macronutrienti

• Ipoglicemia

Elementi biologicamente significativi (al contrario di elementi biologicamente inerti) sono elementi chimici necessari per il corpo umano o animale per garantire la normale attività della vita. Sono suddivisi in macronutrienti (il cui contenuto negli organismi viventi è superiore allo 0,001%) e oligoelementi (contenuto inferiore allo 0,001%).

Il contenuto

Uso del termine "minerale" in relazione a elementi biologicamente significativi

Micro e macronutrienti (eccetto ossigeno, idrogeno, carbonio e azoto) entrano nel corpo, di norma, quando si mangia. Per la loro designazione in inglese c'è un termine dietetico minerale.

Alla fine del ventesimo secolo, i produttori russi di alcuni farmaci e integratori alimentari iniziarono a usare il termine minerale per riferirsi a macro e microelementi, rintracciando il minerale dietetico di lingua inglese. Da un punto di vista scientifico, tale uso del termine "minerale" non è corretto, in russo, la parola minerale dovrebbe essere usata solo per designare un corpo naturale geologico con una struttura cristallina. Tuttavia, i produttori cosiddetti. Gli "additivi biologici", possibilmente a scopo promozionale, iniziarono a chiamare i loro prodotti complessi vitaminico-minerali.

macronutrienti

Questi elementi costituiscono la carne degli organismi viventi. L'assunzione giornaliera raccomandata di macronutrienti è superiore a 200 mg. I macronutrienti, di norma, entrano nel corpo umano con il cibo.

Elementi nutritivi

Questi macronutrienti sono chiamati elementi biogenici (organogeni) o macronutrienti (macronutrienti inglesi). Sostanze organiche come proteine, grassi, carboidrati, enzimi, vitamine e ormoni sono prevalentemente costituite da macronutrienti. Per la designazione di macronutrienti, l'acronimo CHNOPS viene talvolta utilizzato, costituito dalle designazioni degli elementi chimici corrispondenti nella tavola periodica.

Altri macronutrienti

Dose giornaliera raccomandata> 200 mg:

Elementi traccia

Il termine "microelementi" era particolarmente popolare nella letteratura scientifica medica, biologica e agricola della metà del XX secolo. In particolare, per gli agronomi è diventato ovvio che anche un numero sufficiente di "macroelementi" nei fertilizzanti (la trinità NPK - azoto, fosforo, potassio) non garantisce il normale sviluppo delle piante.

Gli elementi traccia sono chiamati elementi il ​​cui contenuto nel corpo è piccolo, ma sono coinvolti in processi biochimici e sono necessari per gli organismi viventi. L'assunzione giornaliera raccomandata di micronutrienti per l'uomo è inferiore a 200 mg. Recentemente, i produttori di integratori alimentari hanno iniziato a usare il termine micronutriente, preso in prestito dalle lingue europee (micronutriente inglese). Sotto i micronutrienti si combinano oligoelementi, vitamine e alcuni macronutrienti (potassio, calcio, magnesio, sodio).

Mantenere la costanza dell'ambiente interno (omeostasi) del corpo, implica principalmente il mantenimento del contenuto qualitativo e quantitativo delle sostanze minerali nei tessuti degli organi a livello fisiologico.

Elementi traccia di base

Secondo dati moderni, più di 30 microelementi sono considerati essenziali per l'attività vitale di piante, animali e umani. Tra questi (in ordine alfabetico):

Più bassa è la concentrazione di composti nel corpo, più difficile è stabilire il ruolo biologico dell'elemento, identificare i composti nella formazione di cui prende parte. Tra l'indubbiamente importante includono il vanadio, il silicio, ecc.

compatibilità

Nel processo di assimilazione di vitamine, microelementi e macroelementi da parte del corpo, è possibile l'antagonismo (interazione negativa) o il sinergismo (interazione positiva) tra le diverse componenti.

Mancanza di oligoelementi nel corpo

Le principali cause della mancanza di minerali:

• Dieta inadeguata o dieta monotona, acqua potabile di scarsa qualità.
• Le caratteristiche geologiche di diverse regioni della terra sono aree endemiche (sfavorevoli).
• Grande perdita di minerali a causa di sanguinamento, morbo di Crohn, colite ulcerosa.
• L'uso di determinati farmaci che si legano o causano la perdita di elementi in traccia.

Vedi anche

note

riferimenti

Wikimedia Foundation. 2010.

Guarda cosa "Macroelementi" sono in altri dizionari:

ELEMENTI DELLA MACCHINA - elementi chimici o loro composti utilizzati da organismi in quantità relativamente grandi: ossigeno, idrogeno, carbonio, azoto, ferro, fosforo, potassio, calcio, zolfo, magnesio, sodio, cloro, ecc. Macroelementi sono coinvolti nella costruzione di...... Dizionario ecologico

I macroelementi sono elementi chimici che costituiscono le principali sostanze alimentari e altri che sono presenti nell'organismo in quantità relativamente grandi, di cui il calcio, il fosforo, il ferro, il sodio e il potassio sono igienicamente significativi. Fonte:...... Terminologia ufficiale

macronutrients - macrocell macro - [L.G.Sumenko. Dizionario inglese russo su informatica. M.: GP ZNIIS, 2003.] Argomenti della tecnologia dell'informazione in generale Sinonimi del macro macrocell macrocell comando... Manuale del traduttore tecnico

macronutrients - makroelementai statusas T sritis chemija apibrėžtis Cheminiai elementai, kurių labai daug reikia gyviesiems organizmams. atitikmenys: angl. macroelementi; macronutrienti rus. macronutrienti... Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

macronutrienti - status di makroelementai terminų aiškinamasis žodynas

ELEMENTI DI MACRO - (dal greco Makrós ?? grande, lungo e lat. Elementum ?? la sostanza originale), il nome obsoleto degli elementi chimici che costituiscono la maggior parte della materia vivente (99,4%). M. include: ossigeno, carbonio, idrogeno, azoto, calcio,...... Dizionario Enciclopedico Veterinario

ELEMENTI MACRO: elementi chimici assimilati dalle piante in grandi quantità, il cui contenuto è espresso in valori che vanno dal dieci percento al centesimo di una percentuale. Oltre agli organogeni (C, O, H, N), il gruppo di M. include Si, K, Ca, Mg, Na, Fe, P, S, Al... Dizionario di termini botanici

Macroelementi: elementi chimici assimilati dalle piante in grandi quantità, dal n. 10 a n. 10 2 peso. %. I principali M. sono N, P, K, Ca, Mg, Si, Fe, S... Dizionario esplicativo della scienza del suolo

Macroelementi - Gli elementi contenuti nella dieta, il cui fabbisogno giornaliero è misurato non meno di un decimo di grammo, sono inclusi nella struttura delle cellule e dei composti organici, per esempio. sodio, potassio, calcio, magnesio, fosforo, ecc... Glossario dei termini sulla fisiologia degli animali da allevamento

macronutrienti alimentari - elementi chimici contenuti nei prodotti alimentari, la cui necessità quotidiana è misurata per esempio da non meno di decimi di grammo. sodio, potassio, calcio, magnesio, fosforo... Ampio dizionario medico

Dashkov Maxim Leonidovich, insegnante di biologia a Minsk

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1. In quale gruppo tutti gli elementi appartengono agli elementi macro? Tracciare gli elementi?

a) Ferro, zolfo, cobalto; b) fosforo, magnesio, azoto; c) sodio, ossigeno, iodio; g) fluoro, rame, manganese.

