00001- 0,001% Роль в жизни растений: усвоение азота, синтез НК Содержание в организме животных: 0,000001-0,00001% В организме человека: 0,8мг Роль в жизни человека и животных: участвует в окислительно-восстановительных процессах в синтезе витаминов В12 и Е, препятствует кариесу 42 Мо
50,9415 23 Vanadium( Ванадий) Основные источники поступления в организм: Раст. происхождение: рис, ячмень, бобовые, картофель, морковь и т.д. Жив. происхождения: мясо, рыба, печень Суточное потребление в организм с продуктами питания – 2 мг Соединения ванадия применяются при лечении (анемия, туберкулёз) Недостаток: снижает содержание хлорофилла, уменьшает скорость Содержание в растениях и грибах: 0,001% Роль в жизни растений: фиксация микроорганизмами атмосферного азота Содержание в организме животных: 0,0001% Роль в жизни животных: оказывает благоприятное влияние на процессы пищеварения В организме человека: 100мкг Роль в жизни человека: повышение защитных функций организма С сочетании с др. минерал. вещ- ми замедляет процессы старения V
112,411 48 Cd Cadmium(Кадмий) Основные источники поступления в организм: Раст. происхождения: зерновые злаки, листовые овощи Жив. происхождение: печень, почки Суточное потребление в организм с продуктами питания- 0,15мг Соединения ванадия применяются при лечении: сульфат кадмия используется при исследовании свёртываемости крови Избыток: хлороз листьев, задержка роста, повреждения корневой сис-мы Содержание в растениях: 0,001% Содержание в организме животных: 0,00004-0,003% Биологическая роль: водные растения и животные извлекают и концентрируют кадмий в тканях своего тела. Кадмий влияет на углеводный обмен вещ- в на синтез печени гиппуровой кислоты на активность ферментов, участвует в детоксикации тяжелых металлов в организме человека, снижает активность пищ. ферментов, угнетает синтез гликогена в печени
Радий Простое вещество радий — блестящий щёлочноземельный металл серебристо-белого цвета. Обладает высокой химической активностью. Радиоактивен. Радий довольно редок. За прошедшее время более столетия во всём мире удалось добыть всего только 1,5 кг чистого радия. В медицине Радий используют как источник радона для приготовления радоновых ванн (хотя в настоящее время их полезность оспаривается). Кроме того, Радий применяют для кратковременного облучения при лечении злокачественных заболеваний кожи, слизистой оболочки носа, мочеполового тракта. Радий чрезвычайно радиотоксичен. В организме он ведёт себя подобно кальцию — около 80 % поступившего в организм радия накапливается в костной ткани. Большие концентрации радия вызывают остеопороз, самопроизвольные переломы костей и злокачественные опухоли костей и кроветворной ткани. Опасность представляет также радон — газообразный радиоактивный продукт распада радия. В начале века, после своего открытия, Радий считался полезным и включался в состав многих продуктов и бытовых предметов: хлеб, шоколад, питьевая вода, зубная паста, пудры и кремы для лица, краска циферблатов наручных часов, средство для повышения тонуса и потенции
Висмут Количество в организме: 0,00002% (по массе) Значение: Синтез некоторых белков Образует структуры клеток почек Избыток: Интоксикация Поражаются почки, ЦНС, печень, кожа и слизистые оболочки
Алюминий Количество в организме: 0,00001-0,001% (по массе) Влияет на: Регенерацию тканей Пищеварительные ферменты Околощитовидные железы Образование фосфатных и белковых комплексов Избыток: Алюминиевая энцефалопатия Токсические осложнения Нарушение ЦНС Недостаток: При поступлении в организм в количестве 1 мкг/сутки
Титан Количество в организме: 0,00001-0,0001%(по массе) Значение: Построение эпителиальной ткани Действия на ЦНС, дыхание, кровь Избыток: Раздражение легких
Магний Роль в жизни животных и человека В организме животного содержится примерно 0,03-0,07% магния (по массе), при весе человека 70 кг в организме содержится 19-20 г магния. Магний входит в состав костей и зубов, содержится в печени, крови, нервной ткани и мозге, участвует в белковом и углеводном обмене. Оказывает сосудорасширяющее действие, понижает артериальное давление и содержание холестерина в крови, успокаивающе действует на нервную систему, играет важную роль в активизации защитных сил организма в борьбе против рака, укрепляет иммунную систему, обладает антиаритмическим действием, способствует восстановлению сил после физических нагрузок. При недостатке магния повышается предрасположенность к инфарктам.
Железо Роль в жизни растений и микроорганизмов Содержание железа в растительном организме составляет в среднем 0,02% (по массе). Железо является основной частью веществ, необходимых для фотосинтеза (цитохромов, ферредоксина), ряда ферментов. Хемосинтезирующие бактерии окисляют соединения железа и марганца. Благодаря этому на дне болот и морей образуется огромное количество отложений железных и марганцевых руд. При его недостатке замедляется образование хлорофилла. Возможно появление хлороза(жёлтой окраски),потеря окраски листьев. При длительном недостатке железа у травянистых растений отмирает ткань по краям листовой пластинки, у деревьев отмирают побеги, снижается общая продуктивность и устойчивость растений к болезням.
Железо Роль в жизни животных и человека В организме животного содержится примерно 0,01% железа (по массе).При весе 70 кг в организме человека содержится 4,2-5 г железа. Примерно 55% железа входит в состав гемоглобина эритроцитов, около 24% учувствует в формировании красящего вещества мышц, примерно 21% откладывается «про запас» в печени и селезёнке. Железо определяет цвет крови, способность связывать и отдавать кислород. Именно гемоглобин, содержащий в себе железо, переносит кислород. Железо играет важную роль в процессах выделения энергии, в ферментативных реакциях, в обеспечении иммунных функций, в обмене холестерина. При уменьшении количества железа в крови возникает анемия (малокровие).
Роль в жизни растений, грибов Содержание цинка в растительном организме составляет в среднем 0,003% (по массе).Он активизирует 30 ферментных систем в клетке. В растениях, наряду с участием в дыхании, белковом и нуклеиновым обменах, цинк регулирует рост, влияет на образование аминокислоты трипфана, повышает содержание гибберллинов. Цинк необходим для развития яйцеклетки и зародыша. Он повышает засухо-, жаро- и холодостойкость растений. Недостаток цинка ведёт к нарушению деления клеток, на растениях образуются узкие, закрученные в спираль листья. Ткань между жилками обесцвечивается. Избыток цинка для растений вреден, т.к может вызвать деформацию органов, хлороз листьев Цинк
Цинк Роль в жизни животных и человека Содержание цинка в животном организме составляет примерно 0,01% (по массе),а некоторые беспозвоночные морские животные содержат 0,4% (по массе).При весе человека 70кг в организме содержится до 3 г цинка. Цинк- обязательная часть ферментов крови. Он необходим для поддержания кожи в нормальном состоянии, роста волос и ногтей, при заживлении ран. Цинк входит в состав инсулина-гормона поджелудочной железы, регулирующей уровень сахара в крови, и гормона вилочковой железы (тимуса).У животных цинк участвует в дыхании, нуклеиновом обмене, повышает деятельность половых желёз, влияет на формирование скелета плода. При недостатке цинка уменьшается содержание РНК и снижается синтез белка в мозге, замедляется развитие мозга. Дефицит цинка у людей ведёт к карликовости, задержке полового развития. Избыток цинка оказывает отрицательное действие на функции сердца и мозга.