Молекулярный уровень организации живого

Слайд 1. Молекулярный уровень организации живого

Общая характеристика: химические элементы, атомы, молекулы и биополимеры

Слайд 2. Что изучает молекулярный уровень?

Молекулярный уровень — это уровень организации живого, на котором рассматривают химический состав организмов, строение атомов и молекул, химические связи и превращения веществ.

Главная идея: свойства клетки зависят от того, какие молекулы её образуют и как они взаимодействуют.

Слайд 3. Химические элементы живых организмов

• В природе известно около ста химических элементов

• В живых организмах обнаружено более 80 элементов

• Кислород, углерод, водород и азот составляют основную долю веществ живого

• Ещё восемь элементов относят к макроэлементам

• Элементы, содержащиеся в очень малых количествах, называют микроэлементами

Слайд 4. Состав организма и земной коры: почему они различаются?

Живые организмы и неживая природа состоят из химических элементов, но их соотношение различается. Особенно заметна роль углерода, водорода и азота в организме человека.

Вопрос для обсуждения: почему состав живого нельзя объяснить только распространённостью элементов в земной коре?

Слайд 5. Макроэлементы и микроэлементы

Содержание превышает 0,01%.

К ним относят кислород, углерод, водород, азот, кальций, фосфор, калий, серу, хлор, натрий, магний и железо.

Они формируют основную массу организма и участвуют в важных процессах.

Содержатся в очень малых количествах, но необходимы для жизнедеятельности.

Примеры: кобальт входит в состав витамина B12, йод нужен для работы щитовидной железы, фтор участвует в формировании эмали зубов.

Малое количество не означает малую значимость.

Слайд 6. Практический пример: зачем нужны микроэлементы?

Недостаток микроэлемента может нарушить работу организма.

Йод необходим для образования гормонов щитовидной железы. При его недостатке возможно развитие эндемического зоба.

Фтор участвует в формировании зубной эмали. Его недостаток может привести к нарушениям её развития.

Обсудите: почему добавление микроэлемента должно быть умеренным, а не максимальным?

Слайд 7. Атомы, молекулы и химические связи

Слайд 8. Атом и молекула

Атом — наименьшая частица химического элемента, сохраняющая его свойства. Он состоит из атомного ядра и электронов, образующих электронное облако.

Молекула — частица вещества, состоящая из связанных между собой атомов. Например, молекула воды образована атомами водорода и кислорода.

Слайд 9. Химическая связь

Образование молекул различных веществ обеспечивается возникновением

химической связи между входящими в их состав атомами. Эти связи возникают вследствие объединения электронных оболочек атомов, которые образуют молекулу

Слайд 10. Ковалентная связь

• Ковалентная связь образуется между атомами за счёт объединения валентных электронов

• Валентные электроны находятся на внешнем электронном слое атома

• Общая одна пара электронов образует одинарную связь

• Две общие пары образуют двойную связь

• Такие связи обычно достаточно прочные, поэтому молекулы устойчивы

Слайд 11. Роль основных элементов в органических молекулах

Может образовывать четыре связи и создавать длинные цепи, разветвления и кольца.

Участвует в составе воды, сахаров, липидов и многих других соединений.

Входит в состав аминокислот, белков и нуклеотидов.

Слайд 12. Почему углерод называют основой органического мира?

Атом углерода способен образовывать связи сразу с четырьмя другими атомами, в том числе с атомами углерода. Поэтому возникают разнообразные углеродные скелеты.

Из них строятся молекулы белков, углеводов, липидов и нуклеиновых кислот.

Практическое задание: найдите в составе знакомых продуктов вещества, содержащие углерод.

Слайд 13. Неорганические и органические вещества клетки

Вода и минеральные соли.

Они необходимы для поддержания формы клеток, растворения веществ, транспорта и протекания химических реакций.

Пример: вода участвует в обмене веществ.

Сложные углеродсодержащие соединения.

К ним относят белки, углеводы, липиды, нуклеиновые кислоты, а также многие витамины.

Они обеспечивают строение, энергию, наследственность и регуляцию процессов.

Слайд 14. Многообразие органических веществ

Низкомолекулярные вещества имеют сравнительно небольшую молекулярную массу, а высокомолекулярные состоят из множества звеньев.

Молекулы могут быть линейными, разветвлёнными или циклическими.

Гидрофильные вещества взаимодействуют с водой, а гидрофобные плохо в ней растворяются.

Органические вещества могут быть строительными, энергетическими, информационными и регуляторными.

Слайд 15. Низкомолекулярные и высокомолекулярные вещества

Низкомолекулярные вещества включают аминокислоты, сахара, органические кислоты, нуклеотиды и многие липиды.

Высокомолекулярные вещества имеют большую молекулярную массу и часто построены из повторяющихся структурных звеньев.

Пример: ДНК — высокомолекулярная молекула, а азотистые основания в её составе относятся к низкомолекулярным соединениям.

Слайд 16. Биополимеры: молекулы из повторяющихся звеньев

Слайд 17. Что такое биополимеры?

• Биополимеры — высокомолекулярные органические вещества живых организмов

• Они состоят из структурных блоков — мономеров

• Гомополимеры построены из одинаковых мономеров

• Гетерополимеры включают несколько типов мономеров

• К биополимерам относят белки, нуклеиновые кислоты и полисахариды

Слайд 18. Гомополимеры и гетерополимеры

Состоят из одинаковых мономеров.

Примеры: крахмал, гликоген и целлюлоза. Их структурные звенья — молекулы глюкозы.

Такие цепи могут различаться строением и свойствами, даже если образованы одним типом мономеров.

Построены из нескольких различающихся типов мономеров.

В белках участвуют разные аминокислоты, а в нуклеиновых кислотах — четыре типа нуклеотидов.

Порядок мономеров определяет свойства молекулы.

Слайд 19. «Малые детали определяют большие свойства»

— Вывод для молекулярного уровня: состав, порядок соединения атомов и форма молекулы влияют на её функции

Слайд 20. Итоги и вопросы для обсуждения

• Живые организмы состоят из химических элементов, атомов и молекул

• Макроэлементы образуют основную массу организма, а микроэлементы необходимы в малых количествах

• Атом состоит из ядра и электронного облака, а молекула — из связанных атомов

• Ковалентная связь возникает при объединении валентных электронов

• Углерод создаёт разнообразные углеродные скелеты органических молекул

• Биополимеры состоят из мономеров и бывают гомополимерами или гетерополимерами

Вопросы: почему углерод особенно важен для живого? Чем опасен недостаток микроэлементов? Как порядок мономеров может влиять на свойства биополимера?