Урок по теме «Химический состав клетки» 5 класс ФГОС

Жиры и липоиды

Жиры представляют собой соединения жирных высокомолекулярных кислот и трехатомного спирта глицерина. Жиры не растворяются в воде – они гидрофобны. В клетке всегда есть и другие сложные гидрофобные жироподобные вещества, называемые липоидами. Одна из основных функций жиров — энергетическая. В ходе расщепления 1 г. жиров до СО2 и Н2О освобождается большое количество энергии – 38,9 кДж (~9,3 ккал). Содержание жира в клетке колеблется в пределах 5 – 15% от массы сухого вещества. В клетках живой ткани количество жира возрастает до 90%. Главная функция жиров в животном (и отчасти — растительном) мире — запасающая.

При полном окислении 1 г жира (до углекислого газа и воды) выделяется около 9 ккал энергии. (1 ккал = 1000 кал; калория (кал, cal) — внесистемная единица количества работы и энергии, равная количеству теплоты, необходимому для нагревания 1 мл воды на 1 °C при стандартном атмосферном давлении 101,325 кПа; 1 ккал = 4,19 кДж). При окислении (в организме) 1 г белков или углеводов выделяется только около 4 ккал/г. У самых разных водных организмов — от одноклеточных диатомовых водорослей до гигантских акул — жир случит «поплавком», уменьшая среднюю плотность тела. Плотность животных жиров составляет около 0,91 – 0,95 г/см³. Плотность костной ткани позвоночных близка к 1,7 – 1.8 г/см³, а средняя плотность большинства других тканей близка к 1 г/см³. Понятно, что жира нужно довольно много, чтобы «уравновесить» тяжелый скелет.

Жиры и липоиды выполняют и строительную функцию: они входят в состав клеточных мембран. Благодаря плохой теплопроводности жир способен к защитной функции. У некоторых животных (тюлени, киты) он откладывается в подкожной жировой ткани, образуя слой толщиной до 1 м. Образование некоторых липоидов предшествует синтезу ряда гормонов. Следовательно, этим веществам присуща и функция регуляции обменных процессов.

Теперь сделаем несколько заданий ЕГЭ по биологии на тему «Химический состав клетки»

Химический состав клетки

Как вы уже знаете, все живые организмы состоят из клеток. А все клетки состоят из химических элементов.

На уроках химии в старших классах вы познакомитесь со всеми известными химическими элементами и таблицей Менделеева, которую в 1869 году изобрёл русский учёный-химик Дмитрий Иванович Менделеев.

Сегодня мы познакомим вас лишь с некоторыми веществами, которые составляют основу живых организмов.

Земная кора, например, наполовину состоит из кислорода.

Кислород

— это простое вещество, которое при нормальных условиях представляет собой газ без цвета, вкуса и запаха.

На четверть земная кора состоит из кремния

. Он обозначается символом Si (сил
и
циум). Кремний входит в состав песка.

Также в состав земной коры входит алюминий

― лёгкий металл серебристо-белого цвета,
железо
,
кальций
― щёлочноземельный металл − и другие элементы.

А все живые организмы на 98 % состоят из четырёх основных элементов ― углерода

,
кислорода, водорода
и
азота.
Относительное содержание этих химических элементов в живом веществе значительно выше, чем, например, в земной коре.

Как видим и живые организмы, и неживая природа содержат одинаковые химические элементы например кислород. Кстати, у человека массой 70 кг до 40 кг кислорода. То есть больше половины тела.

Итак, мы сказали, что все живые организмы на 98 % состоят из четырёх основных элементов: углерода, кислорода, водорода и азота.

Оставшиеся 2 % массы клетки приходятся на следующие элементы: калий, натрий, кальций, хлор, магний, железо, фосфор

и
серу.
Остальные химические элементы (например, цинк и йод) содержатся в очень маленьких количествах.

В клетках живых существ найдено около 80 химических элементов. Соотношение химических элементов в живой и неживой природе различно.

Если мы внимательнее присмотримся к химическому составу живых организмов, то обнаружим, что разные организмы и даже клетки, выполняющие разные функции, могут существенно отличаться друг от друга. Например, лютики накапливают литий, ряска ― радий, а водоросли ― элемент, необходимый для нормального функционирования нашей щитовидной железы, ― йод.

Поговорим о биологической роли некоторых химических элементов.

Водород, кислород, углерод, азот ― это основа органических веществ клетки.

