Продължение. Виж бр.11/2005г

Уроци по биология в часовете по природни науки

Разширено планиране, 10 клас

2. Способността на водата да адхезия. Свойството му да бъде привлечен от всяка повърхност, която носи електрически заряд, му позволява да се издига през малки пори в почвата и през ксилемни съдове в растенията до големи височини.

3. Силите на сцепление между водните молекули го осигуряват вискозитетСледователно водата е лубрикант в биологичните системи. Например синовиалната течност в ставите на гръбначните животни.

4. Водата е добра разтворителйонни (полярни), както и някои нейонни съединения, чиито молекули съдържат заредени (полярни) групи. Всички полярни съединения във вода хидратирайте(заобиколени от водни молекули), докато водните молекули участват в образуването на структурата на молекулите на органичните вещества. Ако енергията на привличане на водните молекули към молекулите на дадено вещество е по-голяма от енергията на привличане между молекулите на самото вещество, тогава веществото се разтваря във вода. Във връзка с водата има: хидрофилни вещества(от гръцки хидрос– вода и filleo- да обичам), силно разтворим във вода и хидрофобен вещества(от гръцки хидросИ Фобос- страх), практически неразтворим във вода.

Хидрофилни (А) и хидрофобни (В) молекули

В молекулите на хидрофилните вещества преобладават полярните групи (–OH; C=O; –COOH; –NH2), които са способни да установяват водородни връзки с водните молекули. Солите, киселините, основите, протеините и въглехидратите имат хидрофилни свойства.

Хидрофобните вещества имат неполярни молекули, които се отблъскват от водните молекули. Мазнини, бензин, полиетилен и други вещества не се разтварят във вода.

Свойството на водата като разтворител е от голямо значение за живите организми, тъй като повечето биохимични реакции могат да протичат само във воден разтвор. Освен това, като разтворител, водата осигурява както притока на вещества в клетката, така и отстраняването на отпадъчните продукти от нея.

5. Мобилностводни молекули се обяснява с факта, че водородните връзки, свързващи съседните молекули, са слаби, което води до постоянни сблъсъци на нейните молекули в течната фаза. Молекулната подвижност на водата позволява осмоза(дифузия, насоченото движение на молекули през полупропусклива мембрана в по-концентриран разтвор), необходима за абсорбцията и движението на водата в живите системи.

6. Сред най-често срещаните течности в природата водата има най-висок топлинен капацитет, така че има висока точка на кипене (100 °C) и ниска точка на замръзване (0 °C). Такива свойства на водата й позволиха да стане основният компонент на вътреклетъчните и вътреорганизмените течности. Вярно е, че точката на замръзване на водата е малко по-висока от тази, която би била идеална за живот, тъй като огромни райони на Земята имат температури под 0 °C. Ако ледените кристали се образуват в живия организъм, те могат да разрушат деликатните му вътрешни структури и да причинят неговата смърт. Зимната пшеница, редица насекоми и жаби имат в телата си естествени антифризи, които предотвратяват образуването на лед в клетките им.

7. "Необичайно" плътности „поведение“ на водата близо до точката на замръзваневодят до факта, че ледът плува по повърхността на резервоарите, създавайки изолационен слой, който при ниски температури предпазва водните обитатели и резервоара от пълно замръзване.

8. Водата има висока специфична топлина на изпарение, следователно, Тъй като водата се изпарява, тя охлажда тялото(при изпаряване на 1 g вода тялото губи 2430 J енергия). Известно е, че за един ден тежка работа човек губи до 10 литра пот. Ако потта не се отделя и изпарява по време на работа, тялото ще се „загрее“ до 100 °C. Изпарението на водата от повърхността на листата на растенията по време на транспирация също допринася за охлаждането.

9. Водата е реагентВ много химична реакция. Например хидролитично разграждане на протеини, въглехидрати, мазнини и др. Водата играе ролята на източник на кислород, отделен по време на фотосинтезата и водород, който се използва за възстановяване на продуктите от асимилацията на въглероден диоксид.

10. Високият топлинен капацитет и топлопроводимост на водата допринася за равномерно разпределение на топлината в клетката и в тялото.

По този начин водата е най-удивителната течност на Земята, чиито свойства надминават всяко въображение. Уникалните свойства на водата й позволяват да изпълнява еднакво уникални биологични функции.

III. Затвърдяване на знанията

Попълване на таблицата „Биологични функции на водата“.

Таблица 3. Биологични функции на водата

Свойства на водата

Биологично значение

1. Висока точка на кипене 2. Замразяване на разширението 3. Добър разтворител 4. Комбинация от висок топлинен капацитет и висока топлопроводимост 5. Капилярност 6. Висока латентна топлина на изпарение 7. Прозрачност 8. Почти пълна несвиваемост 9. Молекулярна подвижност 10. Вискозитет

Формира основата на вътрешната среда на организмите Ледът предпазва водните тела от замръзване, а водните обитатели на замръзнали езера, езера и реки от смърт Повечето биохимични реакции протичат във водни разтвори Поддържане на термичния баланс на тялото, осигуряване на неговата термична стабилност Издигането на водата и разтворените в нея вещества до голяма височина в почвата и в тялото на растенията Охлажда тялото с минимална загуба на вода Възможност за фотосинтеза на плитки дълбочини Поддържане на организмите във форма Възможност за осмоза Смазочни свойства

IV. Домашна работа

Проучете параграфа от учебника (структура, свойства и биологични функции на водата).

Урок 4. Минерални соли и тяхната биологична роля

Оборудване:таблици по обща биология, диаграми на структурата на водната молекула и образуването на водородни връзки.

I. Проверка на знанията

Работа с карти

Карта 1. Прочетете откъс от стихотворението на М. Дудник:

Казват осемдесет процента
Човекът е направен от вода.
От водата, мога да добавя, на родните му реки.
От водата - ще добавя - дъждовете, които му даваха да пие.
От водата - ще добавя - от древната вода на изворите,
От която са го пили и дядовци, и прадядовци...

Как разбирате този текст от гледна точка на знанията за състава на живата материя и ролята на водата в живата природа?

Карта 2. Ако стриете таблетка фенолфталеин в хаван и добавите няколко алкални гранули, тогава не се наблюдава реакция между тези вещества - не се получава оцветяване. Какво трябва да се направи, за да настъпи реакцията?

Карта 3. Голям съд с вода, поставен в мазето, предпазва зеленчуците от замръзване. Защо?

Карта 4. В ясен пролетен ден температурата на въздуха е 10 ° C, относителната влажност е 80%. Ще има ли слана през нощта? Защо разсадът от домати и краставици се напоява обилно преди замръзване?

Карта 5. Защо алпийските растения са ниски? Защо всички части на тези растения натрупват повече захар от подобни растения, разположени извън алпийската зона?

Карта 6. В най-сухите и горещи дни пчелите „закачат“ капчици вода по горните стени на камерите в кошера. За какво?

Карта 7. В резултат на еволюцията в живата природа е създаден богат склад от химични съединения. Известно е, че растителният свят е най-богатият на химични съединения, активно използвани от човека. Как можем да обясним изобилието от химикали в растителния свят, а не в животинския? В кои райони на Земята можем да очакваме растеж на растителни съобщества, най-богати на химични съединения?

Карта 8. Всички знаят, че водните крачки тичат по вода като по суша. Водата може да се налива в чаша с горната част и няма да се разлее, за разлика от други течности. Как си обяснявате този феномен? Кое свойство на водата прави това възможно?

1. Водородната връзка и нейната роля в „химията“ на живота.

3. Строежът на водната молекула. Образуване на водородни връзки между водните молекули.

4. Свойства и функции на водата в клетката и тялото ( двама студенти).

II. Учене на нов материал

Клетката съдържа 1–1,5% минерални соли. Солите са йонни съединения, т.е. те съдържат атоми с частично придобити положителни и отрицателни заряди. Във водата солите лесно се разтварят и разпадат на йони, т.е. дисоциират, за да образуват метален катион и анион на киселинен остатък. Например:

NaCl ––> Na + + Сl – ;

H 3 PO 4 ––> 2H + + HPO 4 2– ;

H 3 PO 4 ––> H + + H 2 PO 4 – .

Затова казваме, че солите се съдържат в клетката под формата на йони. Представени са в най-голяма степен в клетката и имат най-голямо значение

катиони: K +, Na +, Ca 2+, Mg 2+;

аниони: HPO 4 2–, H 2 PO 4 –, Cl –, HCO 3 –, HSO 4 –.

Живите тъкани също съдържат соли, които са в твърдо състояние, например калциев фосфат, който е част от междуклетъчното вещество на костната тъкан и черупките на мекотелите.

2. Биологично значение на катионите

Нека разгледаме значението на най-важните катиони в живота на клетката и организма.

1. Натриеви и калиеви катиони (K + и Na +), концентрацията на които в клетката и в междуклетъчното пространство варира значително - концентрацията на K + вътре в клетката е много висока, а Na + е ниска. Докато клетката е жива, разликите в концентрациите на тези катиони се поддържат стабилно. Поради разликата в концентрациите на натриеви и калиеви катиони от двете страни на клетъчната мембрана, върху нея се създава и поддържа потенциална разлика. Освен това, благодарение на тези катиони, е възможно да се предаде възбуждане по нервните влакна.

2. Калциевите катиони (Ca 2+) са активатор на ензими, подпомагат съсирването на кръвта, влизат в състава на костите, черупките, варовиковите скелети и участват в механизмите на мускулна контракция.

3. Магнезиевите катиони (Mg 2+) също са ензимни активатори и са част от хлорофилните молекули.

4. Железните катиони (Fe 2+) са част от хемоглобина и други органични вещества.

3. Биологично значение на анионите

Въпреки факта, че по време на живота на клетката непрекъснато се образуват киселини и основи, обикновено клетъчната реакция е леко алкална, почти неутрална (pH = 7,2). Това се осигурява от съдържащите се в него аниони на слаби киселини, които свързват или освобождават водородни йони, в резултат на което реакцията на клетъчната среда остава практически непроменена.

Способността на клетката да поддържа определена концентрация на водородни йони (pH) се нарича буфериране.

Вътре в клетката буферирането се осигурява главно от H 2 PO 4 – аниони. В извънклетъчната течност и кръвта ролята на буфер играят CO 3 2– и HCO 3 –. Буферният капацитет се осигурява частично от катиони, които образуват слабо разтворими основи - те свързват хидроксилни йони (OH –), когато са в излишък.

III. Затвърдяване на знанията

Обобщаващ разговор при изучаване на нов материал.

IV. Домашна работа

Проучете параграфа от учебника (минерални соли, тяхната биологична роля).