Gli elementi macro comprendono: b) fosforo, magnesio e azoto.

Gli elementi di traccia includono: d) fluoro, rame, manganese.

2. Quali elementi chimici sono chiamati macronutrienti? Elencali Qual è il valore dei macronutrienti negli organismi viventi?

I macroelementi sono elementi chimici il cui contenuto negli organismi viventi è superiore allo 0,01% (in peso). I macroelementi sono ossigeno (O), carbonio (C), idrogeno (H), azoto (N), calcio (Ca), fosforo (P), potassio (K), zolfo (S), cloro (Cl), sodio (Na ) e magnesio (Mg). Per le piante, il macronutriente è anche silicio (Si).

Carbonio, ossigeno, idrogeno e azoto: i componenti principali dei composti organici degli organismi viventi. Inoltre, l'ossigeno e l'idrogeno sono parte dell'acqua, la cui frazione di massa negli organismi viventi è in media del 60-75%. Ossigeno molecolare (O₂) è usato dalla maggior parte degli organismi viventi per la respirazione cellulare, durante il quale il corpo ha bisogno dell'energia necessaria. Lo zolfo è un componente delle proteine ​​e alcuni aminoacidi, il fosforo è parte di composti organici (ad esempio DNA, RNA, ATP), componenti del tessuto osseo e dello smalto dei denti. Il cloro fa parte dell'acido cloridrico del succo gastrico di esseri umani e animali.

Il potassio e il sodio sono coinvolti nella generazione di potenziali bioelettrici, assicurano il mantenimento del ritmo normale dell'attività cardiaca nell'uomo e negli animali. Il potassio è anche coinvolto nel processo di fotosintesi. Il calcio e il magnesio fanno parte del tessuto osseo, lo smalto dei denti. Inoltre, il calcio è necessario per la coagulazione del sangue e la contrazione muscolare, fa parte della parete cellulare della pianta, e il magnesio è parte della clorofilla e un certo numero di enzimi.

3. Quali elementi sono chiamati oligoelementi? Dare esempi. Qual è il ruolo degli oligoelementi per l'attività vitale degli organismi?

Gli elementi di traccia sono chiamati elementi chimici vitali, la cui frazione di massa negli organismi viventi è dallo 0,01% o meno. Questo gruppo comprende ferro (Fe), zinco (Zn), rame (Cu), fluoro (F), iodio (I), manganese (Mn), cobalto (Co), molibdeno (Mo) e alcuni altri elementi.

Il ferro fa parte dell'emoglobina, della mioglobina e di molti enzimi, è coinvolto nei processi di respirazione cellulare e di fotosintesi. Il rame fa parte delle emocianine (pigmenti respiratori del sangue e emolinfa di alcuni invertebrati), partecipa ai processi di respirazione cellulare, fotosintesi, sintesi dell'emoglobina. Lo zinco fa parte dell'insulina ormonale, alcuni enzimi, è coinvolto nella sintesi dei fitormoni. Il fluoro è un componente dello smalto dei denti e del tessuto osseo, lo iodio è parte degli ormoni della tiroide (triiodotironina e tiroxina). Il manganese fa parte di una serie di enzimi o aumenta la loro attività, è coinvolto nella formazione delle ossa, nel processo di fotosintesi. Il cobalto è necessario per i processi di formazione del sangue, è una parte della vitamina B₁₂. Il molibdeno è coinvolto nel legame dell'azoto molecolare (N₂) batteri noduli.

4. Stabilire una corrispondenza tra l'elemento chimico e la sua funzione biologica:

1) calcio

2) magnesio

3) cobalto

4) iodio

5) zinco

6) rame

a) è coinvolto nella sintesi di ormoni vegetali, fa parte dell'insulina.

b) fa parte degli ormoni tiroidei.

c) è un componente della clorofilla.

g) fa parte degli emocianuri di alcuni invertebrati.

e) necessario per la contrazione muscolare e la coagulazione del sangue.

e) fa parte della vitamina B₁₂.

1 - d (il calcio è necessario per la contrazione muscolare e la coagulazione del sangue);

2 in (il magnesio è un componente della clorofilla);

3 - e (il cobalto fa parte della vitamina B₁₂);

4 - b (lo iodio fa parte degli ormoni tiroidei);

5 - a (lo zinco è coinvolto nella sintesi di ormoni vegetali, fa parte dell'insulina);

6 - g (il rame fa parte degli emocianuri di alcuni invertebrati).

5. Sulla base del materiale sul ruolo biologico dei macro e microelementi e delle conoscenze acquisite nello studio del corpo umano nel 9 ° grado, spiegare le conseguenze della mancanza di alcuni elementi chimici nel corpo umano.

Ad esempio, con una carenza di calcio, la condizione dei denti si deteriora e si sviluppa la carie, si manifesta una maggiore tendenza delle ossa a deformarsi e fratturarsi, compaiono convulsioni e diminuisce la coagulazione del sangue. Una mancanza di potassio porta allo sviluppo di sonnolenza, depressione, debolezza muscolare, aritmie cardiache. Con carenza di ferro si osserva una diminuzione del livello di emoglobina, si sviluppa anemia (anemia). Con un apporto insufficiente di iodio, la sintesi di triiodotironina e tiroxina (ormoni tiroidei) viene disturbata, si può verificare un ingrossamento della ghiandola tiroidea sotto forma di gozzo, si sviluppa rapida stanchezza, la memoria si deteriora, l'attenzione diminuisce, ecc. Una prolungata mancanza di iodio nei bambini può portare a sviluppo fisico e mentale. Con una mancanza di cobalto, il numero di eritrociti nel sangue diminuisce. La carenza di fluoro può causare distruzione e perdita di denti, danni alle gengive.

6. La tabella mostra il contenuto dei principali elementi chimici nella crosta terrestre (in peso, in%). Confronta la composizione della crosta e gli organismi viventi. Quali sono le caratteristiche della composizione elementare degli organismi viventi? Quali fatti permettono di trarre una conclusione sull'unità della natura animata e inanimata?

La risposta

Verificato da un esperto

La risposta è data

Americanka

quegli elementi chimici il cui contenuto nel corpo è superiore allo 0,005% del peso corporeo. Questi sono idrogeno, carbonio, ossigeno, azoto, sodio, magnesio, fosforo, zolfo, cloro, potassio, calcio.

