Lecția 2-3

Echipament: tabele pentru biologie generală.

I. Testarea cunoștințelor

Testarea orală a cunoștințelor despre

1. Compoziția elementară a naturii neînsuflețite și a vieții.

2. Caracteristicile elementelor organogene.

3. Compoziția moleculară a materiei vii.

II. Învățarea materialului nou

1. Tipuri de legături între atomi, care joacă un rol important în organismele vii

Pentru cele mai multe elemente (știți despre asta din cursul chimiei), atomii sunt instabili, deoarece ultimul strat de electroni nu este plin. Atomii cu straturi de electroni excluse sunt capabili să intre în reacții chimice, formând legături cu alți atomi. Reacțiile sunt însoțite de o rearanjare a electronilor, în urma căruia se umple carcasa electronică exterioară pentru fiecare atom și atomul devine mai stabil.

În organismele vii, trei tipuri de legături chimice joacă un rol important.

1. Legătura ionică, care este formată atunci când un atom dă unui alt atom unul din mai mulți electroni. (Dați exemple din cursul de chimie.)

2. Legătura covalentă, formată atunci când apar doi atomi ai unei perechi de electroni socializați - un electron de la fiecare atom. (Dați exemple din cursul de chimie.)

3. Legătura de hidrogen, la formarea căreia participă un atom de hidrogen, legată de un alt atom printr-o legătură covalentă polară (de obicei, cu atomi de oxigen sau azot). În compoziția moleculei polare, hidrogenul poartă o sarcină parțial pozitivă. Această sarcină este atrasă de cel de-al treilea atom (de obicei oxigen sau azot), care poartă o sarcină parțial negativă în compoziția celeilalte molecule polar. Această atracție se numește o legătură de hidrogen.

În comparație cu legătura ionică sau covalentă, o singură legătură hidrogen este slabă. Se rupe cu ușurință, dar o mulțime de astfel de conexiuni pot genera o forță care, în sensul literal, și "păstrează" toată viața. Semnificația acestei fraze va fi în sfârșit clară pentru dvs. mai târziu.

Apa - una dintre cele mai comune substanțe de pe Pământ, acoperă cea mai mare parte a suprafeței pământului și face parte din toate organismele vii.

Apa reprezintă aproape 80% din masa celulară (85% în creier, 90% în celulele embrionare în curs de dezvoltare). Două treimi din masa umană este apa. O persoană poate trăi fără apă timp de cel mult 14 zile. Pierderea unui organism de apă de 20% poate duce la deces. Cu toate acestea, nu toate celulele de organisme conțin aceeași cantitate de apă. Deci, în celulele de smalț din dinți de apă aproximativ 10%, la fel de puțin în celulele de semințe latente. În celulele corpului tânăr de apă - aproximativ 80%, iar în celulele vechi - doar 60%. Datele oferite permit să se tragă o concluzie: cu cât mai multă apă din celulă, cu atât mai intensă sunt procesele de schimb.

3. Structura și proprietățile moleculei de apă

Proprietățile unice ale apei sunt explicate prin structura moleculelor sale și determină funcțiile sale biologice. Din cursul chimiei se știe că formula moleculei de apă H2O. Se compune din doi atomi de hidrogen și un atom de oxigen și este neutru din punct de vedere electric în același timp. Dar sarcina electrică din interiorul moleculei este distribuită inegal: în regiunea atomilor de hidrogen (mai precis, protoni), prevalează o încărcătură pozitivă, în regiunea unde este localizat oxigenul, densitatea încărcării negative este mai mare. În consecință, particula de apă este un dipol.

Deoarece norii de electroni ai atomilor de hidrogen din moleculele de apă sunt atrași de un atom de oxigen, nuclee de atomi de hidrogen capabili să reacționeze cu perechi de electroni singulară de atomi de oxigen de molecule adiacente de apă, adică. E., între moleculele de apă formează legături de hidrogen. Fiecare molecula de apa are doi atomi de hidrogen si doua perechi de electroni neparticipati, astfel incat sa poata forma legaturi de hidrogen cu patru molecule de apa vecine.

Astfel, moleculele de apă se combină în molecule asociate (hidratate) dublate, triplete și așa mai departe. Ca rezultat, în stare lichidă, apa constă din molecule separate și asociate ale tipului (H2O) x. Capacitatea moleculelor de apă de a forma legături de hidrogen una cu cealaltă afectează în mod semnificativ proprietățile fizice ale acestei substanțe. Capacitatea mare de căldură, căldura de topire și căldura de evaporare a apei sunt explicate prin faptul că cea mai mare parte a căldurii absorbite este folosită pentru ruperea legăturilor de hidrogen dintre molecule.

Apa are o conductivitate termică ridicată. Practic nu este comprimat și transparent în partea vizibilă a spectrului. În cele din urmă, apa este o substanță a cărei densitate în stare lichidă este mai mare decât în stare solidă (la 4 ° C apa are o densitate maximă, densitatea gheții este mai mică, deci se ridică la suprafață).

Proprietățile fizice și chimice fac din apă un lichid unic și determină semnificația sa biologică.

4. Semnificația biologică a apei

Rolul apei în celule și în organisme este mare. Luați în considerare funcțiile sale biologice, pe baza proprietăților fizice și chimice ale acestei substanțe unice.

