Реши задание на изображении

Краткий ответ

1. В состав клетки входят химические элементы: органогены \(C, H, O, N, P, S\), а также макро- и микроэлементы. Например, углерод образует основу органических веществ, азот входит в состав белков и нуклеиновых кислот, фосфор — в состав АТФ и ДНК, железо участвует в переносе кислорода.

2. Макро- и микроэлементы различают по содержанию в организме: макроэлементов больше, микроэлементов — очень мало. К макроэлементам относят \(C, H, O, N, P, S, Ca, K, Na, Mg, Cl\), к микроэлементам — \(Fe, Zn, Cu, I, Mn, Co, Mo\).

3. Вода — растворитель, среда реакций, участник обмена веществ, средство транспорта и терморегуляции. Минеральные соли поддерживают постоянство внутренней среды, участвуют в работе нервов и мышц, входят в состав костей и зубов. Они находятся в виде ионов, нерастворимых кристаллов или связаны с органическими веществами.

4. Основные органические вещества клетки: белки, жиры, углеводы, нуклеиновые кислоты, АТФ; также присутствуют витамины и другие органические соединения.

5. Пептид — соединение аминокислот, связанных пептидными связями. Пример полипептида — инсулин: гормон, регулирующий содержание глюкозы в крови.

6. Углеводами особенно богаты растительные клетки, а среди животных — клетки печени и мышц. Моносахариды главным образом выполняют энергетическую функцию, полисахариды — запасную и структурную.

7. Углеводы делят на моносахариды, олигосахариды и полисахариды.

8. Функции углеводов: энергетическая, запасающая, структурная, защитная и рецепторная.

9. Жиры — это сложные эфиры глицерина и высших жирных кислот. Одна молекула жира обычно состоит из глицерина и трёх остатков жирных кислот.

10. Незаменимые аминокислоты человек не может синтезировать сам или синтезирует в недостаточном количестве, поэтому должен получать их с пищей. Примеры мономеров белка: глицин, аланин, валин, лизин, лейцин.

11. Фосфолипид состоит из глицерина, двух жирных кислот, фосфорной кислоты и дополнительной полярной группы. У него есть гидрофильная «головка» и гидрофобные «хвосты», поэтому фосфолипиды образуют основу клеточных мембран.

Ключевые объяснения

1–2. Химические элементы и их значение

Основные элементы клетки:

• углерод \(C\) — образует основу всех органических веществ;
• водород \(H\) и кислород \(O\) — входят в состав воды и органических соединений; кислород нужен для дыхания;
• азот \(N\) — входит в состав белков и нуклеиновых кислот;
• фосфор \(P\) — содержится в АТФ, ДНК, РНК и фосфолипидах;
• сера \(S\) — входит в состав некоторых аминокислот и белков;
• кальций \(Ca\) — входит в состав костей и зубов, участвует в сокращении мышц;
• калий \(K\) и натрий \(Na\) — необходимы для возникновения нервных импульсов;
• магний \(Mg\) — входит в состав хлорофилла и активирует ферменты;
• железо \(Fe\) — входит в состав гемоглобина и участвует в переносе кислорода;
• йод \(I\) — необходим для образования гормонов щитовидной железы.

Главный принцип классификации: не важность элемента, а его количество в организме. Макроэлементы содержатся в сравнительно больших количествах, микроэлементы — в очень малых.

3. Вода и минеральные соли

Молекула воды полярна: атом кислорода имеет частичный отрицательный заряд, а атомы водорода — частичный положительный. Поэтому вода хорошо растворяет соли и другие полярные вещества.

Водородные связи между молекулами воды объясняют:

• высокую теплоёмкость воды;
• участие в терморегуляции;
• способность подниматься по узким сосудам растений;
• сцепление молекул воды;
• охлаждение организма при испарении.

Минеральные соли могут находиться:

1. в растворённом виде, распадаясь на ионы \(Na^+\), \(K^+\), \(Ca^{2+}\), \(Cl^-\);
2. в виде твёрдых кристаллов — например, соли кальция в костях и зубах;
3. в связанном виде — например, фосфор в АТФ и нуклеиновых кислотах, железо в гемоглобине.

4–5. Органические вещества и пептиды

Белки построены из аминокислот. Аминокислоты соединяются пептидными связями:

\[ -\mathrm{CO-NH}- \]

При соединении аминокислот выделяется молекула воды. Короткие цепи называют пептидами, длинные — полипептидами. Белок может состоять из одной или нескольких полипептидных цепей.

Инсулин состоит из двух полипептидных цепей и снижает содержание глюкозы в крови, помогая клеткам поглощать её.

6–8. Углеводы

Растительные клетки богаты углеводами, потому что:

• клеточная стенка содержит целлюлозу;
• запасное вещество растений — крахмал.

У животных запасной углевод гликоген накапливается главным образом в печени и мышцах.

Моносахариды — небольшие растворимые молекулы, поэтому быстро используются для получения энергии. Полисахариды — крупные молекулы, удобные для запаса и построения клеточных структур.

9–11. Жиры и фосфолипиды

В состав нейтрального жира входят:

• одна молекула глицерина;
• три остатка высших жирных кислот.

Общая схема:

\[ \text{глицерин} + 3\text{ жирные кислоты} \rightarrow \text{жир} + 3H_2O \]

Жиры выполняют энергетическую и запасающую функции, защищают органы от повреждений и помогают сохранять тепло.

Фосфолипиды отличаются от жиров тем, что вместо третьей жирной кислоты у них находится фосфатная группа. Поэтому молекула имеет:

• гидрофильную головку, обращённую к воде;
• два гидрофобных хвоста, направленных внутрь.

В воде фосфолипиды самопроизвольно образуют двойной слой — липидный бислой, являющийся основой клеточной мембраны.

Дополнительный пункт, видимый в верхней части изображения

Ферменты — это биологические катализаторы, главным образом белки. Они ускоряют химические реакции, снижают энергию активации, действуют избирательно и сами в ходе реакции практически не расходуются. Например, амилаза расщепляет крахмал, а пепсин — белки.

Проверка результата

• \(3\) жирные кислоты + глицерин — это жир.
• \(2\) жирные кислоты + фосфатная группа — это фосфолипид.
• Глюкоза — моносахарид и источник энергии.
• Крахмал и гликоген — запасные полисахариды.
• Целлюлоза и хитин — структурные полисахариды.
• Макро- и микроэлементы отличаются количеством, а не значимостью.