Водород

как отдельный элемент не обладает биологической ценностью. Для организма важны соединения, в состав которых он входит, а именно: вода, белки, жиры, углеводы, и др. Наибольшую ценность, конечно, представляет соединение водорода с кислородом ― вода, которая является средой существования всех клеток организма.

Кислород

участвует во многих реакциях организма. Образует «мокрое» вещество клетки ― воду.

Углерод ―

самый важный химический элемент организма.

Благодаря своим уникальным химическим свойствам он составляет химическую основу жизни. Образуя связи с другими атомами, он составляет скелет различных по химическому составу, строению, длине и форме органических молекул.

Азот

― простое вещество, газ без цвета, вкуса и запаха. Один из самых распространённых элементов на Земле.

Чистый азот сам по себе не обладает какой-либо биологической ролью. Свои основные функции он выполняет в составе соединений: в составе белков (важных компонентов всех живых организмов), в составе ДНК (благодаря которой передается вся информация внутри клетки и по наследству), а также в составе гемоглобина крови. Гемоглобин — это белок, который связывается с кислородом и обеспечивает его перенос по кровяному руслу.

Кальций ―

мягкий металл серебристо-белого цвета. Он входит в состав костей и зубов. Участвует в нервной и мышечной деятельности, свёртываемости крови. У растений входит в состав клеточной стенки.

Фосфор

также входит в состав органических веществ ― в основном, белков и нуклеиновой кислоты (ДНК). Кроме того, фосфор ― обязательная составляющая костей и зубной эмали.

Калий

входит в состав всех клеток, обеспечивает проведение нервного импульса, а также регуляцию сердечной деятельности.

Натрий

зачастую работает вместе с калием. А вместе с хлором натрий поддерживает осмотическое давление в клетке, которое делает ее прочной и упругой.

Магний

входит в состав хлорофилла, необходимого для процессов фотосинтеза.

Фотосинтез — это процесс преобразования солнечной энергии в энергию химических связей органических веществ при участии фотосинтетических пигментов (хлоропластов). Этот процесс осуществляют зеленые растения.

Железо

мы найдём в составе многих ферментов, которые ускоряют химические реакции в организме. Также железо находится в гемоглобине крови.

Неживая природа примерно на четверть состоит из кремния

. Он участвует в формировании костей, а также входит в состав клеточной оболочки растений.

Цинк

участвует в процессе, который регулирует содержание сахара в крови.

Медь

у некоторых беспозвоночных животных (членистоногих, моллюсков) окрашивает жидкость, которая выполняет те же функции, что и кровь, в голубой цвет.

Фтор

входит в состав зубной эмали. В нашем организме он накапливается в костной ткани.

Йод

нужен для нормального функционирования щитовидной железы.

Кобальт

― принимает участие в процессах кроветворения.

Как мы видим, каждый химический элемент выполняет свою роль в живых организмах. Для одних функций необходимо высокое содержание определённого элемента, а для других ― низкое. Но абсолютно все они являются жизненно необходимыми.

Химические элементы соединяясь между собой, образуют неорганические

и
органические
вещества.

Неорганические вещества клетки

― это вода и минеральные соли. Важнейшее из неорганических веществ − это вода. Больше всего воды содержится в клетках (от 40 до 95 % общей массы клетки). Вода придаёт клетке упругость, определяет ее форму, участвует в обмене веществ.

Приблизительно 1–1,5 % общей массы клетки составляют минеральные соли, в частности соли кальция, калия, фосфора и др.

А соединения азота, фосфора, кальция и другие неорганические вещества используются для синтеза органических молекул (белков, нуклеиновых кислот и др.)

Органические вещества

входят в состав всех живых организмов. К ним относят углеводы, белки, жиры, нуклеиновые кислоты и другие вещества.

Белки

играют важнейшую роль в жизни клеток. Они входят в состав разнообразных клеточных структур, регулируют процессы жизнедеятельности.

Белки переносят важные вещества по организму. Например, гемоглобин

переносит кислород из лёгких к клеткам других тканей.

Специфические белки выполняют защитную функцию. Они защищают организм от вторжения чужеродных организмов и от повреждения. Например, на проникновение в организм чужеродных белков реагирует иммунная система.

Белки также являются источником энергии, при их расщеплении происходит ее выделение.

Углеводы

― это важная группа органических веществ, в результате расщепления, которых клетки также получают энергию, необходимую для их жизнедеятельности. Углеводы входят в состав оболочек клеток в виде целлюлозы, придавая им прочность.