Като използвате текста на учебника, бележките, направени в клас и допълнителни източници на информация, попълнете таблицата. 4 (въведете в таблицата информация за биологичната роля на следните елементи: Mg, Na, Ca, Fe, K, S, P, Cl, Zn, Cu, I, F, Mn, B, Mo, Co).

Урок 5. Органични вещества. Липиди - връзка между структура, свойства и функции

Оборудване:таблици по обща биология, диаграми на структурата на липидите и тяхната класификация.

I. Проверка на знанията

Работа с карти

Карта 1. Как мислите, че можем да обясним сходството в солния състав на плазмата на сухоземните гръбначни животни и морската вода?

Карта 2. До какво може да доведе промяната в солния състав на кръвната плазма?

Карта 3. Как липсата на който и да е необходим елемент в клетката и тялото влияе върху жизнените им функции? Как може да се прояви това? Дай примери.

Карта 4. Вярно ли е твърдението: „Дихидроген фосфатните йони могат да понижат pH на клетката, като се превърнат във хидроген фосфатни йони“?

Карта 5. Сред солите, образувани от едновалентен катион и едновалентен анион, има много по-разтворими във вода, отколкото сред солите, образувани от двувалентен катион и двувалентен анион. Защо мислиш?

Устна проверка на знанията по въпроси

2. Биологични функции на катионите.

3. Биологични функции на анионите.

Проверка на попълването на Таблица 4 (вижте Таблица 4а).

	Роля в клетката	Роля в тялото
		зеленчук	животно
магнезий (Mg)	Кофактор на много ензими	Част от молекулата на хлорофилида; Mg 2+ йонът образува соли с пектинови вещества	Съдържа ензими, необходими за функционирането на мускулната, нервната и костната тъкан
Натрий (Na)	Участва в създаването и поддържането на биоелектрическия потенциал на клетъчната мембрана	Na + йонът участва в поддържането на осмотичния потенциал на клетките, което осигурява абсорбцията на вода от почвата	Na + йоните влияят на бъбречната функция, участват в поддържането на сърдечния ритъм, част са от минералите в кръвта и участват в регулирането на киселинно-алкалния баланс в тялото
	Част от окислителните ензими, участващи в синтеза на цитохроми	Част от ензимите, участващи в тъмните реакции на фотосинтезата	Участва в синтеза на хемоглобин; при безгръбначните влиза в състава на дихателния пигмент – хемоцианин; при хората е част от ензим, участващ в синтеза на меланин
желязо (Fe)	Част от цитохромите - ензими - носители на електрони в светлинната фаза на фотосинтезата и в дихателната верига	Участва в синтеза на хлорофил, е част от ензимите, участващи в дишането, е част от цитохромите - носители на електрони по време на фотосинтеза	Той е част от небелтъчната част на хемоглобина - хема и протеина миоглобин, който осигурява доставката на кислород в мускулите и се намира в малки количества в черния дроб и далака под формата на протеин феритин
Калций (Ca)	Ca 2+ йони участват в регулирането на селективната пропускливост на клетъчната мембрана, в процесите на свързване на ДНК с протеини	Ca 2+ йони, образувайки соли на пектинови вещества, придават твърдост на междуклетъчното вещество, свързващо растителните клетки	Неразтворимите калциеви соли се намират в костите на гръбначни животни, черупки на мекотели и коралови полипи; Ca 2+ йони участват в образуването на жлъчката, в предаването на нервни импулси през синапсите, са един от факторите на кръвосъсирването и активират ензимите по време на свиването на набраздените мускулни влакна.
	Участва в създаването и поддържането на мембранния потенциал, активира ензимите, участващи в протеиновия синтез и е част от гликолитичните ензими	Участва в регулирането на водния режим, е част от фотосинтезните ензими, компонент на клетъчния сок на вакуолите (съдържа се под формата на K + катиони)	Участва заедно с натрий и калций в поддържането на сърдечния ритъм, участва в провеждането на нервните импулси
	Съдържа аминокиселини (цистеин, цистин, метионин); участва в образуването на третичната структура на протеините (дисулфидни мостове); влиза в състава на коензим А и някои ензими; участва в процеса на фотосинтеза в бактериите; серните съединения служат като енергиен източник за някои хемосинтетици	Определя се от ролята в клетката	Определя се от ролята в клетката; част от инсулин, витамин B 1, биотин
Фосфор (P)	Под формата на остатъци от ортофосфорна киселина, той е част от АТФ, нуклеотиди, ДНК, РНК, коензими NAD +, NADP +, FAD +, фосфорилирани захари, фосфолипиди и много ензими; е част от всички мембранни структури	Определя се от ролята в клетката	Под формата на фосфати влиза в състава на костната тъкан и зъбния емайл; Фосфатната буферна система на бозайниците поддържа pH на тъканната течност в диапазона 6,9–7,4
	Cl аниони – участват в поддържането на електронеутралността на клетката	Cl аниони – участват в регулацията на тургорното налягане	Cl анионите заедно с натриевите катиони участват в образуването на осмотичния потенциал на кръвната плазма; участват в процесите на възбуждане и инхибиране в нервните клетки; са част от солната киселина, която е компонент на стомашния сок
			При гръбначните животни той е част от хормона на щитовидната жлеза тироксин.
Манган (Mn)	Част от ензимите, участващи в дишането, окисляването на мастни киселини, повишаване на активността на ензима карбоксилаза	Част от ензимите, участващи в тъмните реакции на фотосинтезата и в редуцирането на нитрати	Част от фосфатазите - ензими, необходими за растежа на костите
	Част от ензимите, участващи в алкохолната ферментация	Част от ензимите, които активират разграждането на въглеродната киселина и ензимите, участващи в синтеза на растителни хормони - ауксини	Част от ензим, участващ в транспорта на въглероден диоксид в кръвта на гръбначните животни; ензим, който хидролизира пептидните връзки по време на смилането на протеини; ензими, необходими за нормален растеж
			Под формата на неразтворими калциеви соли влиза в състава на костите и зъбната тъкан.
		Влияе върху процесите на растеж. Дефицитът води до смърт на апикални пъпки, цветя, яйчници и проводящи тъкани
Молибден (Mo)	Част от ензимите, участващи във фиксирането на азот в нитрифициращи бактерии	Част от ензими, които регулират функционирането на стоматалния апарат и ензими, участващи в синтеза на аминокиселини	Определя се от ролята в клетката
Кобалт (Co)			Влиза в състава на витамин В12 и участва в синтеза на хемоглобина. Недостигът води до анемия

II. Учене на нов материал

1. Органични вещества на живата материя

Водата с разтворени в нея соли е необходима среда за химичните процеси, които изграждат живота. Самият живот обаче е всякакъв вид трансформации на много различни големи молекули, чийто основен елемент е въглеродът.

Веществата, съдържащи въглеродни атоми, се наричат ​​органични. Само най-простите съединения, съдържащи въглерод, като въглероден оксид (IV) - CO 2 или соли на въглеродна киселина (NaHCO 3; Na 2 CO 3), се считат за неорганични. Неорганичните вещества също включват всички съединения, които не съдържат въглерод, въпреки че много от тях присъстват в клетката.

Уникалната роля на въглерода в химията на живота е свързана със структурата на неговите атоми. Един въглероден атом е способен да образува четири ковалентни връзки и голям брой такива атоми могат да бъдат комбинирани в дълги вериги. Понякога краищата на въглеродните вериги се съединяват, за да образуват пръстеновидни структури.

Въглеродните атоми могат да образуват връзки с атоми на някои други елементи, обикновено H, O, N, S. Въглеродните вериги и пръстени съставляват „скелетите“ на органичните молекули.

Въглеродът е единственият елемент, способен да образува достатъчно различни сложни и стабилни съединения, за да осигури разнообразието от молекули, намиращи се в живите същества.

Вече знаем, че органичните вещества на живата материя включват въглехидрати, мазнини, нуклеинови киселини, протеини, както и АТФ и други нискомолекулни органични съединения. Нека започнем да характеризираме ролята на органичните вещества в „химията“ на живота с мазнините.

2. Липидно съдържание в клетката и в тялото

Липидите са голяма група естествени органични вещества. Името им идва от гръцката дума липос– мазнини, тъй като те включват мазнини (всъщност липиди) и мастноподобни вещества (липоиди). Всяка клетка на животински или растителен организъм съдържа много специфично количество липиди.

Животинските мазнини се съдържат в млякото, месото, подкожните фибри, а в растителните - в семената, плодовете и други органи. Растителните мазнини се наричат ​​масла.

Свободните мазнини могат грубо да се разделят на две големи групи: протоплазмени (конституционални) и резервни.

Протоплазмената мазнина участва в изграждането на всяка клетка. Той е част от мембранните вътреклетъчни структури. Количеството протоплазмена мазнина е постоянно и практически не се променя при никакви условия на тялото. Например при хората протоплазмената мазнина съставлява около 25% от общата мазнина, открита в тялото.

Ненаситени – стеаринова (a), палмитинова (b) и наситени – олеинова (c) мастни киселини

Резервната мазнина е много удобна форма за пестене на енергия. Това се дължи на факта, че съдържанието на калории в мазнините е почти два пъти по-високо от съдържанието на калории в протеините и въглехидратите. Количеството резервни мазнини може да варира в зависимост от различни условия (пол, възраст, модели на активност, диета и т.н.). При човека мастните депа са подкожна тъкан, оментум, перинефрална капсула и др.

Клетките на мозъка, спермата и яйчниците са богати на мазнини - тяхното количество е 7,5–30%.

В допълнение към свободните мазнини, тялото съдържа голямо количество мазнини, свързани с въглехидрати и протеини.

3. Строеж и свойства на липидите

Липидите са органични съединения с различни структури, но общи свойства. По своята химична структура мазнините са естери на тривалентен алкохол глицерин и високомолекулни мастни киселини.

R1, R2, R3 са радикали на мастни киселини. От тях най-често срещаните са палмитинова [CH3–(CH2)15–COOH], стеаринова [CH3–(CH2)16–COOH] и олеинова мастна киселина.

Всички мастни киселини се делят на две групи: наситени, т.е. несъдържащи двойни връзки и ненаситени или ненаситени, съдържащи двойни връзки.

От горните формули става ясно, че наситените киселини включват палмитинова и стеаринова киселина, а ненаситените киселини включват олеинова киселина. Свойствата на мазнините се определят от качествения състав на мастните киселини и тяхното количествено съотношение. Растителните мазнини са богати на ненаситени мастни киселини, те са течни при стайна температура. Животинските мазнини са твърди при стайна температура, тъй като съдържат предимно наситени мастни киселини.