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macronutrienti

I macronutrienti sono elementi chimici che le piante assorbono in grandi quantità. Il contenuto di tali sostanze nelle piante varia da centesimi di percento a diverse decine di percento.

contenuto:

elementi

I macroelementi sono direttamente coinvolti nella costruzione di composti organici e inorganici della pianta, costituendo la maggior parte della sostanza secca. Molti di questi sono rappresentati nelle cellule da ioni.

I macronutrienti e i loro composti sono sostanze attive di vari fertilizzanti minerali. A seconda del tipo e della forma, vengono utilizzati come fertilizzante e fertilizzanti principali. I macroelementi includono: carbonio, idrogeno, ossigeno, azoto, fosforo, potassio, calcio, magnesio, zolfo e alcuni altri, tuttavia, i principali elementi di nutrizione vegetale sono l'azoto, il fosforo e il potassio.

Il corpo di un adulto contiene circa 4 grammi di ferro, 100 g sodio, 140 g di potassio, 700 g di fosforo e 1 kg di calcio. Nonostante numeri così diversi, la conclusione è ovvia: le sostanze combinate sotto il nome di "macro elementi" sono vitali per la nostra esistenza. [8] Anche altri organismi ne hanno un grande bisogno: procarioti, piante, animali.

I sostenitori di una teoria evoluzionistica affermano che la necessità di macronutrienti è determinata dalle condizioni in cui ha avuto origine la vita sulla Terra. Quando la terra era costituita da rocce solide, l'atmosfera era satura di anidride carbonica, azoto, metano e vapore acqueo, e al posto della pioggia cadevano sul terreno soluzioni di acidi, ovvero i macroelementi erano l'unica matrice sulla base della quale potevano apparire le prime sostanze organiche e forme primitive di vita. Pertanto, anche ora, miliardi di anni dopo, tutta la vita sul nostro pianeta continua a sentire la necessità di aggiornare le risorse interne di magnesio, zolfo, azoto e altri elementi importanti che formano la struttura fisica degli oggetti biologici.

Proprietà fisiche e chimiche

I macroelementi sono diversi nelle proprietà chimiche e fisiche. Tra questi ci sono metalli (potassio, calcio, magnesio e altri) e non metalli (fosforo, zolfo, azoto e altri).

Alcune proprietà fisiche e chimiche dei macronutrienti, secondo i dati: [2]

Elemento macro

Condizione fisica in condizioni normali

metallo bianco-argento

metallo bianco solido

metallo bianco-argento

fragili cristalli gialli

metallo argentato

Il contenuto dei macronutrienti in natura

I macroelementi si trovano ovunque nella natura: nel terreno, nelle rocce, nelle piante, negli organismi viventi. Alcuni di essi, come l'azoto, l'ossigeno e il carbonio, sono elementi integranti dell'atmosfera terrestre.

I sintomi di una mancanza di alcuni nutrienti nelle colture, secondo i dati: [6]

elemento

Sintomi comuni

Culture sensibili

Cambiare il colore verde delle foglie in verde chiaro, giallastro e marrone,

La dimensione della foglia diminuisce,

Le foglie sono strette e si trovano ad angolo acuto rispetto al gambo,

Il numero di frutti (semi, grani) diminuisce drasticamente

Bianco e cavolfiore,

Torcendo i bordi della lama fogliare

Colore viola

Bruciatura delle foglie,

Sbiancamento del germoglio apicale,

Sbiancamento delle foglie giovani

Le punte delle foglie sono piegate verso il basso,

I bordi delle foglie sono attorcigliati

Bianco e cavolfiore,

Bianco e cavolfiore,

Il cambiamento nell'intensità del colore verde delle foglie,

Basso contenuto proteico

Il colore delle foglie diventa bianco,

• Lo stato legato all'azoto è presente nelle acque di fiumi, oceani, litosfera, atmosfera. La maggior parte dell'azoto nell'atmosfera è contenuta nello stato libero. Senza azoto, la formazione di molecole proteiche è impossibile. [2]
• Il fosforo è facilmente ossidabile e in questa connessione non si trova in natura nella sua forma pura. Tuttavia, in composti trovati quasi ovunque. È un componente importante delle proteine ​​vegetali e animali. [2]
• Il potassio è presente nel terreno sotto forma di sali. Nelle piante, si deposita principalmente negli steli. [2]
• Il magnesio è onnipresente. Nelle massicce rocce è contenuto sotto forma di alluminati. Il suolo contiene solfati, carbonati e cloruri, ma predominano i silicati. Sotto forma di ione contenuto nell'acqua di mare. [1]
• Il calcio è uno degli elementi più comuni in natura. I suoi depositi si possono trovare sotto forma di gesso, pietra calcarea, marmo. Negli organismi vegetali trovati sotto forma di fosfati, solfati, carbonati. [4]
• La natura di Serav è molto diffusa: sia allo stato libero, sia sotto forma di vari composti. Si trova sia nelle rocce che negli organismi viventi. [1]
• Il ferro è uno dei metalli più comuni sulla terra, ma nello stato libero si trova solo nei meteoriti. Nei minerali di origine terrestre, il ferro è presente nei solfuri, negli ossidi, nei silicati e in molti altri composti. [2]

Ruolo nella pianta

Funzioni biochimiche

Un'alta resa di qualsiasi coltura agricola è possibile solo a condizione di una nutrizione completa e sufficiente. Oltre alla luce, al calore e all'acqua, le piante hanno bisogno di sostanze nutritive. La composizione di organismi vegetali comprende più di 70 elementi chimici, di cui 16 assolutamente necessari sono gli organogeni (carbonio, idrogeno, azoto, ossigeno), elementi di tracce di ceneri (fosforo, potassio, calcio, magnesio, zolfo) e anche ferro e manganese.

Ogni elemento svolge le sue funzioni nelle piante ed è assolutamente impossibile sostituire un elemento con un altro.

Dall'atmosfera

• Il carbonio viene assorbito dall'aria dalle foglie delle piante e un po 'dalle radici dal suolo sotto forma di anidride carbonica (CO₂). È la base della composizione di tutti i composti organici: grassi, proteine, carboidrati e altri.
• L'idrogeno è consumato nella composizione dell'acqua, è estremamente necessario per la sintesi di sostanze organiche.
• L'ossigeno viene assorbito dalle foglie dall'aria, dalle radici dal terreno e viene rilasciato anche da altri composti. È necessario sia per la respirazione che per la sintesi di composti organici. [7]

