Юлия Верхошенцева - Биология с основами экологии

• Название: Биология с основами экологии
• Автор: Юлия Верхошенцева
• Жанр: Биология

Учебное пособие состоит из разделов, которые включают контрольные вопросы для самоподготовки, задания и руководство к выполнению лабораторных работ, материал для самостоятельной работы студентов, которые позволяют расширить знания по теоретическому курсу и приобрести навыки экспериментальных исследований.

Учебное пособие предназначено для аудиторной и самостоятельной работы по дисциплине «Биология с основами экологии» для студентов направлений подготовки 020400.62 Биология, 020100.62 Химия и по специальности 020201.65 Фундаментальная и прикладная химия очной формы обучения.

---

– глядя на препарат сбоку (чтобы не раздавить его), опустите тубус так, чтобы нижняя линза объектива погрузилась в каплю иммерсионного масла (до соприкосновения с покровным стеклом);

– глядя в окуляры, очень медленно и плавно поднимайте тубус вращением рукоятки макрометрического винта на себя. Добившись появления изображения объекта, установите более точную фокусировку вращением рукоятки микрометрического винта. Если после прохождения фокусного расстояния (оно измеряется в долях миллиметра) не удалось увидеть изучаемый объект, работу следует повторить, начиная с предыдущего пункта. При безуспешном повторении попыток обнаружить объект убедитесь в его строго центрированном положении, используя объектив малого увеличения, а затем вновь перейдите к работе с иммерсионным объективом;

– закончив изучение препарата, вращением рукоятки макрометрического винта поднимите тубус микроскопа, а затем вращением револьверной пластинки вверните объектив малого увеличения. Лишь после этого препарат можно снять с предметного столика. С помощью марлевой салфетки снимите масло с иммерсионного объектива и препарата.

Во избежание повреждений линз объектива и микропрепарата не следует опускать тубус, глядя в окуляры. Оптические стекла микроскопа протирают специальной фланелевой тряпочкой либо чистой марлевой салфеткой без какого-либо нажима (перед протиранием можно подышать на линзы). Сильно загрязненные линзы протирают салфеткой, слегка смоченной в бензине, а затем чистой сухой салфеткой. Ни в коем случае нельзя развинчивать объективы (это заканчивается их порчей).

После работы с иммерсионным объективом (х 90) с него удаляют иммерсионное масло (сначала чистой фильтровальной бумагой, а затем марлевой салфеткой, слегка смоченной в бензине). Если масло осталось на объективе и засохло, удалить его сможет только специалист. Ни в коем случае нельзя наносить масло на не иммерсионные объективы (х 8, х 40). Если по ошибке это все же произошло, следует немедленно удалить масло с линзы объектива салфеткой, смоченной в бензине, а затем тщательно протереть сухой чистой салфеткой.

После окончания работы микроскоп необходимо закрыть специальным чехлом. Микроскопы хранят в закрытых от пыли шкафах [1, 12].

2 Химический состав клетки

Основные вопросы темы :

1 Химические элементы, входящие в состав клетки.

2 Микроэлементы и их роль в организме.

3 Группы элементов в зависимости от их содержания в организмах.

4 Роль воды в клетке.

5 Роль солей в жизнедеятельности клеток.

6 Неорганические вещества клетки, их значение.

7 Органические вещества, входящие в состав клетки.

Организмы животных и растений получают все необходимые элементы из окружающей природы. В клетках содержится около 90 химических элементов, 24 из них имеют известное ученым предназначение. В зависимости от содержания в организмах элементы делят на три группы.

В первую группу входят О (от 65 % до 70 %), C (от 15 % до 18 %),Н (от 8 % до 10 %) и N (от 1,5 % до 3 %). Эти элементы составляют около 97 % массы клетки, поэтому их называют макроэлементами.

Вторую группу составляют Р, S, Cl и металлы: К, Са, Mg, Na и Fe. На их долю приходится около 3 % вещества клетки: Mg входит в состав хлорофилла, от содержания Ca зависит свертываемость крови, Ca и P участвуют в формировании костной ткани, Fe является необходимой составляющей гемоглобина – белка, участвующего в переносе кислорода к тканям, Na, K, Cl обеспечивают транспорт веществ через клеточную мембрану.

Основной вклад в построение молекул жизненно важных соединений вносят макроэлементы вместе с S и P, поэтому их называют биогенными, или биоэлементами. Макроэлементы вместе с S входят в состав белков, а вместе с P – в состав нуклеиновых кислот; О, Н, С образуют липиды (с S и P) и углеводы.