От формулата на мазнината става ясно, че нейната молекула, от една страна, съдържа остатък от глицерол - вещество, силно разтворимо във вода, а от друга - остатъци от мастни киселини, чиито неполярни въглеводородни вериги са практически неразтворими в вода (въглеродните и водородните атоми привличат електрони с приблизително еднаква сила). Следователно неполярните вериги от мастни киселини гравитират към неполярни органични вещества (хлороформ, етер, масло). Поради тази особеност липидните молекули са разположени на границата между вода и неполярни органични съединения или между вода и въздушна фаза, ориентирани по такъв начин, че техните полярни части са обърнати към водата.

Тази ориентация на липидните молекули спрямо водата играе много важна роля. Най-тънкият слой от тези вещества, който е част от клетъчните мембрани, предотвратява смесването на съдържанието на клетката или отделните й части с околната среда.

Така липидите са малки молекули с преобладаващи хидрофобни свойства.

4. Класификация на липидите

В живите организми се срещат различни липиди. Въз основа на техните структурни особености се разграничават няколко групи липиди.

1. Прости липиди(мазнини, восъци). Техните молекули се състоят от мастни киселини, комбинирани с глицерин - мазнини или други едновалентни алкохоли - восъци. Восъците образуват защитен лубрикант върху кожата, козината и перата, покриват листата и плодовете на висшите растения, както и кутикулата на екзоскелета на много насекоми. Тези вещества са много хидрофобни.

2. Сложни липиди– състоят се от глицерол, мастни киселини и други компоненти. Тази група включва: фосфолипиди (производни на ортофосфорната киселина, влизат в състава на всички клетъчни мембрани); гликолипиди (съдържат захарни остатъци, има много от тях в нервната тъкан); липопротеини (комплекси от липиди с протеини).

3. - малки хидрофобни молекули, които са производни на холестерола. Те включват много важни хормони (полови хормони и хормони на надбъбречната кора), терпени (етерични масла, от които зависи миризмата на растенията), някои пигменти (хлорофил, билирубин), някои витамини (A, D, E, K) и др. .

Следва продължение

· всички живи клетки могат да съществуват само в течна среда

1. Водата е универсален разтворител (за полярни молекули и неполярни съединения)

q Според степента на разтворимост веществата се делят на:

Хидрофилен(силно разтворими във вода) - соли, моно- и дизахариди, прости алкохоли, киселини, основи, аминокиселини, пептиди

· хидрофилността се определя от наличието на групи от атоми (радикали) - OH-, CH 3 -, NH 2 - и др.

Хидрофобен(слабо разтворими или неразтворими във вода) - липиди, мазнини, мастноподобни вещества, каучук, някои органични разтворители (бензен, етер), мастни киселини, полизахариди, глобуларни протеини

Хидрофобността се определя от наличието на неполярни молекулни групи:

CH 3 - , CH 2 - CH 3 -

хидрофобните вещества могат да разделят водните разтвори в отделни отделения (фракции)

хидрофобните вещества се отблъскват от водата и се привличат едно към друго (хидрофобни взаимодействия)

Амфифилен– фосфолипиди, мастни киселини

· съдържат молекули и OH-, NH 2 -, COOH- и CH 3 -, CH 2 - CH 3 -

· във вълновите разтвори образуват бимолекулен слой

2. Осигурява буенявления (тургесценция) в растителните клетки

Тургор - еластичност на растителни клетки, тъкани и органи, създадени от вътреклетъчна течност

· определя формата, еластичността на клетките и клетъчния растеж, движенията на устицата, транспирацията (изпарението на водата), абсорбцията на вода от корените

3. Среда за дифузия (проста и улеснена)

4. Предизвиква осмотични явления и осморегулация

осмоза -процесът на дифузия на водата и разтворените в нея химически вещества през полупропусклива мембрана по градиент на концентрация (към повишена концентрация )

· стои в основата на транспорта на хидрофилни вещества през клетъчната мембрана, усвояването на храносмилателни продукти в червата, вода от корените и др.

5. Навлизане на вещества в клетката (главно под формата на воден разтвор)

6. Отстраняване на метаболити (продукти на обмяна) от клетката - екскреция

· извършва се предимно под формата на водни разтвори

7. Осигурява колоидна консистенция (система) на цитоплазмата - дисперсност на вътреклетъчната среда

8. Осигурява стабилността на клетъчните биополимери - протеини, нуклеинови киселини

9. Определя функционалната активност на макромолекулите, която зависи от дебелината на хидратната (водна) обвивка около тях

10. Създава и поддържа химическа среда за физиологични и биохимични процеси - const pH+ - строга хомеостаза за оптимално изпълнение на ензимните функции

11. Създава среда за протичане на химични реакции на синтез и разлагане (повечето от тях протичат само под формата на водни разтвори)

12. Водата е химичен реагент (най-важният метаболит)

· реакции на хидролиза, разграждане и смилане на протеини, въглехидрати, липиди, резервни биополимери, макроерги - АТФ, нуклеинови киселини

· участва в реакции на синтез, окислително-възстановителни реакции

13. Основата за образуване на течната вътрешна среда на тялото - кръв, лимфа, тъканна течност, цереброспинална течност

14. Осигурява транспорта на неорганични йони и органични молекули в клетката и тялото (чрез телесни течности, цитоплазма, проводима тъкан - ксилема, флоема

15. Източник на кислород, отделен при фотосинтезата

16. Донор на водородни атоми, необходими за намаляване на продуктите на асимилация на CO 2 по време на фотосинтезата

17. Осигурява стабилност на субклетъчните структури (клетъчните органели) и клетъчните мембрани

18. Терморегулация (поглъщане или отделяне на топлина поради разкъсване или образуване на водородни връзки) - const t o C

19. Местообитание на едноклетъчни организми

20. Поддържаща функция (хидростатичен скелет при животни)

21. Защитна функция (сълзотворна течност, слуз)

22. Служи като среда, в която става оплождането

23. Разпространение на гамети, семена, ларвни стадии на водни организми

24. Насърчава миграцията на организмите

Край на работата -

Тази тема принадлежи към раздела:

Същността на живота

Живата материя е качествено различна от неживата по своята огромна сложност и висока структурна и функционална подреденост.Живата и неживата материя са сходни на елементарно химично ниво, т.е.Химични съединения на клетъчната материя.

Ако имате нужда от допълнителен материал по тази тема или не сте намерили това, което търсите, препоръчваме да използвате търсенето в нашата база данни с произведения:

Какво ще правим с получения материал:

Ако този материал е бил полезен за вас, можете да го запазите на страницата си в социалните мрежи:

Tweet

Всички теми в този раздел:

Мутационен процес и резерв на наследствена изменчивост
· Протича непрекъснат процес на мутация в генофонда на популациите под въздействието на мутагенни фактори · Рецесивните алели мутират по-често (кодират фаза, по-малко устойчива на действието на мутагенни

Честота на алел и генотип (генетична структура на популацията)
Генетична структура на популация - съотношението на честотите на алелите (A и a) и генотипите (AA, Aa, aa) в генофонда на популацията Честота на алелите

Цитоплазмено наследство
· Има данни, които са неразбираеми от гледна точка на хромозомната теория за наследствеността на А. Вайсман и Т. Морган (т.е. изключително ядрена локализация на гените) · Цитоплазмата участва в регенерацията

Плазмогени на митохондриите
· Една миотохондрия съдържа 4 - 5 кръгови ДНК молекули с дължина около 15 000 нуклеотидни двойки · Съдържа гени за: - синтез на tRNA, rRNA и рибозомни протеини, някои аероензими

Плазмиди
· Плазмидите са много къси, автономно репликиращи се кръгови фрагменти от бактериални ДНК молекули, които осигуряват нехромозомно предаване на наследствена информация

Променливост
Изменчивостта е общото свойство на всички организми да придобиват структурни и функционални различия от техните предци.

Мутационна изменчивост
Мутациите са качествени или количествени ДНК на клетките на тялото, водещи до промени в техния генетичен апарат (генотип) Мутационна теория за сътворението

Причини за мутации
Мутагенни фактори (мутагени) - вещества и влияния, които могат да предизвикат мутационен ефект (всякакви фактори на външната и вътрешната среда, които m

Честота на мутации
· Честотата на мутация на отделните гени варира в широки граници и зависи от състоянието на организма и етапа на онтогенезата (обикновено нараства с възрастта). Средно всеки ген мутира веднъж на всеки 40 хиляди години

Генни мутации (точка, вярно)
Причината е промяна в химическата структура на гена (нарушение на нуклеотидната последователност в ДНК: * генни инсерции на двойка или няколко нуклеотида

Хромозомни мутации (хромозомни пренареждания, аберации)
Причини - причинени от значителни промени в структурата на хромозомите (преразпределение на наследствения материал на хромозомите) Във всички случаи те възникват в резултат на

Полиплоидия
Полиплоидията е многократно увеличаване на броя на хромозомите в клетка (хаплоидният набор от хромозоми -n се повтаря не 2 пъти, а много пъти - до 10 -1

Значението на полиплоидията
1. Полиплоидията при растенията се характеризира с увеличаване на размера на клетките, вегетативните и генеративни органи – листа, стъбла, цветове, плодове, корени и др. , г

Анеуплоидия (хетероплоидия)
Анеуплоидия (хетероплоидия) - промяна в броя на отделните хромозоми, която не е кратна на хаплоидния набор (в този случай една или повече хромозоми от хомоложна двойка са нормални

Соматични мутации
Соматични мутации - мутации, които възникват в соматичните клетки на тялото · Има генни, хромозомни и геномни соматични мутации

Законът за хомоложните редове в наследствената изменчивост
· Открит от Н. И. Вавилов въз основа на изследване на дивата и култивирана флора на пет континента 5. Процесът на мутация в генетично близки видове и родове протича паралелно, в

Комбинативна изменчивост
Комбинативна вариабилност - вариабилност, която възниква в резултат на естествената рекомбинация на алелите в генотипите на потомците поради сексуално размножаване

Фенотипна променливост (модифицираща или ненаследствена)
Променливост на модификация - еволюционно фиксирани адаптивни реакции на организма към промени във външната среда без промяна на генотипа

Стойността на модификационната променливост
1. повечето модификации имат адаптивно значение и допринасят за адаптирането на тялото към промените във външната среда 2. могат да причинят негативни промени - морфози

Статистически модели на модификационна променливост
· Изменения на индивидуална характеристика или свойство, измерени количествено, образуват непрекъсната серия (вариационна серия); не може да се изгради според неизмерим атрибут или атрибут, който е

