Биология и физиология

11

Контрольная работа по курсу:

«Биология и физиология».

Содержание

1. Неорганические вещества, входящие в состав клетки

2. Структура и разновидности соединительных тканей

3. Список литературы

1. Неорганические вещества, входящие в состав клетки

Клетка - сложная саморегулирующаяся система, в которой одновременно и в определенной последовательности происходят сотни химических реакций, направленных на поддержание ее жизнедеятельности, роста и развития. Они в значительной степени обеспечивают ее автономность, поскольку клетка сохраняет необходимую генетическую информацию и программу развития целого организма. Все эти функции выполняются соответствующими органеллами при наличии определенных химических соединений. Кроме того, поддержка необходимого для клетки обмена веществами с окружающей средой с целью сохранения сложной структурной упорядоченности тоже является важным биохимическим свойством живой клетки.

Преобладающими в клетке являются только четыре элемента: кислород, углерод, азот и водород. Такое не большое количество основных структурообразующих органогенных элементов, очевидно, биологически целесообразнее, чем их большое количество. Способность этих элементов образовывать сравнительно небольшое число типов связи, безусловно, уменьшает количество необходимых каталитических систем до нескольких тысяч.

Если на атомном уровне разница в химическом составе органического и неорганического мира отсутствует, то к составу организмов и продуктов их жизнедеятельности входят различные, характерные лишь для живых существ углеродсодержащие органические соединения. Содержание основных органических и неорганических химических соединений, обнаруженных в клетке, такое:

Минеральные вещества

В составе живых организмов современными методами химического анализа достоверно определено более 80 элементов Периодической системы Д. И. Менделеева. По количественному составу их делят на три основных группы.

Макроэлементы составляют основную массу сухого вещества и участвуют в строении органических соединений и неорганических веществ живых организмов. Концентрация их колеблется от 10 до 0,001 % массы тела (кислород, углерод, водород, азот, железо, фосфор, калий, кальций, сера, магний, натрий, хлор и др.). значительной степенью эти вещества поступают в клетку или представлены в ней ионами как результат диссоциации соответствующих солей.

Микроэлементы - преимущественно ионы тяжелых металлов, составляющие части ферментов. В организмах содержаться, как правило, в неионизированной форме в количестве 0,001 - 0,000001 % (марганец, бор, кобальт, медь, молибден, цинк, ванадий, йод, бром и др.).

Концентрация ультрамикроэлементов не превышает 0,000001 %. Физиологическая роль их в организмах растений и животных окончательно не установлена. К этой группе относятся уран, радий, золото, ртуть, бериллий, цезий, селен и много рассеянных и редких элементов.

Азот - единственный химический элемент, входящий в состав всех молекул аминокислот, белков, нуклеиновых кислот, ферментов и других важных компонентов клетки: пигментов (хлорофилл, гемоглобин), витаминов. только азот может поглощаться растениями как в виде ионов (NO₂^-, NO₃^-), так и в виде катионов (NO₄⁺). Анионные формы после восстановления к - NH₂ включаются в аминокислотный синтез.

В организм животных азот поступает в химически - связанном состоянии в виде белков, аминокислот и других азотсодержащих компонентов растительного и животного происхождения. Значительная чисть азотистых веществ еды остается в организме, а часть после соответствующих преобразований производит в зависимости от систематического уровня конечные продукты азотного обмена - аммиак, мочевину, мочевую кислота, которые выводятся из организма.

Фосфор входит в состав многих жизненно важных соединений. В органических соединениях растений содержится около 50 % общего его количества в организме. Фосфор входит в состав АМФ, АДФ, АТФ, нуклеотидов, коферментов НАД, НАДФ, фосфорических сахаридов, фосфолипидов, некоторых запасных веществ ферментов и др. метаболизм фосфора происходит в виде остатков ортофосфорной кислоты PO₄^3-, присоединение которых к органическим веществам создает макроэргическую связь. Много организмов содержат фосфор в минеральной форме (растворимые фосфаты клеточного сока, фосфаты костной ткани и др.).

После отмирания организмов фосфорные соединения минерализуются в почве до солей калия, магния и железа. Благодаря корневым выделениям, деятельности почвенных бактерий фосфаты растворяются, что делает возможным новое усвоение фосфора растениями, а потом и животными организмами.