Третья группа объединяет остальные элементы. Их не более 0,01 % вещества клетки, однако, это не значит, что без них организм может легко обойтись. Элементы третьей группы подразделяют на микро (от 10-12 % до 10-3 %) и ультрамикроэлементы (не более 10-12 %). К последним относят Ag, Au, Hg, Be, U, As и др. Биологическая роль многих из них не выявлена.

Все химические соединения образуют два больших класса: неорганические и органические. Органические соединения содержат углерод, его наличие является их отличительным признаком. Из всего многообразия органических соединений особое биологическое значение имеют нуклеиновые кислоты, белки, углеводы и липиды (жиры).

Неорганические вещества. Вода – самое распространенное вещество в живых существах. В многоклеточных организмах вода составляет до 80 % массы. У человека содержание воды в различных органах колеблется от 10 % (в клетках эмали зубов) до 85 % (в клетках головного мозга). Вода в клетках присутствует в двух формах: свободной (95 % всей воды в клетках) и связанной (от 4 % до 5 % связана с белками).

Молекула воды полярна (диполь). Центры ее положительного (у атомов водорода) и отрицательного (у кислорода) зарядов разнесены. Атом кислорода молекулы воды притягивается к атому водорода другой молекулы с образованием так называемой водородной связи (рисунок 1).

Рисунок 1 – Образование водородной связи между молекулами воды

Значительное сцепление молекул воды между собой и с молекулами других веществ позволяет воде легко перемещаться вверх по сосудам растений и переносить питательные вещества.

Соли. Большая часть неорганических веществ находится в клетке в виде солей. Они образованы катионами К+, Na+, Mg2+, Са2+ и анионами соляной, серной, фосфорной и угольной кислот. Катионы К+, Na+, Са2+ обеспечивают раздражимость клетки. Различное их количество на внешней и внутренней стороне мембраны создает разность потенциалов, позволяющую передавать возбуждение по нерву и мышце. Содержание К+ в мышечных клетках в 30 раз выше, чем в крови; Na+ участвует в транспорте глюкозы, других сахаров, аминокислот; Ca2+ и Mg2+ активируют ряд ферментов. Анионы угольной и фосфорной кислот обусловливают буферность клетки – свойство поддерживать необходимую для нормальной жизнедеятельности слабощелочную среду. Некоторые нерастворимые в воде соли входят в состав организмов в твердом виде. Прочность костной ткани придает содержащийся в ее межклеточном веществе фосфат кальция, а крепкие раковины моллюсков состоят из карбоната кальция.

Органические вещества. Углеводы – органические соединения с общей химической формулой Сn(H2О)m. Содержание углеводов в животных клетках составляет от 1 % до 5 %, а в клетках растений достигает 70 %.

Углеводы подразделяют на моносахариды (простые сахара), дисахариды или олигосахариды (состоят из 2-10 молекул простых сахаров) и полисахариды (сложные сахара).

Липиды – разнообразные по строению жироподобные вещества, почти нерастворимые в воде (гидрофобные), но хорошо растворимые в неполярных растворителях (хлороформе, метаноле). Наиболее распространенные липиды: воски, нейтральные жиры, фосфолипиды и стероиды.

Белки – высокомолекулярные полимерные органические вещества, определяющие структуру и жизнедеятельность клетки и организма в целом. Структурной единицей, мономером их биополимерной молекулы является аминокислота. Все организмы для синтеза белков используют 20 одних и тех же аминокислот, 8 из них не могут синтезироваться организмом человека и должны поступать с пищей – их называют незаменимыми.

Выделяют четыре уровня организации белковых молекул: первичный, вторичный, третичный и четвертичный (рисунок 2).

Ферменты – органические вещества белковой природы, которые синтезируются в клетках и во много раз ускоряют протекающие в них реакции, не подвергаясь при этом химическим превращениям.

Все ферменты помимо белка содержат небелковые компоненты. Белковая часть называется апоферментом, а небелковая – кофактор (если это простое неорганическое вещество, например Zn2+) или кофермент (коэнзим) (если это органическое соединение).

Нуклеиновые кислоты. Мононуклеотиды. Мононуклеотид состоит из одного пуринового (аденин – А, гуанин – Г) или пиримидинового (цитозин – Ц, тимин – Т, урацил – У) азотистого основания, сахара – пентозы и 1-3 остатков фосфорной кислоты.

Полинуклеотиды. Существует два типа нуклеиновых кислот: ДНК и РНК. Нуклеиновые кислоты – полимеры, мономерами которых служат нуклеотиды.

Нуклеотиды ДНК и РНК состоят из следующих компонентов:

1. Азотистое основание (в ДНК: аденин, гуанин, цитозин и тимин; в РНК: аденин, гуанин, цитозин и урацил).