Avanti per importanza

• L'azoto è un elemento essenziale per lo sviluppo delle piante, ovvero la formazione di sostanze proteiche. Il suo contenuto in proteine ​​varia dal 15 al 19%. Fa parte della clorofilla e quindi partecipa alla fotosintesi. L'azoto si trova negli enzimi - catalizzatori di vari processi negli organismi. [7]
• Il fosforo è presente nella composizione di nuclei cellulari, enzimi, fitina, vitamine e altri composti altrettanto importanti. Partecipa ai processi di conversione di carboidrati e sostanze contenenti azoto. Nelle piante, è contenuto in forma sia organica che minerale. Composti minerali - sali dell'acido ortofosforico - sono utilizzati nella sintesi di carboidrati. Le piante utilizzano composti fosforici organici (esofosfati, fosfatidi, nucleoproteine, fosfati di zucchero, fitina). [7]
• Il potassio svolge un ruolo importante nel metabolismo delle proteine ​​e dei carboidrati, migliora l'effetto dell'uso dell'azoto dalle forme di ammoniaca. La nutrizione con il potassio è un potente fattore nello sviluppo dei singoli organi vegetali. Questo elemento favorisce l'accumulo di zucchero nella linfa delle cellule, che aumenta la resistenza delle piante a fattori naturali avversi nel periodo invernale, contribuisce allo sviluppo di fasci vascolari e ispessisce le cellule. [7]

I seguenti macronutrienti

• Lo zolfo è un componente degli amminoacidi - cisteina e metionina, svolge un ruolo importante sia nel metabolismo delle proteine ​​che nei processi redox. Un effetto positivo sulla formazione della clorofilla, contribuisce alla formazione di noduli sulla radice delle leguminose, così come i batteri noduli che assimilano l'azoto dall'atmosfera. [7]
• Il calcio - un partecipante nel metabolismo dei carboidrati e delle proteine, ha un effetto positivo sulla crescita delle radici. Essenzialmente necessario per la normale nutrizione delle piante. La calcificazione dei suoli acidi con calcio aumenta la fertilità del suolo. [7]
• Il magnesio è coinvolto nella fotosintesi, il suo contenuto in clorofilla raggiunge il 10% del suo contenuto totale nelle parti verdi delle piante. La necessità di magnesio nelle piante non è la stessa. [7]
• Il ferro non fa parte della clorofilla, ma partecipa ai processi redox, che sono essenziali per la formazione della clorofilla. Svolge un ruolo importante nella respirazione, in quanto è parte integrante degli enzimi respiratori. È necessario sia per le piante verdi che per gli organismi senza cloro. [7]

Mancanza (carenza) di macroelementi nelle piante

Sulla mancanza di una macro nel terreno, e di conseguenza, nella pianta mostrano chiaramente i segni esterni. La sensibilità di ogni specie vegetale alla mancanza di macronutrienti è strettamente individuale, ma ci sono alcuni segni simili. Ad esempio, quando c'è una carenza di azoto, fosforo, potassio e magnesio, le vecchie foglie dei livelli inferiori soffrono, mentre la mancanza di calcio, zolfo e ferro - organi giovani, foglie fresche e un punto di crescita.

Particolarmente chiaramente la mancanza di nutrizione si manifesta nelle colture ad alto rendimento.

Macronutrienti in eccesso nelle piante

Lo stato delle piante è influenzato non solo dalla mancanza, ma anche dall'eccesso di macronutrienti. Si manifesta principalmente nei vecchi organi e ritarda la crescita delle piante. Spesso, i segni di mancanza e di eccesso degli stessi elementi sono in qualche modo simili. [6]

Elementi chimici della cellula.

Le cellule degli organismi viventi nella loro composizione chimica sono significativamente diverse dall'ambiente circostante inanimato e dalla struttura dei composti chimici, e dall'insieme e dal contenuto degli elementi chimici. In totale, circa 90 elementi chimici sono presenti (trovati oggi) negli organismi viventi, che, a seconda del loro contenuto, sono suddivisi in 3 gruppi principali: macronutrienti, microelementi e ultramicroelementi.

Macronutrienti.

I macroelementi in quantità significative sono rappresentati negli organismi viventi, che vanno dal centesimo al percento al dieci percento. Se il contenuto di una qualsiasi sostanza chimica nell'organismo supera lo 0,005% del peso corporeo, questa sostanza viene indicata come macroelementi. Fanno parte dei tessuti principali: sangue, ossa e muscoli. Questi includono, ad esempio, i seguenti elementi chimici: idrogeno, ossigeno, carbonio, azoto, fosforo, zolfo, sodio, calcio, potassio, cloro. I macroelementi totalizzano circa il 99% della massa delle cellule viventi, con la maggioranza (98%) di idrogeno, ossigeno, carbonio e azoto.

La tabella seguente mostra i principali macronutrienti nel corpo:

Per tutti e quattro gli elementi più comuni negli organismi viventi (idrogeno, ossigeno, carbonio, azoto, come detto prima), una proprietà comune è caratteristica. Questi elementi mancano di uno o più elettroni nell'orbita esterna per formare legami elettronici stabili. Pertanto, l'atomo di idrogeno per la formazione di un legame di elettroni stabile non ha un elettrone nell'orbita esterna, gli atomi di ossigeno, l'azoto e il carbonio - due, tre e quattro elettroni, rispettivamente. A questo proposito, questi elementi chimici formano facilmente legami covalenti a causa dell'accoppiamento di elettroni e possono facilmente interagire tra loro, riempiendo i loro gusci di elettroni esterni. Inoltre, ossigeno, carbonio e azoto possono formare non solo singoli legami, ma anche doppi legami. Di conseguenza, il numero di composti chimici che possono essere formati da questi elementi aumenta in modo significativo.

Inoltre, carbonio, idrogeno e ossigeno: il più leggero tra gli elementi in grado di formare legami covalenti. Pertanto, hanno dimostrato di essere il più adatto per la formazione di composti che costituiscono materia vivente. Va notato separatamente un'altra importante proprietà degli atomi di carbonio: la capacità di formare legami covalenti con altri quattro atomi di carbonio contemporaneamente. Grazie a questa abilità, gli scheletri sono creati da un'enorme varietà di molecole organiche.

Elementi traccia

Sebbene il contenuto degli oligoelementi non superi lo 0,005% per ogni singolo elemento, e in totale costituiscano solo circa l'1% della massa delle cellule, gli oligoelementi sono necessari per l'attività vitale degli organismi. In assenza o mancanza di contenuti, possono verificarsi varie malattie. Molti oligoelementi fanno parte di gruppi di enzimi non proteici e sono necessari per l'attuazione della loro funzione catalitica.
Ad esempio, il ferro è parte integrante dell'eme, che fa parte dei citocromi, che sono componenti della catena di trasferimento degli elettroni, e l'emoglobina, una proteina che trasporta l'ossigeno dai polmoni ai tessuti. La carenza di ferro nel corpo umano provoca lo sviluppo di anemia. La mancanza di iodio, che fa parte dell'ormone tiroideo tiroxina, porta al verificarsi di malattie associate all'insufficienza di questo ormone, come il gozzo endemico o il cretinismo.

Esempi di elementi traccia sono presentati nella tabella seguente:

macronutrienti

I macroelementi sono sostanze utili per il corpo, la cui dose giornaliera è di 200 mg per una persona.

La mancanza di macronutrienti porta a disordini metabolici, disfunzione della maggior parte degli organi e dei sistemi.

