Химический состав клетки

Для всего живого характерно избирательное отношение к окружающей среде. Из 110 элементов периодической системы Д. И. Менделеева в состав организмов входит более половины. Однако необходимых для жизни элементов, без которых живое не может обойтись, всего около 20.

Все эти элементы входят в состав неживой природы и земной коры, а также в состав живых организмов, но их процентное распределение в живых и неживых телах различно.

Элементный состав живой материи

Накоплением знаний о биомолекулах занимается молекулярная биология, развивающаяся в тесном контакте с биохимией. Биохимия изучает жизнь на уровне молекул и элементов.

Макроэлементы (греч. makrós - большой и лат. elemėntum - первоначальное вещество) - химические элементы, являющиеся основными компонентами всех живых организмов. К ним относят кислород, водород, углерод, азот, железо, фосфор, калий, кальций, сера, магний, натрий и хлор. Эти элементы также и универсальные компоненты органических соединений. Их концентрация достигает в сумме 98 - 99%.

Все макроэлементы разделяют на 2 группы.

Роль макроэлементов I и II групп

Макроэлементы I группы	Макроэлементы II группы
O, C, H и N	P, S, K, Mg, Na, Ca, Fe и Cl
Главные компоненты всех живых организмов (98% массы)	Обязательные компоненты всех живых организмов (0,01 - 0,9% массы)
Входят в состав подавляющего большинства органических и неорганических веществ клетки. В частности, все углеводы и липиды состоят из *O, C, H* , белки и нуклеиновые кислоты - из O, C, H и N	Входят в состав многих неорганических и органических соединений клетки, в том числе ферментов и др.
Поступают в живые организмы из атмосферы, с водой и пищей	Поступают в организмы растений в составе ионов солей, в организмы животных - с пищей

Содержание биоэлементов в клетке

Элемент	Содержание в клетке, % от массы
Кислород (О )	65,00 - 75,00
Углерод (С )	15,00 - 18,00
Водород (Н )	8,00 - 10,00
Азот (N )	1,00 - 3,00
Фосфор (P )	0,20 - 1,00
Сера (S )	0,15 - 0,20

Микроэлементы (греч. mikrós - малый и лат. elemėntum - первоначальное вещество) - химические элементы, содержащиеся в организмах в низких концентрациях (обычно тысячные доли процента и ниже), но крайне необходимые для нормальной жизнедеятельности. Это алюминий, медь, марганец, цинк, молибден, кобальт, никель, иод, селен, бром, фтор, бор и некоторые другие.

Микроэлементы входят в состав разнообразных биологически активных соединений: ферментов (например, Zn, Cu, Mn, Mo; всего известно около 200 металлоферментов), витаминов (Со - в состав витамина B 12), гормонов (I - в тироксин , Zn и Со - в инсулин ) , дыхательных пигментов (Cu - в гемоцианин ). Микроэлементы влияют на рост, размножение, кроветворение и т. д.

Роль микроэлементов в организме

Кобальт входит в состав витамина В 12 и принимает участие в синтезе гемоглобина , его недостаток приводит к анемии.

1 - кобальт в природе; 2 - структурная формула витамина В 12 ; 3 - эритроциты здорового человека и эритроциты больного анемией

Молибден в составе ферментов участвует в фиксации азота у бактерий и обеспечивает работу устьичного аппарата у растений.

1 - молибденит (минерал, содержащий молибден); 2 - азотфиксирующие бактерии; 3 - устьичный аппарат

Медь является компонентом фермента, участвующего в синтезе меланина (пигмента кожи), влияет на рост и размножение растений, на процессы кроветворения у животных организмов.

1 - медь; 2 - частицы меланина в клетках кожи; 3 - рост и развитие растения

Йод у всех позвоночных животных входит в состав гормона щитовидной железы - тироксина .

1 - йод; 2 - внешний вид щитовидной железы; 3 - клетки щитовидной железы, синтезирующие тироксин

Бор влияет на ростовые процессы у растений, его недостаток приводит к отмиранию верхушечных почек, цветков и завязей.

1 - бор в природе; 2 - пространственная структура бора; 3 - верхушечная почка

Цинк входит в состав гормона поджелудочной железы - инсулина , а также действует на рост животных и растений.

1 - пространственная структура инсулина; 2 - поджелудочная железа; 3 - рост и развитие животных

В организмы растений и микроорганизмов микроэлементы поступают из почвы и воды; в организмы животных и человека - с пищей, в составе природных вод и с воздухом.