Вариационна крива на разпределение на модификациите в вариационната серия
V - варианти на признака P - честота на поява на варианти на признака Mo - режим или повечето

Разлики в проявата на мутации и модификации
Мутационна (генотипна) променливост Модифицираща (фенотипна) променливост 1. Свързана с промени в генотипа и кариотипа

Характеристики на човека като обект на генетични изследвания
1. Целенасоченият подбор на родителски двойки и експерименталните бракове са невъзможни (невъзможност за експериментално кръстосване) 2. Бавна смяна на поколенията, настъпваща средно на всеки

Методи за изследване на човешката генетика
Генеалогичен метод · Методът се основава на съставяне и анализ на родословия (въведен в науката в края на 19 век от Ф. Галтън); същността на метода е да ни проследи

Двойен метод
· Методът се състои в изучаване на моделите на наследяване на черти при монозиготни и разнояйчни близнаци (раждаемостта на близнаци е един случай на 84 новородени)

Цитогенетичен метод
· Състои се от визуално изследване на митотични метафазни хромозоми под микроскоп · Въз основа на метода на диференциално оцветяване на хромозомите (T. Kasperson,

Дерматоглифичен метод
· Въз основа на изследването на релефа на кожата на пръстите, дланите и плантарните повърхности на краката (има епидермални издатини - хребети, които образуват сложни модели), тази характеристика се наследява

Население - статистически метод
· Въз основа на статистическа (математическа) обработка на данни за наследствеността в големи групи от населението (популации - групи, различни по националност, религия, раса, професия

Метод на хибридизация на соматични клетки
· Въз основа на възпроизвеждането на соматични клетки на органи и тъкани извън тялото в стерилни хранителни среди (клетките най-често се получават от кожа, костен мозък, кръв, ембриони, тумори) и

Метод на симулация
· Теоретичната основа за биологичното моделиране в генетиката се осигурява от закона за хомоложните серии на наследствената променливост N.I. Вавилова · За моделиране определено

Генетика и медицина (медицинска генетика)
· Проучване на причините, диагностичните признаци, възможностите за рехабилитация и профилактика на наследствени човешки заболявания (мониторинг на генетични аномалии)

Хромозомни заболявания
· Причината е промяна в броя (геномни мутации) или структурата на хромозомите (хромозомни мутации) на кариотипа на зародишните клетки на родителите (аномалии могат да възникнат при различни

Полизомия на половите хромозоми
Тризомия - X (Triplo X синдром); Кариотип (47, XXX) · Известен при жени; честота на синдром 1: 700 (0,1%) N

Наследствени заболявания на генни мутации
· Причина – генни (точкови) мутации (промени в нуклеотидния състав на гена – инсерции, замествания, делеции, трансфери на един или повече нуклеотиди; точният брой на гените при хората не е известен

Болести, контролирани от гени, разположени на X или Y хромозомата
Хемофилия - кръвосъсирване Хипофосфатемия - загуба на фосфор и калций в организма, омекване на костите Мускулна дистрофия - структурни нарушения

Генотипно ниво на превенция
1. Търсене и използване на антимутагенни защитни вещества Антимутагени (протектори) - съединения, които неутрализират мутаген преди реакцията му с ДНК молекула или го отстраняват

Лечение на наследствени заболявания
1. Симптоматични и патогенетични - въздействие върху симптомите на заболяването (генетичният дефект се запазва и се предава в потомството) n диетолог

Генно взаимодействие
Наследствеността е набор от генетични механизми, които осигуряват запазването и предаването на структурната и функционална организация на вида в поредица от поколения от предците

Взаимодействие на алелни гени (една алелна двойка)
· Има пет вида алелни взаимодействия: 1. Пълно доминиране 2. Непълно доминиране 3. Свръхдоминиране 4. Кодоминиране

Допълване
Комплементарността е феноменът на взаимодействие на няколко неалелни доминантни гена, което води до появата на нова черта, която липсва и при двамата родители

Полимеризъм
Полимеризмът е взаимодействието на неалелни гени, при което развитието на един признак става само под влиянието на няколко неалелни доминантни гена (полиген

Плейотропия (действие на множество гени)
Плейотропията е явлението влияние на един ген върху развитието на няколко белега.Причината за плейотропното влияние на един ген е в действието на първичния продукт на този

Основи на развъждането
Селекция (лат. selektio - подбор) - наука и отрасъл на селското стопанство. производство, разработване на теорията и методите за създаване на нови и подобряване на съществуващи сортове растения, породи животни

Опитомяването като първи етап на селекция
· Културни растения и домашни животни, произлезли от диви предци; този процес се нарича опитомяване или опитомяване Движещата сила на опитомяването е

Центрове на произход и разнообразие на култивирани растения (според Н. И. Вавилов)
Име на центъра Географско положение Родина на културните растения

Изкуствен подбор (подбор на родителски двойки)
· Познати са два вида изкуствен подбор: масов и индивидуален.Масовият подбор е подбор, запазване и използване за размножаване на организми, които са

Хибридизация (кръстосване)
· Позволява ви да комбинирате определени наследствени характеристики в един организъм, както и да се отървете от нежелани свойства · При селекцията се използват различни системи за кръстосване

Инбридинг (инбридинг)
Инбридингът е кръстосването на индивиди, които имат близка степен на родство: брат - сестра, родители - потомство (при растенията най-близката форма на инбридинг възниква, когато

Несвързано кръстосване (аутбридинг)
· При кръстосване на несвързани индивиди, вредните рецесивни мутации, които са в хомозиготно състояние, стават хетерозиготни и нямат отрицателен ефект върху жизнеспособността на организма

Хетерозис
Хетерозис (хибридна сила) е феноменът на рязко увеличаване на жизнеспособността и продуктивността на хибридите от първо поколение по време на несвързано кръстосване (интербридинг).

Индуцирана (изкуствена) мутагенеза
· Честотата на мутациите се увеличава рязко при излагане на мутагени (йонизираща радиация, химикали, екстремни условия на околната среда и др.) · Приложение

Междулинейна хибридизация при растенията
· Състои се от кръстосване на чисти (инбредни) линии, получени в резултат на дългосрочно принудително самоопрашване на кръстосано опрашващи се растения, за да се получат максимуми

Вегетативно размножаване на соматични мутации в растенията
· Методът се основава на изолиране и селекция на полезни соматични мутации за стопански признаци в най-добрите стари сортове (възможни само в растениевъдството)

Методи за селекция и генетична работа I. V. Michurina
1. Систематично отдалечена хибридизация a) междувидова: Владимирска череша x Winkler череша = Красотата на северната череша (зимоустойчивост) b) междуродова

Полиплоидия
Полиплоидията е феномен на кратно на основното число (n) увеличение на броя на хромозомите в соматичните клетки на тялото (механизмът на образуване на полиплоиди и

Клетъчно инженерство
· Култивиране на отделни клетки или тъкани върху изкуствени стерилни хранителни среди, съдържащи аминокиселини, хормони, минерални соли и други хранителни компоненти (

Хромозомно инженерство
· Методът се основава на възможността за замяна или добавяне на нови отделни хромозоми в растенията · Възможно е да се намали или увеличи броят на хромозомите във всяка хомоложна двойка - анеуплоидия

Развъждане на животни
· Той има редица характеристики в сравнение със селекцията на растенията, които обективно затрудняват провеждането му: 1. Обикновено е типично само половото размножаване (липса на вегетативно

опитомяване
· Започва преди около 10 - 5 хиляди в епохата на неолита (отслабва ефекта на стабилизиране на естествения подбор, което води до увеличаване на наследствената променливост и повишена ефективност на селекцията

Кръстосване (хибридизация)
· Има два метода на кръстосване: свързани (инбридинг) и несвързани (аутбридинг) · При избора на двойка се вземат предвид родословията на всеки производител (племенни книги, обучение

Несвързано кръстосване (аутбридинг)
· Могат да бъдат вътрешнопородни и междупородни, междувидови или междуродови (систематично отдалечена хибридизация) · Придружени от ефекта на хетерозис на F1 хибриди

Проверка на разплодните качества на производителите по потомство
· Има икономически признаци, които се проявяват само при женските (производство на яйца, производство на мляко) · Мъжките участват във формирането на тези признаци при дъщерите (необходимо е да се проверяват мъжките за c

Селекция на микроорганизми
· Микроорганизми (прокариоти - бактерии, синьо-зелени водорасли; еукариоти - едноклетъчни водорасли, гъби, протозои) - широко използвани в индустрията, селското стопанство, медицината

Етапи на селекция на микроорганизми
I. Търсене на естествени щамове, способни да синтезират продукти, необходими за хората II. Изолиране на чист естествен щам (възниква в процеса на многократна субкултура

Цели на биотехнологията
1. Получаване на фуражен и хранителен протеин от евтини естествени суровини и промишлени отпадъци (основата за решаване на хранителния проблем) 2. Получаване на достатъчно количество

Продукти на микробиологичния синтез
q Фуражни и хранителни протеини q Ензими (широко използвани в храните, алкохола, пивоварството, виното, месото, рибата, кожата, текстила и др.

Етапи на технологичния процес на микробиологичния синтез
Етап I – получаване на чиста култура от микроорганизми, съдържаща само организми от един вид или щам Всеки вид се съхранява в отделна епруветка и се изпраща в производството и

Генно (генно) инженерство
Генното инженерство е област на молекулярната биология и биотехнология, която се занимава със създаването и клонирането на нови генетични структури (рекомбинантна ДНК) и организми с определени характеристики.

Етапи на получаване на рекомбинантни (хибридни) ДНК молекули
1. Получаване на първоначалния генетичен материал - ген, кодиращ протеина (признака) от интерес · Необходимият ген може да бъде получен по два начина: изкуствен синтез или екстракция

Постиженията на генното инженерство
· Въвеждането на еукариотни гени в бактерии се използва за микробиологичен синтез на биологично активни вещества, които в природата се синтезират само от клетките на висшите организми · Синтез

Проблеми и перспективи на генното инженерство
· Изучаване на молекулярната основа на наследствените заболявания и разработване на нови методи за тяхното лечение, намиране на методи за коригиране на увреждането на отделните гени · Повишаване на съпротивителните сили на организма

Хромозомно инженерство в растенията
· Състои се във възможността за биотехнологична замяна на отделни хромозоми в растителни гамети или добавяне на нови · В клетките на всеки диплоиден организъм има двойки хомоложни хромозоми

Метод на клетъчни и тъканни култури
· Методът включва отглеждане на отделни клетки, части от тъкан или органи извън тялото при изкуствени условия върху строго стерилни хранителни среди с постоянна физико-хим.