Сера принимает участие в построении серосодержащих аминокислот (цистина, цистеина, метионина), входит в состав витамина В₁ и некоторых ферментов. Важной особенностью является ее способность создавать макроэргические связи в реакциях субстратного фосфорирования. Особенно большое значение имеют сера и ее соединения для хемосинтезовых и фотосинтезовых бактерий. В последнее время сера приобретает все большее значение как фактор минерального питания растений. Соединения серы создаются в печени как продукты обеззараживания отравляющих веществ.

Хлор. В клетках организмов растений и животных содержится определенное количество галогенов. Из них только хлор и йод встречаются в относительно больших количествах. Хлор находится в ионизированной форме в виде аниона солей натрия, калия, кальция, магния, марганца и др. анионы хлора вместе ионами натрия играют важную роль в формировании осмотического потенциала плазмы крови и других жидкостей. Как составная часть соляной кислоты хлор является компонентом желудочного сока.

Йод. В отличие от других галогенов йод встречается у животных и растений преимущественно в составе органических соединений (производная тирозина). У позвоночных животных основное количество йода находится в щитовидной железе в составе ее гормона тироксина. Дефицит йода в пищевых продуктах (особенно в горных местностях) вызывает нарушение функций этой железы, что сопровождается разрастанием соединительной ткани и известно под названием эндемического зоба. Чувствительны к дефициту йода в кормах и сельскохозяйственные животные. Важное биологическое значение имеют и его галогены - бром и фтор.

Бром поступает в организм с растительными продуктами, а также с поваренной солью. Относительно много брома в гипофизе. Соли брома применяют с лечебной целью, поскольку они успокаивающе влияют на организм.

Фтор. Основное количество этого элемента находится в костях и тканях зубов в виде нерастворимых кальциевых солей. Для организма вредно как недостаточное, так и избыточное количество фтора в воде (оптимум - 1 мг/л). Недостаток фтора вызывает кариес зубов, а его избыток - пятнистую эмаль зубов и флюороз.

Калий содержится в клетках обычно в виде ионов. Постоянных химических связей с органическими соединениями он почти не создает. Благодаря калию цитоплазма имеет определенные коллоидные свойства; он активирует ферменты белкового синтеза, обуславливает нормальный ритм сердечной деятельности, берет участие в генерации биоэлектрических потенциалов, в процессах фотосинтеза.

Внутри клеток сравнительно с окружающей средой поддерживается высокая концентрация ионов калия, а концентрация ионов натрия - минимальной. Пока клетка жива, эти различия концентрации ионов между клеткой и средой стабильно поддерживается ионными насосами. После отмирания клетки или повреждения ее мембранных структур градиент содержания ионов быстро выравнивается.

Натрий, так же как и калий, содержится в организмах животных и растений только в виде ионов и не создает комплексов с составляющими частями клеток. Хлорид натрия представляет собой значительную часть минеральных веществ крови и благодаря этому играет важную роль в регуляции водного обмена организма. Во время сильного потоотделения организм теряет значительное количество хлорида натрия, что негативно сказывается на его состоянии, приводит к снижению работоспособности. Ионы натрия вместе с другими ионами поддерживают соответствующий осмотический потенциал клеток, что способствует поглощению воды растением из почвы.

Ионы натрия принимают участие вместе с анионами органически кислот в поддержании и регуляции кислотно-щелочного равновесия организма. Этот ион влияет на синтез гормонов и является основным элементом производства буферной системы тканей и биологических жидкостей в организме. В связи с этим ежедневная потребность животных организмов в этом элементе достаточно велика. В растительных организмах роль натрия не так широка.

Кальций в ионном состоянии является антагонистом калия. Он входит в состав мембранных структур, в виде солей пектиновых веществ, создающих межклеточную жидкость, соединяет растительные клетки. Много солей кальция в костях, оболочках некоторых водорослей, раковинах моллюсков, коралловых полипах. В растительных клетках он часто содержится в виде простых, иглоподобных или сросшихся кристаллов оксалата кальция.

В организме животных кальций играет важную роль в процессах производства желчи, повышает рефлекторную способность спинного мозга и центра слюноотделения, принимает участие в процессах синоптической передачи нервных импульсов, свертывания крови, соединении ДНК с белками. Кальций относится к важным факторам молекулярного механизма мышечного сокращения.

