Параграф 3 ГДЗ Каменский 10 класс (Биология)

Ниже вариант решения задания из учебника Пасечник, Касперская, Сивоглазов 10 класс, Просвещение:

Раздел 2. Клетка

§ 3. Химический состав организмов. Неорганические вещества клетки

Что такое химический элемент?

Химический элемент — это вещество, состоящее из атомов с одинаковым зарядом ядра (одинаковым количеством протонов).

Какие элементы называются биогенными? Какова их роль в жизнедеятельности организма?

Химические элементы, выполняющие какие-либо функции в живых системах, называют биогенными. Биогенные элементы выполняют в организме множество критически важных функций. Углерод, водород и кислород образуют основу всех органических соединений. Азот входит в состав белков и нуклеиновых кислот. Фосфор необходим для образования АТФ — основной энергетической "валюты" клетки.

1. Какие химические элементы преобладают в клетках живых организмов?

клетки всех живых организмов построены из одних и тех же элементов, которые входят в состав Периодической системы Д. И. Менделеева. В последние годы усилиями биохимиков доказано, что в различных клетках можно обнаружить не менее 90 элементов. Но одни из них являются основой строения практически любой клетки, а другие встречаются редко, например только в фотосинтезирующих клетках растений или клетках щитовидной железы животных и человека.

2. Какие элементы называются биогенными?

Химические элементы, выполняющие какие-либо функции в живых системах, называют биогенными. По процентному содержанию в живых организмах их делят на три группы.

3. По какому принципу все химические элементы разделяют на макроэлементы, микроэлементы, ультрамикроэлементы?

Все химические элементы разделяют на макроэлементы, микроэлементы, ультрамикроэлементы по процентному содержанию в живых организмах.

4. Какие элементы относятся к микроэлементам и какова их роль?

Элементы, которые встречаются наиболее часто, называют макроэлементами. Макроэлементы представлены в клетках крайне неравномерно. Примерно 98 % массы любой клетки составляют четыре элемента: кислород (70 %), углерод (15%), водород (10 %) и азот (3 %). Кислород и водород входят в состав воды и являются основой органических соединений клетки. Около 2 % массы клетки приходится на оставшиеся макроэлементы, хотя их содержание гораздо ниже.

5. В чём заключается биологическая роль воды?

Современная наука признаёт, что жизнь, в нашем представлении о ней, может существовать только на тех планетах, где есть вода. Вода является универсальным растворителем, и все реакции в клетке происходят только в водных растворах. Транспорт веществ как между отдельными клетками, так и в целых организмах (кровь, лимфа) также происходит при участии водных растворов. Вода определяет объём и упругость клеток (тургорное давление), поскольку она практически не сжимается. Вода является участником многих процессов обмена веществ, например участвует в реакциях фотосинтеза и гидролиза. Вода обладает высокой теплоёмкостью, т. е. может поглощать тепло при малом повышении собственной температуры. Благодаря своим свойствам вода — идеальное вещество для поддержания равновесия клетки и организма.

6. Какие вещества поддерживают рH клетки на постоянном уровне?

• Натрий

• Хлор

1. Перечислите микроэлементы и укажите их функции.

Железо является ключевым компонентом гемоглобина, обеспечивающего транспорт кислорода. Йод необходим для синтеза гормонов щитовидной железы, регулирующих обмен веществ. Цинк участвует в работе иммунной системы и процессах клеточного деления. Медь входит в состав важнейших ферментов дыхательной цепи. Кобальт представляет собой структурный элемент витамина В12, играющего ключевую роль в кроветворении. Селен обладает мощными антиоксидантными свойствами, защищая клетки от повреждений. Фтор укрепляет зубную эмаль, предотвращая развитие кариеса. Марганец активирует ферменты, участвующие в метаболизме костной ткани.

2. Охарактеризуйте физические свойства воды.

• Способность растворять

• Способность транспортировать вещества

• Вода практически не сжимается

• Теплоемкость

• Теплопроводность

3. Вспомните из курса неорганической химии, каково влияние структуры воды на определение её свойств как растворителя.

Особенности молекулярного строения воды напрямую определяют её уникальные свойства как растворителя. Полярность молекул позволяет воде эффективно взаимодействовать с ионными соединениями, окружая ионы гидратными оболочками. Способность образовывать водородные связи обеспечивает растворение многих органических соединений.

4. Предложите свои варианты классификации химических элементов, входящих в состав живых организмов.

По биологической роли элементы делят на структурные (формирующие основу органических молекул), электролитные (поддерживающие ионный баланс) и каталитические (входящие в состав ферментов).

1. Что подтверждает единство живой природы и её общность с неживой природой?

Все живые организмы состоят из тех же химических элементов, что и объекты неживой природы. Биологические процессы строго подчиняются законам физики и химии. Сходство структурных уровней организации (от молекулярного до экосистемного) демонстрирует общие принципы организации материи.

2. Углерод составляет химическую основу жизни. Могла ли жизнь развиться на основе какого-либо другого химического элемента? Могла бы жизнь быть «кремниевой»? Приведите доводы за и против такого варианта развития эволюционного процесса.