Клонално микроразмножаване на растения
· Култивирането на растителни клетки е относително просто, средата е проста и евтина, а клетъчната култура е непретенциозна · Методът на растителната клетъчна култура е, че отделна клетка или

Хибридизация на соматични клетки (соматична хибридизация) в растенията
· Протопластите на растителни клетки без твърди клетъчни стени могат да се слеят помежду си, образувайки хибридна клетка, която има характеристиките на двамата родители · Прави възможно получаването

Клетъчно инженерство при животни
Метод на хормонална суперовулация и ембриотрансфер Изолиране на десетки яйца годишно от най-добрите крави по метода на хормонална индуктивна полиовулация (нар.

Хибридизация на соматични клетки при животни
· Соматичните клетки съдържат целия обем генетична информация · Соматичните клетки за култивиране и последваща хибридизация при хора се получават от кожата, която

Приготвяне на моноклонални антитела
· В отговор на въвеждането на антиген (бактерии, вируси, червени кръвни клетки и др.), тялото произвежда специфични антитела с помощта на В лимфоцити, които са протеини, наречени imm

Екологични биотехнологии
· Пречистване на водата чрез създаване на пречиствателни съоръжения с помощта на биологични методи q Окисляване на отпадъчни води с помощта на биологични филтри q Рециклиране на органични и

Биоенергия
Биоенергията е клон на биотехнологиите, свързан с получаване на енергия от биомаса с помощта на микроорганизми Един от ефективните методи за получаване на енергия от биоми

Биоконверсия
Биоконверсията е превръщането на веществата, образувани в резултат на метаболизма, в структурно свързани съединения под въздействието на микроорганизми.Целта на биоконверсията е

Инженерна ензимология
Инженерната ензимология е област на биотехнологията, която използва ензими при производството на определени вещества · Централният метод на инженерната ензимология е имобилизацията

Биогеотехнология
Биогеотехнология - използването на геохимична активност на микроорганизми в минната промишленост (руда, нефт, въглища) · С помощта на микроорганизми

Граници на биосферата
· Определя се от комплекс от фактори; Общите условия за съществуване на живите организми включват: 1. наличие на течна вода 2. наличие на редица биогенни елементи (макро- и микроелементи

Свойства на живата материя
1. Съдържат огромен запас от енергия, способен да произведе работа 2. Скоростта на химичните реакции в живата материя е милиони пъти по-бърза от обикновено поради участието на ензими

Функции на живата материя
· Осъществява се от живата материя в процеса на жизнената дейност и биохимичните преобразувания на веществата при метаболитни реакции 1. Енергия – преобразуване и усвояване от живите същества

Земна биомаса
· Континенталната част на биосферата - сушата заема 29% (148 милиона км2) · Разнородността на сушата се изразява в наличието на широчинна зоналност и височинна зоналност

Почвена биомаса
· Почвата е смес от разложена органична и изветряла минерална материя; Минералният състав на почвата включва силициев диоксид (до 50%), алуминиев оксид (до 25%), железен оксид, магнезий, калий, фосфор

Биомаса на Световния океан
· Площта на Световния океан (хидросферата на Земята) заема 72,2% от цялата повърхност на Земята · Водата има специални свойства, които са важни за живота на организмите - висок топлоемкост и топлопроводимост

Биологичен (биотичен, биогенен, биогеохимичен цикъл) кръговрат на веществата
Биотичният кръговрат на веществата е непрекъснато, планетарно, относително циклично, неравномерно във времето и пространството, редовно разпределение на веществата

Биогеохимични цикли на отделни химични елементи
· Биогенните елементи циркулират в биосферата, т.е. извършват затворени биогеохимични цикли, които функционират под въздействието на биологична (жизнена дейност) и геологична

Цикъл на азота
· Източник на N2 – молекулярен, газообразен, атмосферен азот (не се абсорбира от повечето живи организми, тъй като е химически инертен; растенията могат да абсорбират само свързан азот

Въглероден цикъл
· Основният източник на въглерод е въглеродният диоксид в атмосферата и водата · Въглеродният цикъл се осъществява чрез процесите на фотосинтеза и клетъчно дишане · Цикълът започва с

Водният цикъл
· Осъществява се с помощта на слънчева енергия · Регулира се от живи организми: 1. абсорбция и изпарение от растенията 2. фотолиза в процеса на фотосинтеза (разграждане

Цикъл на сярата
· Сярата е биогенен елемент на живата материя; намира се в протеините като аминокиселини (до 2,5%), част от витамини, гликозиди, коензими, намира се в растителни етерични масла

Поток на енергия в биосферата
· Източникът на енергия в биосферата е непрекъснатото електромагнитно излъчване от слънцето и радиоактивната енергия q 42% от слънчевата енергия се отразява от облаците, атмосферата от прах и повърхността на Земята в

Възникването и еволюцията на биосферата
· Живата материя, а с нея и биосферата, се появиха на Земята в резултат на появата на живот в процеса на химическата еволюция преди около 3,5 милиарда години, което доведе до образуването на органични вещества

Ноосфера
Ноосферата (буквално сфера на ума) е най-високият етап от развитието на биосферата, свързан с възникването и формирането на цивилизованото човечество в нея, когато неговият разум

Признаци на съвременната ноосфера
1. Нарастващо количество извлечени литосферни материали - увеличаване на разработването на минерални находища (сега надхвърля 100 милиарда тона годишно) 2. Масово потребление

Човешкото влияние върху биосферата
· Настоящото състояние на ноосферата се характеризира с непрекъснато нарастваща перспектива за екологична криза, много аспекти на която вече са напълно проявени, създавайки реална заплаха за съществуването

Производство на енергия
q Изграждането на водноелектрически централи и създаването на резервоари причинява наводняване на големи площи и разселване на хора, повишаване нивото на подпочвените води, ерозия на почвата и преовлажняване, свлачища, загуба на обработваема земя

Хранителна продукция. Изтощаване и замърсяване на почвата, намаляване на площта на плодородната почва
q Обработваемите земи заемат 10% от повърхността на Земята (1,2 милиарда хектара) q Причината е свръхексплоатацията, несъвършеното селскостопанско производство: водна и ветрова ерозия и образуване на дерета,

Намаляване на естественото биоразнообразие
q Стопанската дейност на човека в природата е придружена от промени в броя на животинските и растителните видове, изчезването на цели таксони и намаляване на разнообразието на живите същества. q В момента

Киселинни валежи
q Повишена киселинност на дъжд, сняг, мъгла поради отделянето на серни и азотни оксиди в атмосферата от изгаряне на гориво q Киселинните валежи намаляват добивите на културите и унищожават естествената растителност

Начини за решаване на екологични проблеми
· Човекът ще продължи да експлоатира ресурсите на биосферата във все по-големи мащаби, тъй като тази експлоатация е необходимо и основно условие за самото съществуване на h

Устойчиво потребление и управление на природните ресурси
q Максимално пълно и цялостно извличане на всички полезни изкопаеми от залежите (поради несъвършена технология за добив, само 30-50% от запасите се извличат от нефтени находища q Rec

Екологична стратегия за развитие на земеделието
q Стратегическа насока - увеличаване на производителността за осигуряване на храна за нарастващо население без увеличаване на обработваемите площи q Увеличаване на добива на земеделски култури без отрицателни въздействия

Свойства на живата материя
1. Единство на елементарния химичен състав (98% е въглерод, водород, кислород и азот) 2. Единство на биохимичния състав - всички живи органи

Хипотези за произхода на живота на Земята
· Съществуват две алтернативни концепции за възможността за възникване на живота на Земята: q абиогенеза – възникване на живи организми от неорганични вещества

Етапи на развитие на Земята (химични предпоставки за възникване на живот)
1. Звезден етап от историята на Земята q Геоложката история на Земята започва преди повече от 6 пъти. преди години, когато Земята беше горещо място над 1000

Появата на процеса на самовъзпроизвеждане на молекули (биогенен матричен синтез на биополимери)
1. Възникват в резултат на взаимодействието на коацервати с нуклеинови киселини 2. Всички необходими компоненти на процеса на синтез на биогенна матрица: - ензими - протеини - др.

Предпоставки за възникване на еволюционната теория на Чарлз Дарвин
Социално-икономически предпоставки 1. През първата половина на 19в. Англия се превърна в една от икономически най-развитите страни в света с високо ниво на

· Изложено в книгата на Чарлз Дарвин „За произхода на видовете чрез естествен подбор или запазването на предпочитаните породи в борбата за живот“, която беше публикувана

Променливост
Обосновка на изменчивостта на видовете · За да обоснове позицията за изменчивостта на живите същества, Чарлз Дарвин използва общ.

Корелативна променливост
· Промяна в структурата или функцията на една част от тялото предизвиква координирана промяна в друга или други, тъй като тялото е интегрална система, отделните части на която са тясно свързани помежду си

Основните положения на еволюционното учение на Чарлз Дарвин
1. Всички видове живи същества, населяващи Земята, никога не са били създавани от никого, а са възникнали естествено 2. Възникнали естествено, видовете бавно и постепенно

Развитие на представи за вида
· Аристотел – използва понятието вид при описание на животни, което няма научно съдържание и се използва като логическо понятие · Д. Рей

Видови критерии (признаци за идентифициране на вида)
· Значението на видовите критерии в науката и практиката - определяне на видовата идентичност на индивидите (видова идентификация) I. Морфологични - сходство на морфологичните наследства

Типове население
1. Панмиктични - състоят се от индивиди, които се размножават по полов път и се оплождат кръстосано. 2. Клонови - от индивиди, които се размножават само без

Процес на мутация
Спонтанните промени в наследствения материал на зародишните клетки под формата на генни, хромозомни и геномни мутации се появяват постоянно през целия период от живота под влияние на мутации

Изолация
Изолация - спиране на потока на гени от популация към популация (ограничаване на обмена на генетична информация между популациите) Значението на изолацията като фа

Първична изолация
· Не е пряко свързано с действието на естествения подбор, е следствие от външни фактори · Води до рязко намаляване или спиране на миграцията на индивиди от други популации

Екологична изолация
· Възниква на базата на екологични различия в съществуването на различни популации (различните популации заемат различни екологични ниши) v Например пъстърва от езерото Севан p

Вторична изолация (биологична, репродуктивна)
· Има решаващо значение за формирането на репродуктивна изолация · Възниква в резултат на вътревидови различия в организмите · Възниква в резултат на еволюцията · Има две изо

миграции
Миграцията е движението на индивиди (семена, полени, спори) и техните характерни алели между популациите, което води до промени в честотите на алелите и генотиповете в техните генофондове.

Популационни вълни
Популационни вълни („вълни на живота“) - периодични и непериодични резки колебания в броя на индивидите в популацията под влияние на естествени причини (S.S.