C'è un detto: noi siamo ciò che mangiamo. Ma, naturalmente, se chiedi ai tuoi amici quando hanno mangiato l'ultima volta, ad esempio, zolfo o cloro, non puoi evitare la sorpresa in cambio. E nel frattempo, quasi 60 elementi chimici "vivono" nel corpo umano, le cui riserve, a volte senza rendersene conto, sono reintegrate dal cibo. E di circa il 96 percento ciascuno di noi comprende solo 4 nomi chimici che rappresentano un gruppo di macronutrienti. E questo:

• ossigeno (65% in ogni corpo umano);
• carbonio (18%);
• idrogeno (10%);
• azoto (3%).

Il restante 4 percento sono altre sostanze della tavola periodica. È vero, sono molto più piccoli e rappresentano un altro gruppo di nutrienti utili - i microelementi.

Per gli elementi chimici più comuni, i macronutrienti, è consuetudine usare il termine nome CHON, composto dalle lettere maiuscole dei termini: carbonio, idrogeno, ossigeno e azoto in latino (carbonio, idrogeno, ossigeno, azoto).

Macroelementi nel corpo umano, la natura ha ritirato poteri piuttosto ampi. Dipende da loro:

• formazione di scheletro e cellule;
• pH corporeo;
• trasporto corretto degli impulsi nervosi;
• l'adeguatezza delle reazioni chimiche.

Come risultato di molti esperimenti, è stato stabilito: ogni giorno la gente ha bisogno di 12 minerali (calcio, ferro, fosforo, iodio, magnesio, zinco, selenio, rame, manganese, cromo, molibdeno, cloro). Ma anche questi 12 non saranno in grado di sostituire le funzioni dei nutrienti.

Elementi nutritivi

Quasi ogni elemento chimico svolge un ruolo significativo nell'esistenza di tutta la vita sulla Terra, ma solo 20 di essi sono i principali.

Questi elementi sono suddivisi in:

• 6 principali nutrienti (rappresentati in quasi tutti gli esseri viventi sulla terra e spesso in quantità abbastanza grandi);
• 5 nutrienti minori (presenti in molti esseri viventi in quantità relativamente piccole);
• oligoelementi (sostanze essenziali necessarie in piccole quantità per mantenere le reazioni biochimiche da cui dipende la vita).

Tra i nutrienti si distinguono:

I principali elementi biogenici, o organogeni, sono un gruppo di carbonio, idrogeno, ossigeno, azoto, zolfo e fosforo. I nutrienti minori sono rappresentati da sodio, potassio, magnesio, calcio, cloro.

Ossigeno (O)

Questo è il secondo nella lista delle sostanze più comuni sulla Terra. È un componente dell'acqua e, come sai, costituisce circa il 60 percento del corpo umano. In forma gassosa, l'ossigeno diventa parte dell'atmosfera. In questa forma, gioca un ruolo decisivo nel sostenere la vita sulla Terra, promuovendo la fotosintesi (nelle piante) e la respirazione (negli animali e nelle persone).

Carbonio (C)

Il carbonio può anche essere considerato sinonimo di vita: i tessuti di tutte le creature del pianeta contengono un composto di carbonio. Inoltre, la formazione di legami di carbonio contribuisce allo sviluppo di una certa quantità di energia, che svolge un ruolo significativo per il flusso di importanti processi chimici a livello cellulare. Molti composti che contengono carbonio si infiammano facilmente, rilasciando calore e luce.

Idrogeno (H)

Questo è l'elemento più semplice e più comune nell'universo (in particolare, sotto forma di un gas biatomico H2). L'idrogeno è una sostanza reattiva e infiammabile. Con l'ossigeno forma miscele esplosive. Ha 3 isotopi.

Azoto (N)

L'elemento con numero atomico 7 è il gas principale nell'atmosfera della Terra. L'azoto è una parte di molte molecole organiche, inclusi gli amminoacidi, che sono un componente delle proteine ​​e degli acidi nucleici che formano il DNA. Quasi tutto l'azoto è prodotto nello spazio - le cosiddette nebulose planetarie create dalle stelle che invecchiano arricchiscono l'universo con questo macroelemento.

Altri macronutrienti

Potassio (K)

Il potassio (0,25%) è una sostanza importante responsabile dei processi elettrolitici nel corpo. In parole semplici: trasporta la carica attraverso i fluidi. Aiuta a regolare il battito cardiaco e trasmettere gli impulsi del sistema nervoso. Coinvolto anche nell'omeostasi. La carenza di un elemento porta a problemi cardiaci, persino a fermarlo.

Calcio (Ca)

Il calcio (1,5%) è il nutriente più comune nel corpo umano - quasi tutte le riserve di questa sostanza sono concentrate nei tessuti dei denti e delle ossa. Il calcio è responsabile della contrazione muscolare e della regolazione delle proteine. Ma il corpo "mangia" questo elemento dalle ossa (che è pericoloso per lo sviluppo dell'osteoporosi), se sente la sua carenza nella dieta quotidiana.

Richiesto dalle piante per la formazione delle membrane cellulari. Animali e persone hanno bisogno di questo macronutriente per mantenere ossa e denti sani. Inoltre, il calcio svolge il ruolo di "moderatore" dei processi nel citoplasma delle cellule. In natura, rappresentato nella composizione di molte rocce (gesso, calcare).

Calcio negli esseri umani:

• influisce sull'eccitabilità neuromuscolare - partecipa alla contrazione muscolare (l'ipocalcemia causa convulsioni);
• regola la glicogenolisi (la scomposizione del glicogeno allo stato di glucosio) nei muscoli e la gluconeogenesi (la formazione di glucosio da formazioni non carboidratiche) nei reni e nel fegato;
• riduce la permeabilità delle pareti dei capillari e della membrana cellulare, migliorando in tal modo gli effetti antinfiammatori e antiallergici;
• promuove la coagulazione del sangue.

Gli ioni di calcio sono importanti messaggeri intracellulari che influenzano l'insulina e gli enzimi digestivi nell'intestino tenue.

L'assorbimento di Ca dipende dal contenuto di fosforo nel corpo. Lo scambio di calcio e fosfato è regolato ormonalmente. L'ormone paratiroideo (ormone paratiroideo) rilascia Ca dalle ossa nel sangue e la calcitonina (ormone tiroideo) promuove la deposizione di un elemento nelle ossa, che riduce la sua concentrazione nel sangue.

Magnesio (Mg)

Il magnesio (0,05%) svolge un ruolo significativo nella struttura dello scheletro e dei muscoli.

È un membro di oltre 300 reazioni metaboliche. Tipico catione intracellulare, un componente importante della clorofilla. Presente nello scheletro (70% del totale) e nei muscoli. Una parte integrante di tessuti e fluidi corporei.

Nel corpo umano, il magnesio è responsabile per il rilassamento muscolare, l'escrezione delle tossine e il miglioramento del flusso sanguigno al cuore. La carenza della sostanza interferisce con la digestione e rallenta la crescita, portando a una rapida stanchezza, tachicardia, insonnia, aumento della PMS nelle donne. Ma un eccesso di macro è quasi sempre lo sviluppo della urolitiasi.

