Отличительные признаки Живых объектов

ž 1) способность к метаболизму - к обмену веществ и энергии с окружающей средой.

ž 2) сложность, высокий уровень структурной организации живой материи. Структурной единицей организма считается клетка.

ž 3) изменчивость (приспособляемость) – способность к самостоятельному реагированию на воздействие окружающей среды изменением химического состава и функции;

ž 4) способность к точному самовоспроизведению (за счёт передачи наследственной информации).

Обязательными структурными элементами всех известных живых организмов являются клетки. Каждая клетка состоит из огромного числа атомов и молекул.

Оказалось, что из 92 химических элементов встречающихся в естественном состоянии в природе, для поддержания жизни необходимо около 20 (24). Их называют биологически значимыми элементами и делят на 2 группы:

- макроэлементы (содержание в живых организмах составляет больше 0,01 %);

- микроэлементы (содержание менее 0,01 %).

Макроэлементы

ž – составляют тела живых организмов;

ž - как правило, поступают в организм человека вместе с пищей;

ž - суточная доза их потребления составляет более 200 мг.;

Четыре из них называют Биогенными. Их содержание в организме более 1%;

Из них построены Белки, жиры, углеводы и нуклеиновые кислоты:

ž Кислород — 65 %

ž Углерод— 18 %

ž Водород — 10 %

ž Азот — 3 %

Доля других М. в организме 0,1-1,0%: Калий Кальций Магний Натрий Сера Фосфор Хлор Железо*

Микроэлементами называются элементы, содержание которых в организме мало (ниже 0,01%), но они участвуют в биохимических процессах и необходимы живым организмам; Суточная доза потребления для человека составляет менее 200 мг. Их более 30. Это микроэлементы: цинк, марганец, медь, йод, бром, кобальт, молибден, фтор; а также ультрамикроэлементы – кремний, селен, никель и хром.

В организме человека находят также ванадий, кадмий, золото, ртуть, литий и др. Их биологическая роль не ясна, возможно, их появление связано с загрязнением окружающей среды.

Из основных биоэлементов наибольшее значение имеет углерод.

ž Основные структуры живой материи состоят из углеродных каркасов.

Характерной особенностью атома углерода является способность образовывать углеродные цепи любого размера и конфигурации. Это обусловлено тем, что три из четырёх валентностей углерода могут участвовать в образовании трёхмерного скелета, а четвёртая - связывать ту или иную функциональную группу.

Вещества, образованные на основе углерода, называются органическими соединениями.

Органические соединения могут иметь огромное число углеродных цепей и функциональных групп, причём отдельные части молекулы способны вращаться вокруг одинарных углеродных связей.

Они способны также образовывать трёхмерную структуру, играющую первостепенную роль в процессах жизнедеятельности.

5. Закономерности строения и метаболизма макромолекул

Если все биологические вещества клетки расположить по сложности их строения – получатся уровни организации клетки:

- первый уровень занимают низкомолекулярные вещества: вода, углекислый газ, молекулярные кислород и азот, неорганические ионы, ряд химических элементов;

- на втором уровне - промежуточные химические соединения: аммиак, органические кислоты, рибоза и др.;

- в ходе жизнедеятельности клеток из соединений первого и второго уровня образуются биологические мономеры: аминокислоты, олигосахариды, ВЖК и др.;

Мономеры – строительный материал для биополимеров – имеющих большую молекулярную массу и отличающихся огромным разнообразием;

Биополимеры, соединяясь друг с другом, образуют сложные макромолекулы: нуклеопротеины, гликопротеины, липопротеины и др.

Промежуточное положение между био-мономерами и полимерами занимают витамины и коферменты;

Простые и сложные макромолекулы взаимодействуя между собой, создают надмолекулярные структуры: клеточные мембраны и хромосомы;

Следующий уровень организации - клеточные органеллы: ядра, митохондрии, рибосомы, лизосомы и др.

Система органелл образует клетку;

Клетки образуют ткани и органы;

Ткани и органы составляют целый организм.

Структура и функции воды

Жизнь на планете Земля зародилась в водной среде;

Ни один живой организм не может обходиться без воды;

Содержание воды в организме человека зависит от возраста: около 85% массы тела - при рождении; 60-65% - у взрослого человека; около 50% - у стариков;

В составе костей - всего 22% воды, в мозге - 75%, в мышцах - тоже 75% (в них находится около половины всей воды тела), кровь состоит из воды на 92%.