Значението на популационните вълни
1. Води до ненасочена и рязка промяна в честотите на алелите и генотипите в генофонда на популациите (случайното оцеляване на индивиди през зимния период може да увеличи концентрацията на тази мутация с 1000 r

Генетичен дрейф (генетично-автоматични процеси)
Генетичният дрейф (генетично-автоматични процеси) е случайна, ненасочена промяна в честотите на алелите и генотипите, която не е причинена от действието на естествения отбор.

Резултат от генетичен дрейф (за малки популации)
1. Причинява загуба (p = 0) или фиксиране (p = 1) на алели в хомозиготно състояние във всички членове на популацията, независимо от тяхната адаптивна стойност - хомозиготизация на индивидите

Естественият подбор е водещият фактор на еволюцията
Естественият подбор е процес на преференциално (селективно, селективно) оцеляване и размножаване на най-приспособените индивиди и неоцеляване или невъзпроизвеждане

Борбата за съществуване Форми на естествен подбор
Избор на шофиране (Описано от Чарлз Дарвин, модерно обучение, разработено от Д. Симпсън, английски) Избор на шофиране - селекция в

Стабилизираща селекция
· Теорията за стабилизиращия подбор е разработена от руски академик. I. I. Shmagauzen (1946) Стабилизираща селекция - селекция, работеща в стабилно състояние

Други форми на естествен подбор
Индивидуален подбор - селективно оцеляване и размножаване на отделни индивиди, които имат предимство в борбата за съществуване и елиминирането на други

Основни характеристики на естествения и изкуствения подбор
Естествен подбор Изкуствен подбор 1. Възникнал с появата на живота на Земята (преди около 3 милиарда години) 1. Възникнал в не-

Обща характеристика на естествения и изкуствения подбор
1. Изходен (елементарен) материал - индивидуални характеристики на организма (наследствени изменения - мутации) 2. Извършват се според фенотипа 3. Елементарна структура - популации

Борбата за съществуване е най-важният фактор в еволюцията
Борбата за съществуване е комплекс от взаимоотношения между организъм и абиотични (физически условия на живот) и биотични (взаимоотношения с други живи организми) фактори

Интензивност на възпроизвеждане
v Един индивид кръгъл червей произвежда 200 хиляди яйца на ден; сивият плъх ражда 5 котила годишно от 8 малки, които стават полово зрели на тримесечна възраст; потомството на една дафния достига

Междувидова борба за съществуване
· Среща се между индивиди от популации на различни видове · По-малко остро от вътрешновидовото, но напрежението му се увеличава, ако различните видове заемат сходни екологични ниши и имат

Борба с неблагоприятните абиотични фактори на околната среда
· Наблюдава се във всички случаи, когато индивиди от популация се намират в екстремни физически условия (прекомерна топлина, суша, сурова зима, прекомерна влажност, неплодородни почви, сурови

Основни открития в областта на биологията след създаването на STE
1. Откриване на йерархичните структури на ДНК и протеина, включително вторичната структура на ДНК - двойната спирала и нейната нуклеопротеидна природа 2. Дешифриране на генетичния код (неговата триплетна структура

Признаци на органите на ендокринната система
1. Те ​​са относително малки по размер (лобове или няколко грама) 2. Анатомично несвързани помежду си 3. Те синтезират хормони 4. Те имат богата мрежа от кръвоносни съдове

Характеристики (признаци) на хормоните
1. Образуват се в жлезите с вътрешна секреция (неврохормоните могат да се синтезират в невросекреторни клетки) 2. Висока биологична активност - способност за бързо и силно изменение на инт.

Химическа природа на хормоните
1. Пептиди и прости протеини (инсулин, соматотропин, тропни хормони на аденохипофизата, калцитонин, глюкагон, вазопресин, окситоцин, хипоталамични хормони) 2. Сложни протеини - тиреотропин, лютеин

Хормони на средния (междинен) лоб
Меланотропен хормон (меланотропин) - обмен на пигменти (меланин) в покривните тъкани Хормони на задния лоб (неврохипофиза) - окситрицин, вазопресин

Хормони на щитовидната жлеза (тироксин, трийодтиронин)
Съставът на хормоните на щитовидната жлеза със сигурност включва йод и аминокиселината тирозин (0,3 mg йод се освобождава дневно като част от хормоните, следователно човек трябва да получава ежедневно с храна и вода

Хипотиреоидизъм (хипотиреоидизъм)
Причината за хипотерозата е хроничният дефицит на йод в храната и водата.Липсата на хормонална секреция се компенсира от пролиферацията на тъканта на жлезата и значително увеличаване на нейния обем.

Кортикални хормони (минералкортикоиди, глюкокортикоиди, полови хормони)
Кортикалния слой се образува от епителна тъкан и се състои от три зони: гломерулна, фасцикуларна и ретикуларна, имащи различна морфология и функции. Хормоните се класифицират като стероиди - кортикостероиди

Хормони на надбъбречната медула (адреналин, норепинефрин)
- Медулата се състои от специални хромафинови клетки, оцветени в жълто (същите тези клетки са разположени в аортата, клона на каротидната артерия и в симпатиковите възли; всички те изграждат

Хормони на панкреаса (инсулин, глюкагон, соматостатин)
Инсулин (секретиран от бета клетки (инсулоцити), е най-простият протеин) Функции: 1. Регулиране на въглехидратния метаболизъм (единственото намаляване на захарта

тестостерон
Функции: 1. Развитие на вторични полови белези (пропорции на тялото, мускули, растеж на брада, окосмяване по тялото, умствени характеристики на мъжа и др.) 2. Растеж и развитие на репродуктивните органи

Яйчници
1. Чифтни органи (с големина около 4 см, тегло 6-8 г), разположени в малкия таз, от двете страни на матката 2. Състоят се от голям брой (300-400 хиляди) т.нар. фоликули - структура

Естрадиол
Функции: 1. Развитие на женските полови органи: яйцепроводи, матка, вагина, млечни жлези 2. Формиране на вторични полови белези на женския пол (телосложение, фигура, отлагане на мазнини и др.)

Ендокринни жлези (ендокринна система) и техните хормони
Ендокринни жлези Хормони Функции Хипофизна жлеза: - преден лоб: аденохипофиза - среден лоб - заден

Рефлекс. Рефлексна дъга
Рефлексът е реакцията на организма към дразнене (промяна) на външната и вътрешната среда, осъществявана с участието на нервната система (основната форма на дейност

Механизъм за обратна връзка
· Рефлексната дъга не завършва с реакцията на тялото към стимулация (работата на ефектора). Всички тъкани и органи имат свои собствени рецептори и аферентни нервни пътища, които се свързват със сетивата.

Гръбначен мозък
1. Най-древната част от централната нервна система на гръбначните животни (появява се за първи път при главохордовите - копиевидната) 2. По време на ембриогенезата се развива от невралната тръба 3. Разположена е в костта

Скелетно-моторни рефлекси
1. Коленен рефлекс (центърът е локализиран в лумбалния сегмент); елементарен рефлекс от животински предци 2. Ахилесов рефлекс (в лумбалния сегмент) 3. Плантарен рефлекс (с

Функция на проводника
· Гръбначният мозък има двупосочна връзка с главния мозък (ствол и кора на главния мозък); чрез гръбначния мозък мозъкът е свързан с рецепторите и изпълнителните органи на тялото

мозък
· Главният и гръбначният мозък се развиват в ембриона от външния зародишен слой – ектодерма · Намират се в кухината на мозъчния череп · Покрити са (като гръбначния мозък) с три слоя

Медула
2. По време на ембриогенезата се развива от петия медуларен везикул на невралната тръба на ембриона 3. Той е продължение на гръбначния мозък (долната граница между тях е мястото, където излиза коренчето

Рефлексна функция
1. Защитни рефлекси: кашлица, кихане, мигане, повръщане, сълзене 2. Хранителни рефлекси: смучене, преглъщане, отделяне на сок от храносмилателните жлези, моторика и перисталтика

Среден мозък
1. В процеса на ембриогенеза от третия медуларен везикул на невралната тръба на ембриона 2. Покрит с бяло вещество, сиво вещество вътре под формата на ядра 3. Има следните структурни компоненти

Функции на средния мозък (рефлекс и проводимост)
I. Рефлексна функция (всички рефлекси са вродени, безусловни) 1. Регулиране на мускулния тонус при движение, ходене, стоене 2. Ориентировъчен рефлекс

Таламус (визуален таламус)
· Представлява сдвоени струпвания на сиво вещество (40 чифта ядра), покрити със слой бяло вещество, отвътре – трета камера и ретикуларна формация · Всички ядра на таламуса са аферентни, сетивни

Функции на хипоталамуса
1. Висш център за нервна регулация на сърдечно-съдовата система, пропускливост на кръвоносните съдове 2. Център за терморегулация 3. Регулиране на водно-солевия баланс орган

Функции на малкия мозък
· Малкият мозък е свързан с всички части на централната нервна система; кожни рецептори, проприорецептори на вестибуларния и двигателния апарат, подкорието и кората на главния мозък · Функциите на малкия мозък изследват пътя

Теленцефалон (главен мозък, преден мозък)
1. По време на ембриогенезата се развива от първия мозъчен везикул на невралната тръба на ембриона 2. Състои се от две полукълба (дясно и ляво), разделени от дълбока надлъжна цепнатина и свързани

Мозъчна кора (наметало)
1. При бозайници и хора повърхността на кората е сгъната, покрита с извивки и бразди, което осигурява увеличаване на повърхността (при хората е около 2200 cm2

Функции на кората на главния мозък
Методи на изследване: 1. Електрическа стимулация на отделни зони (метод на „имплантиране” на електроди в области на мозъка) 3. 2. Отстраняване (екстирпация) на отделни зони

Сензорни зони (региони) на кората на главния мозък
· Те представляват централните (кортикални) участъци на анализаторите; към тях се приближават чувствителни (аферентни) импулси от съответните рецептори · Заемат малка част от кората

Функции на асоциативните зони
1. Комуникация между различни области на кората (сензорна и моторна) 2. Комбинация (интеграция) на цялата чувствителна информация, постъпваща в кората с паметта и емоциите 3. Решаваща

Характеристики на автономната нервна система
1. Разделен на два отдела: симпатиков и парасимпатиков (всеки от тях има централна и периферна част) 2. Няма собствен аферент (

Характеристики на частите на вегетативната нервна система
Симпатиков дял Парасимпатиков дял 1. Централните ганглии са разположени в страничните рога на гръдния и лумбалния сегмент на гръбначния стълб