Sodio (Na)

Il sodio (0,15%) è un elemento promotore di elettroliti. Aiuta a trasmettere impulsi nervosi in tutto il corpo ed è anche responsabile della regolazione del livello di fluido nel corpo, proteggendolo dalla disidratazione.

Zolfo (S)

Lo zolfo (0,25%) si trova in 2 amminoacidi che formano le proteine.

Fosforo (P)

Il fosforo (1%) è concentrato nelle ossa, preferibilmente. Ma in aggiunta, c'è una molecola di ATP che fornisce energia alle cellule. Presentato in acidi nucleici, membrane cellulari, ossa. Come il calcio, è necessario per il corretto sviluppo e funzionamento del sistema muscolo-scheletrico. Nel corpo umano svolge una funzione strutturale.

Cloro (Cl)

Il cloro (0,15%) si trova solitamente nel corpo sotto forma di ione negativo (cloruro). Le sue funzioni comprendono il mantenimento dell'equilibrio idrico nel corpo. A temperatura ambiente, il cloro è un gas verde velenoso. Forte agente ossidante, entra facilmente nelle reazioni chimiche, formando cloruri.

Tema 4. "La composizione chimica della cellula".

Gli organismi sono costituiti da cellule. Le cellule di diversi organismi hanno una composizione chimica simile. La Tabella 1 presenta i principali elementi chimici trovati nelle cellule degli organismi viventi.

Tabella 1. Il contenuto di elementi chimici nella cella

Il contenuto nella cella può essere diviso in tre gruppi di elementi. Il primo gruppo comprende ossigeno, carbonio, idrogeno e azoto. Rappresentano quasi il 98% della composizione cellulare totale. Il secondo gruppo comprende potassio, sodio, calcio, zolfo, fosforo, magnesio, ferro, cloro. Il loro contenuto nella cella è decimo e centesimo di punto percentuale. Gli elementi di questi due gruppi appartengono agli elementi macro (dal greco Macro - grande).

Gli elementi rimanenti, rappresentati in celle di centesimi e millesimi di una percentuale, appartengono al terzo gruppo. Questi sono elementi in traccia (dal greco Micro - piccolo).

Qualsiasi elemento inerente solo alla natura, nella cella non viene rilevato. Tutti gli elementi chimici elencati fanno anche parte della natura inanimata. Ciò indica l'unità della natura animata e inanimata.

La mancanza di qualsiasi elemento può portare alla malattia e persino alla morte dell'organismo, poiché ogni elemento svolge un certo ruolo. I macroelementi del primo gruppo costituiscono la base dei biopolimeri - proteine, carboidrati, acidi nucleici e anche lipidi, senza i quali la vita è impossibile. Lo zolfo fa parte di alcune proteine, il fosforo fa parte degli acidi nucleici, il ferro fa parte dell'emoglobina e il magnesio fa parte della clorofilla. Il calcio svolge un ruolo importante nel metabolismo.

Alcuni degli elementi chimici contenuti nella cellula sono inclusi nella composizione di sostanze inorganiche - sali minerali e acqua.

I sali minerali sono nella cellula, solitamente sotto forma di cationi (K +, Na +, Ca 2+, Mg 2+) e anioni (HPO 2- / 4, H₂PO - / 4, CI -, NSO₃), il cui rapporto determina l'acidità del mezzo, che è importante per l'attività vitale delle cellule.

(In molte cellule, il terreno è leggermente alcalino e il suo pH quasi non cambia, poiché mantiene sempre un certo rapporto di cationi e anioni).

Di sostanze inorganiche in natura, l'acqua svolge un ruolo enorme.

Senza acqua, la vita è impossibile. È una massa significativa della maggior parte delle cellule. Molta acqua è contenuta nelle cellule del cervello umano e negli embrioni: l'acqua è superiore all'80%; nelle cellule del tessuto adiposo - solo il 40%. Per età, il contenuto di acqua nelle cellule diminuisce. Una persona che ha perso il 20% di acqua muore.

Le proprietà uniche dell'acqua determinano il suo ruolo nel corpo. Partecipa alla termoregolazione, che è dovuta all'elevata capacità termica dell'acqua - il consumo di grandi quantità di energia quando riscaldato. Cosa determina l'elevata capacità termica dell'acqua?

In una molecola d'acqua, un atomo di ossigeno è legato covalentemente a due atomi di idrogeno. La molecola d'acqua è polare, poiché l'atomo di ossigeno ha una carica parzialmente negativa, e ciascuno dei due atomi di idrogeno ha

carica parzialmente positiva. Un legame idrogeno si forma tra l'atomo di ossigeno di una molecola d'acqua e l'atomo di idrogeno di un'altra molecola. I legami idrogeno forniscono una combinazione di un gran numero di molecole d'acqua. Quando l'acqua viene riscaldata, una parte significativa dell'energia viene spesa per rompere i legami idrogeno, che determina la sua elevata capacità termica.

L'acqua è un buon solvente. A causa della polarità delle sue molecole interagiscono con ioni caricati positivamente e negativamente, contribuendo così alla dissoluzione della sostanza. In relazione all'acqua, tutte le sostanze della cellula sono suddivise in idrofile e idrofobiche.

Hydrophilic (dal greco Hydro - water and phileo - I love) chiama sostanze che si dissolvono nell'acqua. Questi includono composti ionici (ad esempio, sali) e alcuni composti non ionici (ad esempio zuccheri).

Idrofobico (dal greco Hydro - acqua e fobos - paura) sono sostanze che sono insolubili in acqua. Questi includono, ad esempio, i lipidi.

L'acqua svolge un ruolo importante nelle reazioni chimiche che avvengono nella cellula in soluzioni acquose. Scioglie i prodotti metabolici che non sono necessari al corpo e contribuisce alla loro rimozione dal corpo. L'alto contenuto di acqua nella cellula conferisce elasticità. L'acqua favorisce il movimento di varie sostanze all'interno della cellula o da una cellula all'altra.

I corpi di natura animata e inanimata consistono degli stessi elementi chimici. La composizione degli organismi viventi comprende sostanze inorganiche - acqua e sali minerali. Le funzioni vitali multiple dell'acqua in una cellula sono dovute alle peculiarità delle sue molecole: la loro polarità, la loro capacità di formare legami idrogeno.

COMPONENTI IN CELLULE INORGANICHE

Circa 90 elementi si trovano nelle cellule degli organismi viventi, con circa 25 di essi trovati in quasi tutte le cellule. In base al contenuto nella cellula, gli elementi chimici sono suddivisi in tre grandi gruppi: macronutrienti (99%), microelementi (1%), ultramicroelementi (meno dello 0,001%).

Gli elementi macro comprendono ossigeno, carbonio, idrogeno, fosforo, potassio, zolfo, cloro, calcio, magnesio, sodio, ferro.
Gli oligoelementi includono manganese, rame, zinco, iodio, fluoro.
Gli elementi ultramicro includono argento, oro, bromo, selenio.