ТЕСТ

Тест по биологии для проверки знаний учащихся 9-11 классов по теме:

«ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ КЛЕТКИ»

Выберите 1 правильный ответ:

А1. Из аминокислот состоит молекула

1) белка

2) ДНК

3) РНК

4)крахмала

А2. Наибольшее количество энергии выделяется при разложении

1) белков

2) жиров

3) углеводов

4)нуклеиновых кислот

А3. Из нуклеотидов состоят следующие полимеры

1) белки

2) жиры

3) ДНК и РНК

4) полисахариды

А4. Аминокислоты являются мономерами

1) гликогена и крахмала

2) белков

3) нуклеиновых кислот

4) липидов

А5. Клеточная мембрана состоит из

1) белка и углеводов

2) углеводов и липидов

3) белка и нуклеиновых кислот

4) белка, липидов и углеводов

А6. Универсальным источником энергии в клетке является

1) урацил

2) АТФ

3) аминокислоты

4) РНК

А7. Клеточная стенка растительных клеток преимущественно состоит из

1) сахарозы

2) гликогена

3) белка

4) целлюлозы

А8. Носителем генетической информации в клетке является молекула

1) муреина

2) белка

3) РНК

4) ДНК

А9. В состав белков входит

1) 20 разных аминокислот

2) 40 разных аминокислот

3) 20 разных нуклеотидов

4) 20 разных моносахаридов

А10. В организме человека белки используются в качестве источника энергии, если

1) они поступают с пищей в большом количестве

2) они образуются в самом организме в большом количестве

3) израсходованы все запасы углеводов и жиров

4)энергия организму не нужна

А11. Молекула ДНК в отличие от молекулы РНК

1) состоит из 2 нуклеотидов

2) состоит из белка

3) состоит из 2 полинуклеотидных цепей

4) не встречается в живой природе

А12. Ген – это участок молекулы

1) РНК

2) ДНК

3) белка

4) липида

А13. Вирусы состоят из

1) липидной оболочки, молекул ДНК или РНК

2) белковой оболочки, молекул ДНК и РНК

3) хитиновой оболочки, белков и молекул АТФ

4) полисахаридной оболочки и молекул РНК

А14. При полном расщеплении 1 грамма жира образуется

1) 17,2 кДж энергии

2) 14,6 кДж энергии

3) 39,1 кДж энергии

4) 42,3 кДж энергии

А15. Сколько аминокислот принимают участие в синтезе белков

1) 10

2) 20

3) 30

4) 46

А16. Простые углеводы называются

1) олигосахариды

2) дисахариды

3) моносахариды

4) полисахариды

А17. Полисахаридом в растительной клетке является

1) белок

2) крахмал

3) нуклеиновая кислота

4) глюкоза

А18. Наибольшую опасность для здоровья человека представляет недостаток

1) жиров

2) белков

3) углеводов

4) липидов

А19. ДНК – биологический полимер, мономером которого являются

1) аминокислота

2) моносахарид

3) нуклеотид

4) азотистое основание

А20. Мономером т-РНК является

1) аминокислота

2) белок

3) нуклеотид

4) полисахарид

А21. В состав рибосом входят

1) и-РНК, р-РНК и ДНК

2) р-РНК и белки

3) т-РНК и участок ДНК

4) участок ДНК и белки

А22. В соответствии с принципом комплиментарности аденин в молекуле ДНК образует пару с

1) цитозином

2) тимином

3) гуанином

4) урацилом

Ответы на вопросы теста:

Вопрос

ответ

Вопрос

ответ

Вопрос

Ответ

ЕГЭ Химический состав клетки Выберите один правильный ответ из четырех. А1. Антитела - это: 1) белки 2) углеводы 3)липиды 4) нуклеиновые кислоты А2. В случае усталости для быстрого восстановления сил необходимо съесть: 1) горсть витамина С 3) смесь орехов с сухофруктами 2) яичницу с колбасой 4) кусок сала A3. Углеводом является: 1) коллаген 2) мальтаза 3) гемоглобин 4) инсулин А4. Растворимы друг в друге: 1) эфир и липиды; 3) гамма-глобулин и жир 2) воск и вода 4) нуклеиновые кислоты и вода А5. Укажите правильно показанную пептидную связь: 1) -N -О - 3) -С -С - 2) - N - С - 4) - N - N - I II I I Н О Н Н А6. Участвует в проведении нервного импульса: 1) натрий 2) фосфор 3) магний 4) железо А7. Животные в качестве источника энергии используют: 1) крахмал 2) целлюлозу 3) гликоген 4) хитин А8. Прочность покровных тканей грибов обеспечивает: 1) целлюлоза 2) гликоген 3) крахмал 4) хитин А9. Вещество с названием триацилглицерин представляет собой: 1) белок 2) нуклеиновую кислоту 3) липид 4) углевод А10. Все белки похожи: 1) последовательностью аминокислот 2) набором аминокислот 3) характером химических связей в молекуле 4) молекулярной массой А11. Пептидная связь образуется между: 1) карбоксильной и аминогруппой соседних аминокислот 2) радикалами соседних аминокислот 3) двумя карбоксильными группами 4) двумя аминогруппами A12. Спирализация молекулы белка путем образования водородных связей характеризует структуру белка: 1) первичную 2) вторичную 3) третичную 4) четвертичную А13. У арктических животных основную терморегулирующую и запасающую функции выполняют 1) белки 2) углеводы 3) липиды 4) все перечисленные соединения А14. Надкрылья майского жука состоят из: 1) хитина 2) коллагена 3) кератина 4) фибриногена А15. К азотистым основаниям ДНК не относится: 1) тимин 2) аденин 3) цитозин А16. Передает наследственную информацию от гена на рибосомы: 4) гистамин 1)ДНК 2)и-РНК 3)т-РНК 4)р-РНК А17. Гидрофильным веществом является: 1) рибоза 2) целлюлоза 3) хитин 4) крахмал А18. Наиболее богаты углеводами клетки: 1) крови 2) печени 3) костные 4) нервные А19. Урацил комплементарен: 1) тимину; 2) аденину; 3) гуанину; 4) цитозину. А20. Мономерами органических соединений не являются: 1) аминокислоты; 2) моносахариды; 3) нуклеотиды; 4) гормоны А21. Ферментом является: 1) каталаза; 2) инсулин; 3) фибрин; 4) гемоглобин. А22. Укажите неправильную часть утверждения: все белки имеют 1) вторичную структуру; 2) первичную структуру; 3) четвертичную структуру; 4) третичную структуру. А23. При варке куриного яйца его белок постепенно: 1) ренатурирует; 2) денатурирует; 3) репарирует; 4) реплицирует. А24. Вода – хороший растворитель, т.к. она образует: 1) ионы ОН- 2) ионы Н+ 3) гидраты; 4)коацерваты. А25. Транспорт кислорода осуществляется атомами: 1) магния; 2) железа; 3) кальция; 4) натрия. А26. Из названных соединений полимером не является: 1) гемоглобин; 2) РНК; 3) глюкоза; 4) крахмал. А27. Между молекулами воды образуются связи: 1) ионные; 2) ковалентные полярные; 3) ковалентные неполярные; 4) водородные. А28.Ионы, входящие в состав костей, необходимые для мышечного сокращения и свертывания крови: 1) Са2+ 2)К+ 3) Na+ 4) Mg2+ А29. Полисахариды не выполняют функцию: 1) структурную; 2) энергетическую; 3)каталитическую; 4) запасающую. А30. В молекуле ДНК число нуклеотидов с гуанином составляет 5%. Сколько нуклеотидов с аденином в этой молекуле 1) 40% 2) 45%: 3) 90% 4) 95% А31. РНК в клетке участвуют в: 1) хранении наследственной информации; 2) биосинетезе белков; 3) биосинтезе углеводов; 4) регуляции обмена жиров. В1-В3 выбрать три верных ответа В1. Белки и липиды играют роль в образовании: 1) рибосом; 2) мембран органоидов; 3) плазматической мембраны; 4) оболочки ядра; 5) микротрубочек; 6) центриолей. В2. Какие функции выполняет в клетке вода: 1) строительную; 2) растворителя; 3) каталитическую; 4) запасающую; 5) транспортную; 6) придает клетке упругость. В3. Какие структурные компоненты входят в состав ДНК 1) азотистые основания АТГЦ; 2) разнообразные аминокислоты; 3) липопротеины; 4) дезоксирибоза; 5) азотная кислота; 6) фосфорная кислота. В4 Установите соответствие между строением и функцией вещества и его видом А) состоят из остатков молекул глицерина и жирных кислот Б) состоят из остатков молекул аминокислот 1) липиды В) защищают организм от переохлаждения 2) белки Г) защищают организм от чужеродных веществ Д) относятся к полимерам Е) не являются полимерами В5. Установите соответствие между признаком нуклеиновой кислоты и ее видом А) двухцепочечная молекула Б) одноцепочечная молекула 1) ДНК В) передает наследственную информацию 2) и-РНК из ядра к рибосоме Г) является хранителем наследственной информации Д) состоит из нуклеотидов АТГЦ Е) состоит из нуклеотидов АУГЦ В6. Установите соответствие между признаком строения молекулы белка и ее структурой А) последовательность аминокислотных остатков Б) имеет форму клубка 1) первичная структура В) поддерживается водородными и ионными связями 2) третичная структура Г) образована пептидными связями В7. Установите, в какой последовательности происходит процесс репликации ДНК А) раскручивание спирали молекулы; Б) воздействие ферментов на молекулу; В) отделение цепей друг от друга Г) присоединение к каждой цепи комплементарных нуклеотидов Д) образование двух молекул ДНК из одной. Часть С 1. Почему в горячих цехах для утоления жажды рекомендуют пить подсоленную воду? 2. Почему необходимо поступление в кровь человека ионов железа? 3. Чем строение молекулы ДНК отличается от иРНК 4 В молекуле ДНК находится 1100 нуклеотидов с аденином, что составляет 15% от их общего числа. Определите, сколько нуклеотидов с тимином, гунином и цитозином содержится в данной молекуле 5. Определите число нуклеотидов каждого вида в молекуле ДНК, если 42 нуклеотида двойной цепи соединяются двумя водородными связями, а 58 – тремя водородными связями