БИОЛОГИЯ · 11 КЛАСС
Проект «Педагагічная скарбонка»
Молекулы, наследственность и эволюция

§ 2. Неорганические вещества живых организмов

Вода служит средой большинства клеточных реакций. Её свойства связаны с полярностью молекул и водородными связями между ними.

Интерактивное исследование6 выводов2 интересных факта
02
Главный вопрос

Как свойства воды и растворённых солей определяют работу клеток?

Биологическая лаборатория

Куда перемещается вода?

Изменяйте параметры и наблюдайте модель. Пояснение раскрывает механизм каждого результата — правильный ответ заранее знать не нужно.

Исследуйте изменения и читайте объяснения. Учебные схемы и числовые модели упрощены.

Разбираемся в теме

Четыре смысловых раздела
01

Полярность создаёт свойства

Вода служит средой большинства клеточных реакций. Её свойства связаны с полярностью молекул и водородными связями между ними.

Общие электронные пары смещены к кислороду, поэтому разные участки молекулы несут частичные заряды. Вода взаимодействует с ионами и многими полярными соединениями, облегчая их растворение и перенос. Однако она не растворяет одинаково хорошо все вещества: неполярные компоненты взаимодействуют с ней иначе.

От молекулы к свойствам раствора
  1. 1
    Смещение электронов

    У кислорода возникает частичный отрицательный заряд.

  2. 2
    Полярная молекула

    Разные участки воды взаимодействуют с заряженными частицами.

  3. 3
    Гидратация

    Молекулы воды окружают ионы и полярные группы.

  4. 4
    Раствор

    Частицы получают возможность перемещаться и реагировать.

Полярность
Неравномерное распределение электрического заряда в молекуле
Водородная связь
Слабое взаимодействие с участием атома водорода, связанного с электроотрицательным атомом
Гидрофильность
Способность вещества или его участка эффективно взаимодействовать с водой
От схемы — к объяснению
02

Растворитель, участник и транспорт

Вода не только окружает реагирующие молекулы, но и сама участвует в реакциях. При гидролизе её компоненты включаются в продукты расщепления вещества.

Растворы переносят ионы, сахара и другие соединения между частями организма. Почти несжимаемая вода поддерживает объём клеток и давление их содержимого на оболочку. Направление осмоса зависит от различий водного потенциала по сторонам избирательно проницаемой мембраны, а не от движения растворённого вещества через неё.

Выделяем главное

  • Гидролиз. Расщепление химической связи с участием воды
  • Осмос. Перемещение воды через избирательно проницаемую мембрану под действием разности водного потенциала
  • Тургор. Давление содержимого растительной клетки на клеточную стенку
Выделяем главное

Круговорот воды

Hayley Corson-Dosch, Cee Nell, Rachel Volentine, Althea Archer, Ellen Bechtel, Jennifer Bruce, Nicole Felts, Tara Gross, Dianne Lopez-Trujillo, Charlotte Riggs, Emily Read · Public domain
Wikimedia Commons · источник

Форменные элементы крови

BruceBlaus. When using this image in external sources it can be cited as: Blausen.com staff (2014). "Medical gallery of Blausen Medical 2014". WikiJournal of Medicine 1 (2). DOI:10.15347/wjm/2014.010. ISSN 2002-4436. · CC BY 3.0
Wikimedia Commons · источник

Трубчатая кость в разрезе

OpenStax College · CC BY 3.0
Wikimedia Commons · источник

03

Тепло и агрегатное состояние

Высокая теплоёмкость воды сглаживает изменения температуры. Испарение требует затрат энергии и потому может охлаждать поверхность организма.

Это помогает объяснить роль потоотделения и транспирации, но эффективность охлаждения зависит от влажности и движения воздуха. Лёд менее плотный, чем жидкая вода, поэтому плавает и образует поверхностный покров водоёмов. Вода под ним может оставаться жидкой, сохраняя среду обитания организмов.