COMPONENTI ORGANICI DELLA CELLA

La funzione più importante delle proteine ​​è catalitica. Le molecole proteiche che aumentano la velocità delle reazioni chimiche in una cellula di diversi ordini di grandezza sono chiamate enzimi. Nessun processo biochimico nel corpo avviene senza la partecipazione di enzimi.

Attualmente sono stati trovati oltre 2000 enzimi. La loro efficienza è molte volte superiore all'efficienza dei catalizzatori inorganici utilizzati nella produzione. Quindi, 1 mg di ferro nella composizione dell'enzima catalasi sostituisce 10 tonnellate di ferro inorganico. La catalasi aumenta la velocità di decomposizione del perossido di idrogeno (H₂oh₂) Da 10 a 11 volte. Enzima che catalizza la formazione di acido carbonico (CO₂+H₂O = H₂CO₃), accelera la reazione 10 7 volte.

Una proprietà importante degli enzimi è la specificità della loro azione, ogni enzima catalizza solo uno o un piccolo gruppo di reazioni simili.

La sostanza che influenza l'enzima è chiamata substrato. Le strutture della molecola dell'enzima e il substrato devono corrispondere esattamente l'una all'altra. Questo spiega la specificità dell'azione degli enzimi. Quando il substrato è combinato con l'enzima, la struttura spaziale dell'enzima cambia.

La sequenza di interazione tra l'enzima e il substrato può essere rappresentata schematicamente:

Substrato + Enzima - Complesso enzima-substrato - Enzima + Prodotto.

Dal diagramma è chiaro che il substrato si combina con l'enzima per formare un complesso enzima-substrato. In questo caso, il substrato si trasforma in una nuova sostanza - un prodotto. Nella fase finale, l'enzima viene rilasciato dal prodotto e interagisce di nuovo con la molecola del substrato successivo.

Gli enzimi funzionano solo ad una certa temperatura, concentrazione di sostanze, acidità del mezzo. Il cambiamento delle condizioni porta a un cambiamento nella struttura terziaria e quaternaria della molecola proteica e, di conseguenza, a sopprimere l'attività dell'enzima. Come sta andando? Solo una certa parte della molecola dell'enzima, chiamata centro attivo, ha attività catalitica. Il centro attivo contiene da 3 a 12 residui di amminoacidi ed è formato come risultato della flessione della catena polipeptidica.

Sotto l'influenza di vari fattori, la struttura della molecola dell'enzima cambia. Questo interrompe la configurazione spaziale del centro attivo e l'enzima perde la sua attività.

Gli enzimi sono proteine ​​che svolgono il ruolo di catalizzatori biologici. Grazie agli enzimi, la velocità delle reazioni chimiche nelle cellule aumenta di diversi ordini di grandezza. Una proprietà importante degli enzimi è la specificità dell'azione in determinate condizioni.

Gli acidi nucleici sono stati scoperti nella seconda metà del diciannovesimo secolo. il biochimico svizzero F. Micher, che isolò una sostanza con un alto contenuto di azoto e fosforo dai nuclei delle cellule e la chiamò "nucleina" (dal latino nucleo - nucleo).

Gli acidi nucleici immagazzinano informazioni ereditarie sulla struttura e il funzionamento di ogni cellula e di tutti gli esseri viventi sulla Terra. Esistono due tipi di acidi nucleici: il DNA (acido desossiribonucleico) e l'RNA (acido ribonucleico). Gli acidi nucleici, come le proteine, hanno specificità di specie, cioè gli organismi di ogni specie hanno il loro tipo di DNA. Per scoprire le cause della specificità delle specie, considerare la struttura degli acidi nucleici.

Le molecole di acidi nucleici sono catene molto lunghe composte da molte centinaia e persino milioni di nucleotidi. Qualsiasi acido nucleico contiene solo quattro tipi di nucleotidi. Le funzioni delle molecole di acido nucleico dipendono dalla loro struttura, dai loro nucleotidi, dal loro numero nella catena e dalla sequenza del composto nella molecola.

Ogni nucleotide è costituito da tre componenti: una base azotata, un carboidrato e acido fosforico. Ciascun nucleotide di DNA contiene uno dei quattro tipi di basi azotate (adenina - A, timina - T, guanina - G o citosina - C), oltre a residui di carbonio desossiribosio e acido fosforico.

Pertanto, i nucleotidi del DNA differiscono solo nel tipo di base azotata.

Una molecola di DNA consiste in un'enorme varietà di nucleotidi che sono incatenati insieme in una sequenza specifica. Ogni tipo di molecola di DNA ha il suo numero e la sequenza di nucleotidi.

Le molecole di DNA sono molto lunghe. Ad esempio, sarebbe necessaria una lettera con un volume di circa 820000 pagine per scrivere la sequenza nucleotidica in molecole di DNA da una singola cellula umana (46 cromosomi). L'alternanza di quattro tipi di nucleotidi può formare un numero infinito di varianti di molecole di DNA. Queste caratteristiche strutturali delle molecole di DNA consentono loro di immagazzinare un'enorme quantità di informazioni su tutti i segni degli organismi.

Nel 1953, un modello della struttura della molecola del DNA fu creato dal biologo americano J. Watson e dal fisico inglese F. Crick. Gli scienziati hanno determinato che ciascuna molecola di DNA è costituita da due catene interconnesse e girate a spirale. Ha l'aspetto di una doppia elica. In ogni catena, quattro tipi di nucleotidi si alternano in una sequenza specifica.

La composizione nucleotidica del DNA differisce in diverse specie di batteri, funghi, piante e animali. Ma non cambia con l'età, dipende poco dai cambiamenti ambientali. I nucleotidi sono accoppiati, cioè il numero di nucleotidi di adenina in ogni molecola di DNA è uguale al numero di nucleotidi di timidina (A - T), e il numero di nucleotidi della citosina è uguale al numero di nucleotidi di guanina (C - D). Ciò è dovuto al fatto che la connessione di due catene l'una all'altra in una molecola di DNA obbedisce a una certa regola, vale a dire: l'adenina di una catena è sempre collegata da due legami idrogeno solo alla timina dell'altra catena e guanina - da tre legami idrogeno alla citosina, cioè le catene nucleotidiche di una molecola Il DNA è complementare, complementare.

Il DNA contiene tutti i batteri, la stragrande maggioranza dei virus. Si trova nei nuclei di cellule di animali, funghi e piante, così come nei mitocondri e nei cloroplasti. Nel nucleo di ogni cellula del corpo umano contiene 6,6 x 10 -12 g di DNA, e nel nucleo delle cellule germinali - due volte meno - 3,3 x 10 -12 g.

Molecole di acido nucleico: il DNA e l'RNA sono costituiti da nucleotidi. Il nucleotide del DNA contiene una base azotata (A, T, G, C), un carboidrato desossiribosio e un residuo di una molecola di acido fosforico. Una molecola di DNA è una doppia elica costituita da due catene collegate da legami di idrogeno secondo il principio di complementarità. Funzione del DNA: conservazione delle informazioni ereditarie.