Гипотеза о возможности кремниевой формы жизни имеет как сторонников, так и противников. Аргументы в её пользу включают способность кремния, подобно углероду, образовывать четыре ковалентные связи и создавать полимерные цепочки. Кремниевые соединения демонстрируют большую устойчивость к высоким температурам. Однако противники гипотезы указывают на ограниченное разнообразие кремниевых соединений, неспо-собность кремния образовывать устойчивые двойные связи, а также на то, что основной продукт метаболизма – диоксид кремния – представляет собой твердое вещество. Низкая реакционная способность кремниевых соединений при земных условиях делает гипотезу маловероятной, хотя в экстремальных условиях других планет такая форма жизни теоретически возможна.

3. Почему недостаток или избыток какого-либо элемента вызывает в конечном итоге нарушения в работе всего организма?

Это объясняется тем, что каждый элемент включен в сложные метаболические сети и выполняет строго определенные функции. Например, кальций участвует не только в построении костной ткани, но и в процессах мышечного сокращения, свертывании крови, передаче нервных импульсов.

1. Йод входит в состав гормонов щитовидной железы. Какие заболевания могут развиться у человека при его недостатке или избытке?

Его недостаток приводит к развитию эндемического зоба – компенсаторного увеличения щитовидной железы. У детей дефицит йода вызывает кретинизм, характеризующийся тяжелыми нарушениями физического и умственного развития. Гипотиреоз, проявляющийся снижением обмена веществ, также часто связан с йодной недостаточностью.

Избыток йода не менее опасен – он может спровоцировать тиреотоксикоз с характерными симптомами: тахикардией, снижением веса, раздражительностью. В тяжелых случаях развиваются аутоиммунные поражения щитовидной железы.

2. Какие химические элементы могут регулировать сердечную деятельность человека?

Калий поддерживает мембранный потенциал кардиомиоцитов, его дефицит приводит к аритмиям. Кальций обеспечивает процесс мышечного сокращения, участвуя в механизме сопряжения возбуждения и сокращения. Натрий играет важнейшую роль в генерации и проведении сердечного импульса. Магний выступает в качестве природного антиаритмического фактора, стабилизируя работу проводящей системы сердца.

Найдите в тексте параграфа информацию о том, в каких состояниях в организме могут находиться элементы.

Минеральные вещества клетки могут находиться в цитоплазме клетки в виде кристаллических включений либо в диссоциированном виде, т. е. в виде ионов.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА. Изучение плазмолиза и деплазмолиза в клетках чешуи лука

Цель: на основе проделанных опытов закрепить умения и навыки работы с лабораторным оборудованием и знание методов проведения практической работы по биологии (постановка опыта, проведение наблюдений, оформление выводов).

Материалы и оборудование: очищенный репчатый лук, препаровальная игла, пинцет, предметное и покровное стёкла, фильтровальная бумага, пипетка, стеклянная палочка, раствор иода, раствор поваренной соли, микроскоп.

Ход работы

1. Приготовьте препарат кожицы лука. Рассмотрите его и зарисуйте группу клеток. Особенное внимание обратите на цитоплазму (её расположение относительно оболочки клетки). На первом рисунке подпишите части клетки, отметьте среду, в которой она находилась.

2. С помощью фильтровальной бумаги удалите из-под покровного стекла раствор иода, а затем нанесите стеклянной палочкой каплю раствора поваренной соли.

Выполнение практических действий.

3. Наблюдайте, что происходит с цитоплазмой. Свои наблюдения отметьте на втором рисунке. Подпишите рисунок, отметьте среду, в которой находятся клетки, стрелками покажите изменения, которые произошли с цитоплазмой.

После добавления гипертонического раствора NaCl (10%) наблюдаются следующие изменения:

• Цитоплазма начинает отделяться от клеточной стенки

• Происходит сморщивание цитоплазматической мембраны

• Образуются вогнутые (вначале) и выпуклые (позже) формы отхождения цитоплазмы

• Ядро следует за движением цитоплазмы

• Между клеточной стенкой и цитоплазмой образуются заполненные раствором пространства

4. Продолжите опыт: с помощью фильтровальной бумаги удалите раствор поваренной соли и нанесите каплю воды с помощью стеклянной палочки.

Выполнение практических действий.

5. Наблюдайте, как изменилось состояние цитоплазмы. На третьем рисунке отметьте свои наблюдения, подпишите рисунок, укажите среду, в которой находились клетки, стрелками отметьте явления, происходившие в клетке.

• Цитоплазма постепенно возвращается к исходному состоянию

• Происходит расправление мембраны

• Цитоплазма вновь прилегает к клеточной стенке

• Ядро занимает обычное положение

6. Сформулируйте вывод.

Опыт подтверждает полупроницаемость цитоплазматической мембраны и её избирательную проницаемость для воды и растворенных веществ. Разница в поведении цитоплазмы в разных средах подтверждает важность поддержания постоянства внутренней среды клетки (гомеостаза).