Функции на автономната нервна система
· Повечето органи на тялото се инервират както от симпатиковата, така и от парасимпатиковата система (двойна инервация) · И двата отдела упражняват три вида действия върху органите - вазомоторна,

Влиянието на симпатиковия и парасимпатиковия отдел на автономната нервна система
Симпатиков отдел Парасимпатиков отдел 1. Ускорява ритъма, увеличава силата на сърдечните контракции 2. Разширява коронарните съдове

Висша нервна дейност на човека
Психични механизми на отражение: Психични механизми на проектиране на бъдещето - разумно

Характеристики (признаци) на безусловни и условни рефлекси
Безусловни рефлекси Условни рефлекси 1. Вродени специфични реакции на организма (предавани по наследство) - генетично обусловени

Методика за развитие (формиране) на условни рефлекси
· Разработено от I.P. Pavlov върху кучета при изследване на слюноотделянето под въздействието на светлинни или звукови стимули, миризми, докосвания и др. (Каналът на слюнчената жлеза се извежда през прорез

Условия за развитие на условни рефлекси
1. Безразличният стимул трябва да предшества безусловния (предварително действие) 2. Средната сила на безразличния стимул (при ниска и висока сила рефлексът може да не се формира)

Значението на условните рефлекси
1. Те ​​формират основата на ученето, получаването на физически и умствени умения 2. Фино адаптиране на вегетативните, соматични и психически реакции към условия с

Индукционно (външно) спиране
o Развива се под въздействието на външен, неочакван, силен дразнител от външната или вътрешната среда v Силен глад, пълен пикочен мехур, болка или сексуална възбуда

Инхибиране, обусловено от изчезване
· Развива се, когато условният стимул системно не се подсилва от безусловния v Ако условният стимул се повтаря на кратки интервали без подсилване

Връзката между възбуждане и инхибиране в кората на главния мозък
Облъчването е разпространението на процесите на възбуждане или инхибиране от източника на тяхното възникване към други области на кората.Пример за облъчване на процеса на възбуждане е

Причини за съня
· Съществуват няколко хипотези и теории за причините за съня: Химическа хипотеза - причината за съня е отравяне на мозъчните клетки с токсични отпадъчни продукти, изображение

REM (парадоксален) сън
· Настъпва след период на бавновълнов сън и продължава 10-15 минути; след това отново отстъпва място на сън с бавни вълни; повтаря се 4-5 пъти през нощта Характеризира се с бърз

Характеристики на висшата нервна дейност на човека
(разлики от БНД на животните) · Каналите за получаване на информация за факторите на външната и вътрешната среда се наричат ​​сигнални системи · Разграничават се първата и втората сигнални системи

Характеристики на висшата нервна дейност на хората и животните
Животно Човек 1. Получаване на информация за факторите на околната среда само с помощта на първата сигнална система (анализатори) 2. Специфични

Паметта като компонент на висшата нервна дейност
Паметта е набор от умствени процеси, които осигуряват запазването, консолидирането и възпроизвеждането на предишен индивидуален опит v Основни процеси на паметта

Анализатори
· Човек получава цялата информация за външната и вътрешната среда на тялото, необходима за взаимодействие с него, използвайки сетивата (сензорни системи, анализатори) v Концепцията за анализ

Устройство и функции на анализаторите
· Всеки анализатор се състои от три анатомично и функционално свързани секции: периферна, проводима и централна · Увреждане на една от частите на анализатора

Значението на анализаторите
1. Информация на тялото за състоянието и промените във външната и вътрешната среда 2. Появата на усещания и формирането на тяхна основа на понятия и представи за околния свят, т.е. д.

Хориоидея (средна)
· Разположена под склерата, богата на кръвоносни съдове, състои се от три части: предна - ирис, средна - цилиарно тяло и задна - самата съдова тъкан

Характеристики на фоторецепторните клетки на ретината
Пръчици Конуси 1. Брой 130 милиона 2. Визуален пигмент – родопсин (визуално лилаво) 3. Максимален брой на n

Лещи
· Намира се зад зеницата, има формата на двойноизпъкнала леща с диаметър около 9 мм, абсолютно прозрачна и еластична. Покрит с прозрачна капсула, към която са прикрепени връзките на цилиарното тяло

Функциониране на окото
· Зрителната рецепция започва с фотохимични реакции, които започват в пръчиците и конусите на ретината и се състоят в разпадането на зрителните пигменти под въздействието на светлинни кванти. Точно това

Хигиена на зрението
1. Предотвратяване на наранявания (предпазни очила при производство с травматични предмети - прах, химикали, стружки, трески и др.) 2. Защита на очите от прекалено ярка светлина - слънце, електрически

Външно ухо
· Представяне на ушната мида и външния слухов проход · Ушната мида - свободно изпъкнала върху повърхността на главата

Средно ухо (тимпанична кухина)
· Лежи вътре в пирамидата на слепоочната кост · Изпълнена с въздух и се свързва с назофаринкса чрез тръба с дължина 3,5 cm и диаметър 2 mm - Евстахиевата тръба Функция на Евстахиевата кост

Вътрешно ухо
· Намира се в пирамидата на темпоралната кост · Включва костен лабиринт, който представлява сложна канална структура · Вътре в костите

Възприемане на звукови вибрации
· Ушната мида улавя звуците и ги насочва към външния слухов проход. Звуковите вълни предизвикват вибрации на тъпанчето, които се предават от него чрез системата от лостове на слуховите костици (

Хигиена на слуха
1. Предотвратяване на травми на слуховите органи 2. Защита на слуховите органи от прекомерна сила или продължителност на звукова стимулация - т.нар. „шумово замърсяване“, особено в шумни индустриални среди

Биосфера
1. Представени от клетъчни органели 2. Биологични мезосистеми 3. Възможни мутации 4. Хистологичен метод на изследване 5. Начало на метаболизма 6. За

„Структура на еукариотна клетка“ 9. Клетъчна органела, съдържаща ДНК 10. Има пори 11. Изпълнява компартментална функция в клетката 12. Функция

Клетъчен център
Тестова тематична цифрова диктовка по темата „Клетъчен метаболизъм“ 1. Осъществява се в цитоплазмата на клетката 2. Изисква специфични ензими

Тематична цифрова програмирана диктовка
на тема „Енергиен метаболизъм” 1. Провеждат се реакции на хидролиза 2. Крайните продукти са CO2 и H2 O 3. Крайният продукт е PVC 4. NAD се редуцира

Кислороден етап
Тематична цифрова програмирана диктовка по темата „Фотосинтеза“ 1. Настъпва фотолиза на водата 2. Настъпва редукция

„Клетъчен метаболизъм: Енергиен метаболизъм. фотосинтеза. Биосинтеза на протеин" 1. Осъществява се в автотрофи 52. Извършва се транскрипция 2. Свързана с функционирането

Основните характеристики на еукариотните царства
Царство Растения Царство Животни 1. Те ​​имат три подцарства: – низши растения (истински водорасли) – червени водорасли

Характеристики на видовете изкуствена селекция в развъждането
Масова селекция Индивидуална селекция 1. Много индивиди с най-ясно изразени характеристики са позволени да се възпроизвеждат

Обща характеристика на масовия и индивидуалния подбор
1. Извършва се от човека чрез изкуствена селекция 2. За по-нататъшно размножаване се допускат само индивиди с най-силно изразен желан признак 3. Може да се повтори

Водата е уникално вещество. Разпространен е навсякъде на нашата планета. Опитайте се да си представите какъв би бил животът ни без молекулата H2O? И няма какво да си представяме - нямаше да има живот на нашата планета. Хората са 70% вода. Колкото по-младо е тялото, толкова повече съдържа, а с възрастта това количество намалява. Например, да вземем ембрион - процентът на H2O в него е 90%.

В статията ви каним да подчертаете всичко в клетката и да разгледате всяка подробно. Важно е да се спомене, че той се съдържа там в две форми: свободна и свързана. Ще се занимаем с това малко по-късно.

вода

Всеки знае, че водата играе много важна или по-скоро ключова роля в живота ни. Без него нашата планета би била мъртва, безжизнена пустиня. Учените все още изучават водата и нейната роля в човешкото тяло.

Вече казахме, че водата се намира в нашите клетки в свободна и свързана форма. Първият служи за разпределение на веществата – за преноса им в клетката и извън нея. И последното се наблюдава:

• между влакната;
• мембрани;
• протеинови молекули;
• клетъчни структури.

Както свободната, така и свързаната вода в клетката задължително изпълнява някои функции, за които ще говорим по-късно. А сега няколко думи за това как е организирана самата H2O молекула.

Молекула

Като начало, нека обозначим молекулната формула на водата: H2O. Това е много често срещано вещество на планетата и трябва да го запомните, тъй като молекулярната формула на водата се среща доста често в различни области на знанието. Между другото, той се намира във всички човешки органи, дори в зъбния емайл и костите, но там процентът му е много малък - съответно 10% и 20%.

Както вече казахме, колкото по-младо е тялото, толкова повече вода съдържа. Учените предполагат, че остаряваме, защото протеинът не може да свързва големи количества вода. Но това обаче е само хипотеза.

Функции

Сега нека подчертаем ясно повече от тях от списъка по-долу:

• H2O може да действа като разтворител, тъй като почти всички химични реакции са йонни и протичат във вода. Трябва да се отбележи, че има хидрофилни вещества (които разтварят например алкохол, захар, аминокиселини и т.н.), но има и хидрофобни (мастни киселини, целулоза и др.).
• Водата може да действа като реагент.
• Изпълнява транспортни, терморегулаторни и структурни функции.

Предлагаме да разгледаме всеки от тях поотделно. Нека да вървим по ред, първата в нашия списък е функцията разтворител.

Разтворител

Функциите на водата в клетката са многобройни, но една от най-важните е да подпомага улесняването на много реакции. Молекулата H2O може да действа като разтворител. Почти всички реакции, протичащи в клетката, са йонни, т.е. средата, в която могат да протичат, е водата.

реагент

Следващите функции на водата в клетката са нейното участие в химичните реакции, протичащи в тялото като реагент. Те включват:

• хидролиза;
• полимеризация;
• фотосинтеза и така нататък.

Сега малко за това В химията това е името на вещество, което участва в някои химични реакции. Най-важното е, че въпреки че участва в реакцията, не е обект на обработка. Реактивите в лабораторията (наричани още реактиви) са доста често срещано явление.

Водата, като реагент, участва в състава на други вещества, необходими на организма.

Транспортна функция

Защо живеем? Тялото ни съществува само защото клетките, от които се състои, са живи. И те трябва да благодарят на уникалната си структура и някои от възможностите на молекулата H2O. Вече споменахме, че водата е неразделна част от нашето тяло и всяка клетка съдържа тези уникални молекули или по-скоро е на първо място в състава си.