Магний содержится в клетках в полном соотношении с кальцием. Он входит в состав молекул хлорофилла, производит соли с пектиновыми веществами, активизирует энергетический обмен и синтез ДНК.

Железо - составная часть молекул хромопротеидов - гемоглобина и миоглобина. Оно берет участие в биосинтезе поэтому в случае дефицита его в почве у растений развивается хлороз. Основная физиологическая роль железа - участие в процессах дыхания, фотосинтезе путем перенесения электронов в составе окислительных ферментов (FE - протеидов) - цитохромов, каталазы, пероксидазы, фередоксина. Определенный запас железа в организме, животных и людей сохраняется в железосодержащем белке феритине, который есть в печени, селезенке.

Медь встречается в организмах животных и растений, где она играет важную роль. У беспозвоночных медь входит в состав гемоцианинов, которые подобно гемоглобину в организмах позвоночных переносят кислород. Медь входит в состав некоторых ферментов (оксидаз). Установлено ее значение для процессов кроветворения, синтеза гемоглобина и цитохромов.

Ежедневно в организм человека с пищей поступает 2 кг меди. Недостаток этого элемента в продуктах питания вызывает череду расстройств в организме, чаще всего кроветворения.

Марганец - микроэлемент, дефицит которого в растениях приводит к хлорозу - функциональные заболевания, сопровождающиеся пожелтевшей листвой. Входит в состав или повышает активность некоторых ферментов (карбоксилазы), способствует фотосинтезу. Большую роль играет и в процессах восстановления нитратов в растениях.

Цинк входит в состав некоторых ферментов, активизирующих расщепление угольной кислоты. Важную роль играет цинк в синтезе растительных гормонов - ауксинов, кислоты пролина и др.

В последнее время микроэлементы достаточно широко применяются в растениеводстве (предпосевная обработка семян, корневая и внекорневая подпитка растений) и животноводстве (микроэлементные добавки к корму и др.).

2. Структура и разновидности соединительных тканей

В процессе эволюции животных и людей происходили специализация клеток многоклеточного организма и разделение функций между ними.

Ткань - филогенетическая структура клеток и межклеточной жидкости, характеризующаяся полными морфофункциональными свойствами, высокой специализацией, свойственной только этому виду ткани. Каждая ткань состоит из клеток определенной формы и размеров. Органическая морфофункциональная целостность организма достигается только четким взаимодействием всех тканей.

Биологи еще не пришли к единому мнению относительно количества типов тканей. Большинство авторов выделяют в организме животных четыре типа тканей: эпителиальная, соединительная, мышечная и нервная.

Соединительные ткани состоят из клеток и хорошо выраженной межклеточной жидкости. Количество и вид клеток и волокон, а также количество и состав основных веществ в разных видах соединительных тканей различаются в зависимости от их функций.

Соединительные ткани имеют очень много переходных форм, поэтому можно дать только общую классификацию видов соединительной ткани, обращая внимание на специфику их функций.

Межклеточная жидкость полностью зависит от клеток: она образуется клетками, с их помощью в ней происходит обмен веществ. Вместе с тем она имеет самостоятельное значение, определяя основные свойства той или другой разновидности тканей.

Эта ткань повсеместна, всегда подстилает эпителий, окружает сосуды, с которыми она связана генетически и функционально.

Функции соединительной ткани такие:

· Трофическая - принимает участие в обмене веществ;

· Защитная - клетки способны к фотосинтезу и принимают участие в образовании иммунитета;

· Механическая, опорная - образует связки, сухожилия, хрящи, кости и вместе с сосудами - основу многих органов.

Такой вид соединительной ткани, как ретикулярная ткань, составляя основу кровеносных органов, имеет большое значение в процессе кроветворения. Соединительная ткань принимает участие в заживлении ран: имея наивысшую способность к регенерации, она способна заполнять места повреждений других тканей (возникает соединительнотканный рубец).

Список использованной литературы

1. В. А. Мотузный «Биология. Справочное пособие», Киев 1985 г.

2. А. Б. Коган «Физиология человека и животных», Москва 1984 г.

3. Г. Ф. Коротько «Физиология человека», Москва 1997 г.

4. В. А. Мотузный «Общая биология», Киев 2005 г.