Внутриклеточная вода (2/3 общего кол-ва воды в организме) находится в составе протоплазмы. Ее называют структурируемой, она обладает высокой биологической активностью и обеспечивает устойчивость организма к воздействию агрессивных факторов окружающей среды;

В ней находятся калий, анионы фосфатных эфиров и белки.

Внеклеточная вода (1/3) включает межклеточную жидкость - 20%, воду плазмы крови - 8%, воду лимфы - 2%;

В ней много ионов натрия, хлориды и бикарбонаты

Необходимое содержание воды в организме человека поддерживается за счет:

1.- поступления извне (88% - 2л/сут.):

- в виде жидкости (48%);

- в составе плотной пищи (40%).

2. - образуется в процессе распада веществ в организме (12% - 300 мл);

Нарушение водного баланса в клетках приводит к патологическим состояниям вплоть до их гибели.

Процесс обновления воды в организме происходит с большой скоростью: так, в плазме крови за 1 минуту обновляется 70% воды. В обмене воды участвуют все ткани организма, но больше всего:

-почки; кожа; лёгкие; желудочно-кишечный тракт.

Потеря воды через кожу происходит путём потоотделения и прямого испарения (за счет последнего - 200-300 мл воды в день);

Количество пота в большей степени зависит от условий окружающей среды и характера физической нагрузки.

С выдыхаемым воздухом через легкие выделяется в виде паров до 500 мл воды. Это количество возрастает по мере увеличения физической нагрузки на организм;

Обычно вдыхаемый воздух содержит 1,5% воды, тогда как выдыхаемый - около 6%.

Активную роль в регуляции водно-солевого обмена играет ЖКТ, в который непрерывно выделяются пищеварительные соки. Их общее количество может достигать 8 литров в сутки.

Большая часть этих соков всасывается вновь и из организма выделяется с калом не более 4%;

К органам, участвующим в регуляции водно-солевого обмена, относится и печень, способная задерживать большое количество жидкости.

В результате интенсивной физической нагрузки в организме спортсменов происходят одновременно два процесса: образование тепла и отдача его:

ž - путём излучения в окружающую среду;

ž - путём испарения пота с поверхности тела;

ž - за счет нагревания вдыхаемого воздуха.

При потоотделении и испарении 1 литра пота организм отдаёт 600 ккал. В результате регулируется температура тела; Вместе с потом выделяются минеральные соли (от этого пот солёный на вкус).

Поэтому во время мышечной работы требуется повышенное потребление жидкости в виде специальных напитков.

При потере жидкости у человека, особенно спортсмена, появляются определенные симптомы:

- потеря 1% воды вызывает чувство жажды;

- 2% - снижение выносливости;

- 3% - снижение силы;

- 5% - снижение слюно- и мочео-отделения, учащенный пульс, апатию, мышечную слабость, тошноту.

Без воды человек может жить примерно 3-е суток;

Вода, имея простой химический состав и строение, обладает уникальными физико-химическими и биологическими свойствами; Молекула воды – Н 2 0 – полярное соединение. В ней атом кислорода притягивает спаренные электроны от атомов водорода, приобретая частичный отрицательный заряд, а атомы водорода прибретают частично + заряды. Молекулы воды обладают способностью объединяться в структурные агрегаты за счет образования водородных связей между разноименно заряженными атомами (кислородом и атомами водорода); Такая структура воды обуславливает ее уникальные физико-химические свойства.

ž Все биохимические процессы в организме протекают в водной среде;

ž Вещества в растворе имеют водную оболочку, которая образуется при взаимодействии полярных молекул воды и с заряженными группами макромолекул или ионов;

ž Чем больше такая оболочка, тем лучше растворимо вещество;

ž По отношению к воде молекулы или части макромолекул делят на гидрофильные и гидрофобные (водорастворимые и водонерастворимые);

Гидрофильные: - все органические и неорганические соединения, образующие ионы;

¡ - биологические мономеры и биополимеры, имеющие полярные группы;

Гидрофобные: соединения, молекулы которых содержат неполярные группы или цепи: триглицериды, стероиды и др.;

Молекулы некоторые соединений имеют и гидрофильные и гидрофобные группы: жирные кислоты, фосфолипиды и др. Таким образом молекулы воды способны взаимодействовать не только между собой, но и с полярными молекулами органических и неорганических веществ в организме.