Запасающие вещества в клетках ― крахмал и сахара − также относятся к углеводам.

Жиры

откладываются в клетках. При их расщеплении также освобождается необходимая живым организмам энергия.

Задания ЕГЭ по теме

Задание 1.

Какие структурные компоненты входят в состав нуклеотидов молекулы ДНК?

Варианты:

1. азотистые основания: А, Т, Г, Ц
2. разнообразные аминокислоты
3. липопротеины
4. углевод дезоксирибоза
5. азотная кислота
6. фосфорная кислота

Ответ: 146

Решение: нуклеотиды связаны между собой через сахар (дезоксирибозу) и остаток фосфорной кислоты и нуклеотиды РНК отличаются от нуклеотидов ДНК и по строению входящего в их состав углевода (рибоза вместо дизоксирибозы), а у нас спрашивают про днк, значит еще отмечаем дизоксирибозу.

Задание 2.

Каковы свойства, строение и функции в клетке полисахаридов?

Варианты:

1. выполняют структурную и запасающую функции
2. выполняют каталитическую и транспортную функции
3. состоят из остатков молекул моносахаридов
4. состоят из остатков молекул аминокислот
5. растворяются в воде
6. не растворяются в воде

Ответ: 136

Решение: моносахариды в воде растворяются, а полисахариды не растворяются в воде.

Задание 3.

Какие клеточные структуры содержат ДНК кольцевой формы?

Варианты:

1. субъединицы рибосом
2. хромосомы ядер
3. нуклеоиды бактерий
4. микротрубочки цитоскелета
5. хлоропласты
6. митохондрии

Ответ: 356

Решение: ДНК человека, находящаяся в ядрах клеток имеет форму двух спиралей, соединенных между собой. ДНК, которая находится в других структурах и органоидах, и нуклеоиды бактерий имеют кольцевую форму.

Задание 4.

Какие функции выполняет в клетке вода?

Варианты:

1. строительную
2. растворителя
3. каталитическую
4. запасающую
5. транспортную
6. придает клетке упругость

Ответ: 256

Решение: Многие вещества растворимы в воде, а гидрофобные структуры могут перемещаться по организму с током крови и лимфы.

Задание 5.

Какую функцию выполняют в клетке нуклеиновые кислоты?

Варианты:

1. являются хранителями наследственной информации
2. осуществляют гомеостаз
3. переносят наследственную информацию из ядра к рибосоме
4. участвуют в синтезе белка
5. входят в состав клеточной мембраны
6. выполняют сигнальную функцию

Ответ: 134

Решение: К нуклеиновым кислотам относятся ДНК, иРНК, тРНК, рРНК. Каждая из этих структур имеет свою функцию. Благодаря нуклеиновым кислотам происходят такие процессы, как репликации ДНК, трансляция и транскрипция.

Задание 6.

Выберите признаки РНК.

Варианты:

1. содержится в рибосомах и ядрышке
2. способна к репликации
3. состоит из одной цепи
4. содержится в хромосомах
5. набор нуклеотидов АТГЦ
6. набор нуклеотидов АГЦУ

Ответ: 136

Решение: Нуклеиновые кислоты РНК и ДНК отличаются набором азотистых оснований нуклеотидов, в их состав входят разные углеводы, к тому же они имеют разную пространственную форму.

Задание 7.

Какие функции выполняют углеводы в организме животных?

Варианты:

1. каталитическую
2. структурную
3. запасающую
4. гормональную
5. сократительную
6. энергетическую

Ответ: 236

Решение: Катализаторами могут быть только ферменты, являющиеся белками, а гормональная функция присуща липидам, ведь они являются предшественниками стероидных гормонов.

Задание 8.

Какие признаки характерны для молекулы ДНК?

Варианты:

1. состоит из одной полипептидной нити
2. состоит из двух полинуклеотидных нитей, закрученных в спираль
3. имеет нуклеотид, содержащий урацил
4. имеет нуклеотид, содержащий тимин
5. сохраняет наследственную информацию
6. переносит информацию о строении белка из ядра к рибосоме

Ответ: 245

Решение: Нуклеиновые кислоты РНК и ДНК отличаются набором азотистых оснований нуклеотидов: у ДНК это А, Т, Ц, Г, а у РНК — А, У, Ц, и Г, к тому же они имеют разную пространственную форму и выполняют различные функции.

Задание 9.