Транспортната функция на водата в клетката е друга цел на H2O в нашето тяло. Водата има определена характеристика - проникване в междуклетъчното пространство, благодарение на което хранителните вещества влизат в клетката.

Също така си струва да знаете, че кръвта и лимфата също съдържат вода и липсата му води до някои последствия: кръвоизливи или тромбози.

Терморегулация

Какви функции на водата в клетката все още не сме разбрали? Разбира се, терморегулация. Казахме, че водата може да абсорбира топлината и да я задържа дълго време. Така H2O може да предпази клетката от хипотермия или прегряване. Функцията на терморегулация е необходима не само за отделните клетки, но и за целия организъм като цяло.

Структурна функция

Вече ги изброихме, но остава да обсъдим още една цел - поддържане на структурата на клетките.

Опитвали ли сте някога да компресирате течна вода? Дори в лабораторни условия това е изключително трудно постижимо. Това свойство на водата е необходимо, за да се поддържа формата и структурата на всяка клетка.

Запомнете завинаги: без вода животът е невъзможен. Ние изпитваме жажда, когато тялото загуби около 3% вода, а при загуба на 20% клетките умират, а следователно и човекът. Внимавайте колко вода пиете.

Водата (H 2 O) е най-важното неорганично вещество на клетката. В клетката в количествено отношение водата е на първо място сред другите химични съединения. Водата изпълнява различни функции: поддържа обема, еластичността на клетката, участва във всички химични реакции. Всички биохимични реакции протичат във водни разтвори. Колкото по-висока е скоростта на метаболизма в дадена клетка, толкова повече вода съдържа тя.

Обърни внимание!

Водата в клетката е в две форми: свободна и свързана.

Безплатна водаразположени в междуклетъчните пространства, съдовете, вакуолите и органните кухини. Служи за транспортиране на вещества от околната среда в клетката и обратно.
Свързана водае част от някои клетъчни структури, намира се между протеинови молекули, мембрани, влакна и е свързан с някои протеини.
Водата има редица свойства, които са изключително важни за живите организми.

Структура на водната молекула

Уникалните свойства на водата се определят от структурата на нейната молекула.

Между отделните водни молекули се образуват водородни връзки, които определят физичните и химичните свойства на водата.
Характерното разположение на електроните във водната молекула й придава електрическа асиметрия. По-електроотрицателният кислороден атом привлича по-силно електроните на водородните атоми, което води до водна молекула дипол(има полярност). Всеки от двата водородни атома има частично положителен заряд, а кислородният атом носи частично отрицателен заряд.

Частично отрицателният заряд на кислородния атом на една водна молекула се привлича от частично положителните водородни атоми на други молекули. Така всяка водна молекула има тенденция да се свързва водородна връзкас четири съседни водни молекули.

Свойства на водата

Тъй като водните молекули са полярни, водата има свойството да разтваря полярните молекули на други вещества.
Веществата, които са разтворими във вода, се наричат хидрофилен(соли, захари, прости алкохоли, аминокиселини, неорганични киселини). Когато дадено вещество премине в разтвор, неговите молекули или йони могат да се движат по-свободно и следователно реактивоспособността на веществото се увеличава.

Веществата, които са неразтворими във вода, се наричат хидрофобен(мазнини, нуклеинови киселини, някои протеини). Такива вещества могат да образуват интерфейси с вода, при които протичат много химични реакции. Следователно фактът, че водата не разтваря някои вещества, също е много важен за живите организми.

Водата има висока специфичност топлинен капацитет, т.е. способността да абсорбира топлинна енергия с минимално повишаване на собствената си температура. За да се прекъснат многобройните водородни връзки между водните молекули, трябва да се абсорбира голямо количество енергия. Това свойство на водата осигурява поддържането на топлинния баланс в организма. Големият топлинен капацитет на водата предпазва телесните тъкани от бързо и силно повишаване на температурата.
За да се изпари водата, е необходима доста енергия. Използването на значително количество енергия за разкъсване на водородни връзки по време на изпаряване помага за охлаждането му. Това свойство на водата предпазва тялото от прегряване.

Пример:

Примери за това включват транспирация при растенията и изпотяване при животни.

Водата има и висока топлопроводимост, осигуряваща равномерно разпределение на топлината в тялото.

Обърни внимание!

Висок специфичен топлинен капацитет и висока топлопроводимостправи водата идеална течност за поддържане на топлинно равновесие на клетките и организмите.

вода практически не се свива, създаващи тургорно налягане, определящи обема и еластичността на клетките и тъканите.

Пример:

Хидростатичният скелет поддържа формата на кръгли червеи, медузи и други организми.

Благодарение на адхезионните сили на молекулите, върху повърхността на водата се създава филм, който има такава характеристика като повърхностно напрежение.

Пример:

Благодарение на силата на повърхностното напрежение възниква капилярен кръвен поток, възходящи и низходящи течения на разтвори в растенията.

Сред физиологично важните свойства на водата е нейното способност за разтваряне на газове(O 2, CO 2 и т.н.).

Водата също е източник на кислород и водород, освободен по време на фотолиза по време на светлинната фаза на фотосинтезата.

Биологични функции на водата

• Водата осигурява движението на веществата в клетката и тялото, усвояването на веществата и отстраняването на метаболитните продукти. В природата водата пренася отпадъчни продукти в почвите и водните тела.
• Водата е активен участник в метаболитните реакции.
• Водата участва в образуването на смазочни течности и слуз, секрети и сокове в тялото (тези течности се намират в ставите на гръбначните животни, в плевралната кухина, в перикардната торбичка).
• Водата е част от слузта, която улеснява движението на веществата през червата и създава влажна среда върху лигавиците на дихателните пътища. Секретите, отделяни от някои жлези и органи, също са на водна основа: слюнка, сълзи, жлъчка, сперма и др.

Водата играе жизненоважна роля в живота на клетките и живите организми като цяло. Освен, че е част от състава им, за много организми е и местообитание. Ролята на водата в клетката се определя от нейните свойства. Тези свойства са доста уникални и се свързват главно с малкия размер на водните молекули, с полярността на нейните молекули и със способността им да се свързват една с друга чрез водородни връзки.

Молекулите на водата имат нелинейна пространствена структура. Атомите във водната молекула се държат заедно от полярни ковалентни връзки, които свързват един кислороден атом с два водородни атома. Полярността на ковалентните връзки (т.е. неравномерното разпределение на зарядите) се обяснява в този случай със силната електроотрицателност на кислородните атоми спрямо водородния атом; Кислородният атом изтегля електрони от споделени електронни двойки.

В резултат на това на кислородния атом се появява частично отрицателен заряд, а на водородните атоми - частично положителен заряд. Водородните връзки възникват между кислородните и водородните атоми на съседни молекули.

Благодарение на образуването на водородни връзки водните молекули се образуват една друга, което определя нейното първоначално състояние при нормални условия.

Водата е отлична разтворителза полярни вещества, като соли, захари, алкохоли, киселини и др. Веществата, които са силно разтворими във вода, се наричат хидрофилен.

Водата не се разтваря или смесва с абсолютно неполярни вещества като мазнини или масла, тъй като не може да образува водородни връзки с тях. Веществата, които са неразтворими във вода, се наричат хидрофобен.

Водата има висок специфичен топлинен капацитет. Разкъсването на водородните връзки, които държат водните молекули заедно, изисква усвояването на голямо количество енергия. Това свойство осигурява поддържането на топлинния баланс на тялото при значителни температурни промени в околната среда. Освен това водата има висока топлопроводимост, което позволява на тялото да поддържа еднаква температура в целия си обем.

Водата също има висока топлина на изпаряване, т.е. способността на молекулите да отвеждат значително количество топлина, охлаждайки тялото. Това свойство на водата се използва при изпотяване при бозайници, термичен задух при крокодили и транспирация при растенията, предпазвайки ги от прегряване.

Характерно е изключително за водата високо повърхностно напрежение. Това свойство е много важно за процесите на адсорбция, за движението на разтворите през тъканите (кръвообръщение, възходящи и низходящи токове в тялото на растенията). Много малки организми се възползват от повърхностното напрежение: то им позволява да се носят по водата или да се плъзгат по повърхността й.

Биологични функции на водата

транспорт. Водата осигурява движението на веществата в клетката и тялото, усвояването на веществата и отстраняването на метаболитните продукти.

Метаболитен. Водата е средата за всички биохимични реакции в клетката. Неговите молекули участват в много химични реакции, например в образуването или хидролизата на полимери. В процеса на фотосинтеза водата е донор на електрони и източник на водородни атоми. Освен това е източник на свободен кислород.

Структурни. Цитоплазмата на клетките съдържа от 60 до 95% вода. При растенията водата определя тургора на клетките, а при някои животни изпълнява поддържащи функции, като е хидростатичен скелет (кръгли и анелиди, бодлокожи).

Водата участва в образуването на смазочни течности (синовиална в ставите на гръбначните животни; плеврална в плевралната кухина, перикардна в перикардната торбичка) и слуз (които улесняват движението на веществата през червата и създават влажна среда върху лигавиците на дихателните пътища). Влиза в състава на слюнката, жлъчката, сълзите, спермата и др.

Минерални соли

Молекулите на солта във воден разтвор се дисоциират на катиони и аниони. Най-важните катиони са: K +, Na +, Ca 2+, Mg 2+ и аниони: Cl -, H 2 PO 4 -, HPO 4 2-, HCO 3 -, NO 3 -, SO 4 2-. Значително е не само съдържанието, но и съотношението на йони в клетката.

Разликата между количествата катиони и аниони на повърхността и вътре в клетката осигурява възникването на потенциал на действие, който е в основата на нервното и мускулното възбуждане. Разликата в концентрациите на йони от различните страни на мембраната е свързана с активния трансфер на вещества през мембраната, както и с преобразуването на енергия.

Анионите на фосфорната киселина създават фосфатна буферна система, която поддържа pH на вътреклетъчната среда на тялото на 6,9.

Въглеродната киселина и нейните аниони създават бикарбонатна буферна система, която поддържа pH на извънклетъчната среда (кръвна плазма) на 7,4.

Някои йони участват в активирането на ензимите, създаването на осмотично налягане в клетката, в процесите на мускулна контракция, кръвосъсирване и др.

Някои катиони и аниони могат да бъдат включени в комплекси с различни вещества (например аниони на фосфорна киселина са част от фосфолипиди, АТФ, нуклеотиди и др.; Fe 2+ йон е част от хемоглобина и др.).