Одна вода — два тепловых эффекта

Нагревание

Высокая теплоёмкость
Температура изменяется сравнительно медленно

Испарение

Затрата энергии на переход в пар
Поверхность может охлаждаться
Теплоёмкость
Количество теплоты, необходимое для определённого повышения температуры тела
Испарение
Переход вещества из жидкого состояния в газообразное с поверхности жидкости
Транспирация
Испарение воды растением, преимущественно через устьица листьев
От схемы — к объяснению
04

Минеральные соли в разных формах

Минеральные вещества присутствуют в организме как растворённые ионы и твёрдые соединения. Эти формы выполняют разные задачи: от поддержания кислотности до создания опоры.

Ионы участвуют в работе ферментов, передаче сигналов и поддержании осмотических условий. Фосфаты кальция укрепляют костную ткань, карбонат кальция входит во многие раковины. Буферные системы уменьшают изменения кислотности при поступлении небольших количеств кислот или оснований.

Выделяем главное

Буферная система
Система компонентов, ослабляющая изменение кислотности при добавлении кислоты или основания
Минеральный скелет
Опорные структуры, укреплённые неорганическими соединениями
Гидрофобность
Слабое взаимодействие неполярных участков вещества с водой
Выделяем главное
Думаем как биологи

Разберите ситуацию

Почему растительная клетка в концентрированном растворе соли теряет упругость?

Сверить рассуждение

Вода выходит из клетки по осмотическому градиенту. Объём содержимого и тургор уменьшаются, а при сильной потере воды протопласт отходит от клеточной стенки.

Собираем главное

Шесть опорных выводов

01

Вода служит средой большинства клеточных реакций. Её свойства связаны с полярностью молекул и водородными связями между ними.

02

Вода не только окружает реагирующие молекулы, но и сама участвует в реакциях. При гидролизе её компоненты включаются в продукты расщепления вещества.

03

Высокая теплоёмкость воды сглаживает изменения температуры. Испарение требует затрат энергии и потому может охлаждать поверхность организма.

04

Минеральные вещества присутствуют в организме как растворённые ионы и твёрдые соединения. Эти формы выполняют разные задачи: от поддержания кислотности до создания опоры.

05

Свойства воды объясняют её транспортную, тепловую и структурную роль. Их нужно связывать с молекулярным строением.

06

Соли работают и в растворе, и в составе твёрдых структур. Изменение ионного состава влияет на состояние клетки.

Проверьте себя10 вопросов · проверяем понимание темы
1. Какое понятие соответствует описанию? «Неравномерное распределение электрического заряда в молекуле»
2. Какое понятие соответствует описанию? «Слабое взаимодействие с участием атома водорода, связанного с электроотрицательным атомом»
3. Какое понятие соответствует описанию? «Расщепление химической связи с участием воды»
4. Какое понятие соответствует описанию? «Перемещение воды через избирательно проницаемую мембрану под действием разности водного потенциала»
5. Какое понятие соответствует описанию? «Количество теплоты, необходимое для определённого повышения температуры тела»
6. Какое понятие соответствует описанию? «Переход вещества из жидкого состояния в газообразное с поверхности жидкости»
7. Какое понятие соответствует описанию? «Система компонентов, ослабляющая изменение кислотности при добавлении кислоты или основания»
8. Какое понятие соответствует описанию? «Опорные структуры, укреплённые неорганическими соединениями»
9. Какое понятие соответствует описанию? «Способность вещества или его участка эффективно взаимодействовать с водой»
10. Какое понятие соответствует описанию? «Испарение воды растением, преимущественно через устьица листьев»

Источники и иллюстрации

Основа: предоставленный параграф учебника «Биология. 11 класс», § 2 «Неорганические вещества живых организмов», издательство «Народная асвета». Материал переработан в учебный конспект по структуре и терминологии курса. Подписи, авторы и лицензии изображений приведены рядом с ними.

Конспект, схемы и задания работают без подключения к сети. Для внешних изображений требуется интернет.

↑

Загрузка прогресса…