Nelle cellule di tutti gli organismi ci sono molecole di ATP - adenosina trifosfato. L'ATP è una sostanza cellulare universale la cui molecola ha legami ricchi di energia. Una molecola di ATP è un tipo di nucleotide, che, come altri nucleotidi, è costituito da tre componenti: la base azotata - adenina, carboidrato - ribosio, ma invece di una contiene tre residui di molecole di acido fosforico (Fig. 12). I legami indicati nella figura dall'icona sono ricchi di energia e sono chiamati ad alta energia. Ogni molecola di ATP contiene due legami macroergici.

Quando il legame macroergico viene rotto e la singola molecola di acido fosforico viene scissa con gli enzimi, vengono rilasciati 40 kJ / mol di energia e l'ATP viene convertito in ADP - acido adenosinifosforico. Con la rimozione di un'altra molecola di acido fosforico, viene rilasciato un altro 40 kJ / mol; AMP - si forma l'acido monofosforico dell'adenosina. Queste reazioni sono reversibili, ovvero, l'AMP può trasformarsi in ADP, ADP - in ATP.

Le molecole di ATP non sono solo suddivise, ma anche sintetizzate, quindi il loro contenuto nella cellula è relativamente costante. Il valore di ATP nella vita delle cellule è enorme. Queste molecole svolgono un ruolo di primo piano nel metabolismo energetico necessario per garantire l'attività vitale della cellula e dell'organismo nel suo complesso.

Fig. 12. Schema della struttura di ATP.

Una molecola di RNA, di regola, è una catena singola composta da quattro tipi di nucleotidi: A, U, G e C. Sono noti tre tipi principali di RNA: mRNA, rRNA e tRNA. Il contenuto di molecole di RNA nella cellula non è costante, sono coinvolti nella biosintesi delle proteine. L'ATP è una sostanza energetica universale della cellula, in cui sono presenti legami ricchi di energia. L'ATP svolge un ruolo centrale nel metabolismo energetico della cellula. L'RNA e l'ATP sono contenuti sia nel nucleo che nel citoplasma della cellula.

Compiti e prove sull'argomento "Argomento 4." La composizione chimica della cellula "."

• Composizione chimica cellulare - Citologia - scienza cellulare Modelli biologici generali (grado 9-11)

Raccomandazioni per l'argomento

Avendo lavorato su questi argomenti, dovresti essere in grado di:

1. Descrivi i concetti seguenti e spiega le relazioni tra loro:
   • monomero polimerico;
   • carboidrati, monosaccaridi, disaccaridi, polisaccaridi;
   • lipidi, acidi grassi, glicerina;
   • amminoacido, legame peptidico, proteina;
   • catalizzatore, enzima, centro attivo;
   • acido nucleico, nucleotide.
2. Elenca i 5-6 motivi che rendono l'acqua una componente così importante dei sistemi viventi.
3. Nomina le quattro principali classi di composti organici contenuti negli organismi viventi; caratterizzano il ruolo di ciascuno di essi.
4. Spiega perché le reazioni controllate dagli enzimi dipendono dalla temperatura, dal pH e dalla presenza di coenzimi.
5. Racconta il ruolo di ATP nel settore energetico della cellula.
6. Denominate i materiali di partenza, le fasi principali e i prodotti finali delle reazioni causate dalle reazioni di fissazione della luce e del carbonio.
7. Fornire una breve descrizione dello schema generale della respirazione cellulare, da cui sarebbe chiaro quale posizione assumano le reazioni di glicolisi, il ciclo di G. Krebs (ciclo dell'acido citrico) e la catena di trasferimento degli elettroni.
8. Confronta respiro e fermentazione.
9. Descrivere la struttura della molecola di DNA e spiegare perché il numero di residui di adenina è uguale al numero di residui di timina e il numero di residui di guanina è uguale al numero di residui di citosina.
10. Fai un breve schema per la sintesi dell'RNA sul DNA (trascrizione) nei procarioti.
11. Descrivi le proprietà del codice genetico e spiega perché dovrebbe essere una tripletta.
12. Sulla base di questa catena di DNA e della tabella dei codoni, determinare la sequenza complementare dell'RNA messaggero, indicare i codoni dell'RNA di trasporto e la sequenza di amminoacidi che si forma come risultato della traduzione.
13. Elenca le fasi della sintesi proteica a livello di ribosoma.

Algoritmo per risolvere problemi.

Tipo 1. DNA autoprodotto.

Uno dei filamenti di DNA ha la seguente sequenza nucleotidica:
AGTATSTSGATATSTTSGATTTATSG.
Quale sequenza di nucleotidi ha la seconda catena della stessa molecola?

Per scrivere la sequenza nucleotidica del secondo filamento della molecola di DNA, quando è nota la sequenza del primo filamento, è sufficiente sostituire la timina con adenina, adenina con timina, guanina-citosina e citosina con guanina. Avendo fatto una tale sostituzione, otteniamo la sequenza:
TATSTGGTSTATGAGTSTAAATG.

Tipo 2. Codifica delle proteine.

La catena di amminoacidi della proteina ribonucleasi ha il seguente inizio: lisina-glutammina-treonina-alanina-alanina-alanina-lisina.
Quale sequenza di nucleotidi avvia il gene corrispondente a questa proteina?

Per fare ciò, usa la tabella del codice genetico. Per ogni amminoacido troviamo la sua designazione di codice nella forma dei corrispondenti tre nucleotidi e lo scriviamo. Mettendo questi tripli uno dopo l'altro nello stesso ordine in cui i corrispondenti aminoacidi vanno, otteniamo la formula per la struttura del segmento di RNA informativo. Di regola ci sono molti tripli di questo tipo, la scelta viene fatta in base alla tua decisione (ma, solo una delle triple viene presa). Le soluzioni, rispettivamente, possono essere diverse.
AAATSAAATSUGTSGGTSUGTSGAAG

Tipo 3. Decodifica di molecole di DNA.

Quale sequenza di aminoacidi fa iniziare una proteina, se è codificata con la seguente sequenza nucleotidica:
ATSGTSTSTSATGGTSTSGGT.

Secondo il principio di complementarità, troviamo la struttura di una regione di RNA messaggero formata su un dato segmento della molecola di DNA:
UGTSGGGUATSTSGGTSTSA.

Quindi passiamo al tavolo del codice genetico e per ciascuno dei tre nucleotidi, a partire dal primo, troviamo e scriviamo l'amminoacido corrispondente:
Cisteina-glicina-tirosina-arginina-prolina.

Ivanova TV, Kalinova G.S., Myagkova A.N. "Biologia generale". Mosca, "Illuminismo", 2000

• Tema 4. "La composizione chimica della cellula". §2-§7 p.7-21
• Argomento 5. "Fotosintesi". §16-17 p.44-48
• Tema 6. "Respirazione cellulare". §12-13 pagina 34-38
• Argomento 7. "Informazioni genetiche". § 14-15 a pagina 39-44