Моносахариды в клетке выполняют функции:

Варианты:

1. энергетическую
2. составных компонентов полимеров
3. информационную
4. составных компонентов нуклеиновых кислот
5. защитную
6. транспортную

Ответ: 124

Решение: При расщеплении 1г глюкозы выделяется 17 кДж энергии, а рибоза и дезоксирибоза входят в состав РНК и ДНК соответственно.

Задание 10.

Липиды в клетке выполняют функции:

Варианты:

1. запасающую
2. регуляторную
3. транспортную
4. ферментативную
5. переносчика наследственной информации

Ответ: 12

Решение: Липиды являются предшественниками гормонов, влияющих на жизнедеятельность организма.

Задание 11.

Каковы особенности строения и свойств молекул белков?

Варианты:

1. имеют первичную, вторичную, третичную, четвертичную структуры
2. имеют вид одиночной спирали
3. мономеры – аминокислоты
4. мономеры – нуклеотиды
5. способны к репликации
6. способны к денатурации

Ответ: 136

Решение: В организме белки встречаются чаще всего в виде глобул. При высоких температурах или воздействии радиации структура белка может быть разрушена.

Задание 12.

Белки и липиды играют роль в образовании:

Варианты:

1. рибосом
2. мембран митохондрий и хлоропластов
3. плазматической мембраны
4. оболочки ядра
5. микротрубочек
6. центриолей

Ответ: 234

Решение: Мембраны всех органоидов клетки сходны по строению с цитоплазматической мембраной.

Задание 13

Что характерно для ферментов?

Варианты:

1. представляют собой фрагменты молекулы ДНК
2. имеют белковую природу
3. ускоряют химические реакции
4. участвуют в терморегуляции
5. регулируют процессы жизнедеятельности
6. могут содержать витамины

Ответ: 124

Решение: Ферменты в организме выполняют каталитическую функцию.

Задание 14.

Какие функции выполняют липиды в организме животных?

Варианты:

1. ферментативную
2. запасающую
3. энергетическую
4. структурную
5. сократительную
6. рецепторную

Ответ: 234

Решение: Липиды входят в состав клеточной мембраны, а при сгорании 1 г жира выделяется 39 кДж энергии

Задание 15.

Выберите особенности строения молекул белков.

Варианты:

1. состоят из жирных кислот
2. состоят из аминокислот
3. мономеры молекулы удерживаются пептидными связями
4. состоят из одинаковых по строению мономеров
5. представляют собой многоатомные спирты
6. четвертичная структура молекул состоит из нескольких глобул

Ответ: 236

Решение: Молекулы белков состоят из аминокислот, которые удерживаются пептидными связями. В организме человека существует 20 аминокислот, причем 8 из них являются незаменимыми.

Задание 16.

Все приведённые ниже признаки, кроме двух, можно использовать для описания значения белков в организме человека и животных. Определите два признака, «выпадающих» из общего списка, и запишите в ответ цифры, под которыми они указаны.

Варианты:

1. служат основным строительным материалом
2. расщепляются в кишечнике до глицерина и жирных кислот
3. образуются из аминокислот
4. в печени превращаются в гликоген
5. в качестве ферментов ускоряют химические реакции

Ответ: 24

Решение: Гликоген синтезируется в печени под действием гормона инсулина, выделяемого поджелудочной железой, из глюкозы при ее повышенном содержании в крови.

Задание 17.

Все приведённые ниже признаки, кроме двух, можно использовать для определения функций липидов в клетке. Определите два признака, «выпадающих» из общего списка, и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

Варианты:

1. запасающая
2. регуляторная
3. транспортная
4. ферментативная
5. строительная

Ответ: 34

Решение: Липиды входят в состав мембран клетки, выполняют накопительную функцию и являются предшественниками гормонов.

Задание 18.

Все перечисленные ниже признаки, кроме двух, можно использовать для описания яичного белка альбумина. Определите два признака, «выпадающих» из общего списка, и запишите в таблицу цифры, под которыми они указаны.

Варианты:

1. состоит из аминокислот
2. пищеварительный фермент
3. денатурирует обратимо при варке яйца
4. мономеры связаны пептидными связями
5. молекула образует первичную, вторичную и третичную структуры

Ответ: 23

Решение: При очень высокой температуре происходит разрушение первичной структуры белка.

Теперь вы знаете что такое химический состав клетки, на часть экзаменационных вопросов сможете ответить. Главное — четко выучить состав клетки и что выполняет каждая ее составляющая в организме.