1. Apa este capabilă de coeziune. adică, la coeziunea moleculelor lor sub acțiunea forțelor atractive. Apa este capabilă să rămână împreună cu ea însăși și cu alte substanțe (puteți, de exemplu, turnați apă într-un pahar cu un "vârf" și nu se va vărsa). Acest lucru este posibil datorită tensiunii de suprafață a apei, datorită căreia suprafața sa, ca atare, este acoperită cu "piele". Aceste caracteristici fizice ale apei îi permit să îndeplinească o funcție biologică importantă - determinarea proprietăților fizice ale celulei: volumul și elasticitatea (turgescența). În viermii rotunzi, apa din fluidul cavității joacă rolul unui schelet hidrostatic, realizând o funcție de susținere.

2. Capacitatea apei să adere. Proprietatea sa este atrasă de orice suprafață care poartă o încărcătură electrică, permițându-i să urce de-a lungul porilor fini în sol și de-a lungul vaselor de xilem în plante la o înălțime mare.

Structura apei

3. Forțele de aderență dintre moleculele de apă asigură vâscozitatea. prin urmare, apa este un lubrifiant în sistemele biologice. De exemplu, lichidul sinovial în articulațiile vertebrale.

4. Apa - un bun solvent de ioni (polari), precum și unii compuși neionici în ale căror molecule există grupuri încărcate (polar). Orice compuși polari din apă sunt hidrați (înconjurați de molecule de apă), în timp ce moleculele de apă participă la formarea structurii moleculelor de substanțe organice. Dacă energia de atracție a moleculelor de apă la moleculele unei substanțe este mai mare decât energia de atracție dintre moleculele de substanță, substanța este dizolvată în apă. În ceea ce privește apa se disting: substanțe hidrofile, bine solubil în apă și gidrofobnyeveschestva (din phobos grecești și Hydrosila - frica). Practic insolubil în apă (Din greacă Hydrosila - - Apa si filet ca.).

Hidrofile (A) și hidrofobe (B) molecule

Moleculele substanțelor hidrofile sunt dominate de grupări polar (-OH, C = O, -COOH, -NH2), care sunt capabile să stabilească legături de hidrogen cu molecule de apă. Proprietățile hidrofile au săruri, acizi, alcalii, proteine, carbohidrați.

Substanțele hidrofobe au molecule nepolare, care sunt respinse de moleculele de apă. În apă, grăsimi, benzină, polietilenă și alte substanțe nu se dizolvă.

Proprietatea apei ca solvent este de o mare importanță pentru organismele vii, deoarece cele mai multe reacții biochimice pot avea loc numai în soluție apoasă. În plus, ca solvent, apa asigură atât introducerea de substanțe în celulă cât și eliminarea deșeurilor din acesta.

5. Mobilitatea moleculelor de apă, deoarece legături de hidrogen care leagă moleculele adiacente sunt slabe, ceea ce conduce la coliziuni constante ale moleculelor sale în faza lichidă. Mobilitatea moleculara a apei permite osmoza (mișcarea de difuzie. Dirijată a moleculelor prin membrana semipermeabilă în soluție mai concentrată) necesară pentru absorbția și circulația apei în sistemele vii.

6. Printre cele mai comune lichide din natură, apa are cea mai mare capacitate de căldură, deci are un punct de fierbere ridicat (100 ° C) și un punct de îngheț scăzut (0 ° C). Astfel de proprietăți ale apei i-au permis să devină constituentul principal al fluidelor intracelulare și intragranulare. Adevărat, punctul de îngheț al apei este puțin mai mare decât ar fi ideal pentru viață, deoarece pe suprafața Pământului zonele extinse au temperaturi sub 0 ° C. Dacă se formează cristale de gheață într-un organism viu, ei își pot distruge structurile interne subtile și pot cauza moartea. Grâul de grâu, un număr de insecte, broaște în organism au antigeluri naturale care împiedică formarea de gheață în celulele lor.

7. Densitatea și "comportamentul" neobișnuit al apei în apropierea punctului de congelare conduc la faptul că gheața plutește pe suprafața corpurilor de apă. creând un strat izolator, care la temperaturi scăzute protejează locuitorii acvatici și rezervorul de înghețarea completă.

8. Apa are o căldură specifică de vaporizare specifică, prin urmare, evaporarea, apa contribuie la răcirea corpului (cu evaporarea a 1 g de apă, corpul pierde 2430 J de energie). Se știe că pentru o zi de muncă grea o persoană pierde până la 10 litri de sudoare. Dacă transpirația în timpul lucrului nu sa evidențiat și sa evaporat, atunci corpul ar fi "încălzit" la 100 ° C. Evaporarea apei din suprafața frunzelor de plante în timpul transpirației contribuie, de asemenea, la răcire.

9. Apa este un reactiv în multe reacții chimice. De exemplu, descompunerea hidrolitică a proteinelor, carbohidrați, grăsimi, și așa mai departe. D. apa acționează ca o sursă de oxigen eliberată în timpul fotosintezei și hidrogen, care este utilizat pentru produșii de asimilare a dioxidului de carbon.

10. Capacitatea mare de căldură și conductivitatea termică a apei contribuie la distribuirea uniformă a căldurii în celulă și în corp.

Astfel, apa este lichidul cel mai uimitor pe Pământ, ale cărui proprietăți depășesc imaginația. Proprietățile unice ale apei îi permit să nu îndeplinească funcții biologice unice mai puțin.

III. Consolidarea cunoștințelor

Generalizarea conversației pe parcursul studierii unui material nou.

Completarea tabelului "Funcțiile biologice ale apei".

Tabelul 3. Funcțiile biologice ale apei

Articole similare

Pagina anterioară

Pagina următoare