Пособие по теме "Основы цитологии" 9 класс
презентация к уроку (биология, 9 класс) на тему

Слайд 1

Основы цитологии. Ферменты

Слайд 2

Что такое ферменты? ФЕРМЕ́НТЫ (от лат. «fermentum» — брожение, закваска), энзимы, специфические белки, увеличивающие скорость протекания химических реакций в клетках всех живых организмов. Их называют также биокатализаторами по аналогии с катализаторами в химии. Каждый вид ферментов катализирует превращение определенных веществ (субстратов), иногда лишь единственного вещества в единственном направлении. Поэтому многочисленные биохимические реакции в клетках осуществляет огромное число различных ферментов.

Слайд 3

История открытия ферментов Процессы, протекающие при участии ферментов, известны человеку с глубокой древности, ведь в основе приготовления хлеба, сыра, вина и уксуса лежат ферментативные процессы. Но только в 1833 году впервые из прорастающих зерен ячменя было выделено активное вещество, осуществляющее превращение крахмала в сахар и получившее название диастазы (ныне этот фермент называется амилазой). В конце 19 в. было доказано, что сок, получаемый при растирании дрожжевых клеток, содержит сложную смесь ферментов, обеспечивающих процесс спиртового брожения. С этого времени началось интенсивное изучение ферментов — их строения и механизма действия.

Слайд 4

Роль ферментов в организме Ферменты - Ферменты участвуют в осуществлении всех процессов обмена веществ и в реализации генетической информации. Возможность быстрого переваривания продуктов в живом организме осуществляется благодаря им. это «рабочая сила», которая выстраивает ваш организм подобно тому, как строители строят дома. У вас могут быть все необходимые строительные материалы, но чтобы построить дом, вам будут нужны рабочие, которыми они и являются.

Слайд 5

Ферментов, работающих в организме, множество. Каждый из них имеет свое назначение. Протеаза — фермент переваривания белка, липаза переваривает жиры; амилаза переваривает углеводы и целлюлаза — переваривает клетчатку.

Слайд 6

Где наш организм берёт ферменты? запас рассчитан на всю жизнь. Чем быстрее вы израсходуете энергию ферментов, тем быстрее вы «выдохнетесь». Вы живёте так долго, пока ваш организм обладает факторами ферментной активности, из которых он производит новые ферменты. Когда вы достигаете такого момента, когда ваш организм больше не способен производить ферменты, ваша жизнь заканчивается.

Слайд 7

Где наш организм берёт ферменты? пища. Она должна содержать их «определенный набор». Если ферменты присутствуют Для людей основным источником «дополнительных» ферментов является в еде, то они сами осуществляют Определённый ферментный потенциал мы наследуем при рождении. Этот ограниченный значительную часть работ по перевариванию пищи. Но если вы едите пищу, прошедшую термическую обработку, лишённую ферментов, организм вынужден сам производить ферменты для переваривания. Это намного уменьшает ограниченный ферментный потенциал.

Слайд 8

Сегодня известно, что раковые клетки защищены белковой оболочкой, которая мешает иммунной системе их распознать. Удалить эту оболочку могут только ферменты, разоблачая, таким образом, злокачественные клетки. Вот почему онкологическим больным в их диете ограничивают мясо или исключают его вовсе: этим самым сберегают ферменты, уходящие на расщепление мяса, дают им возможность участвовать в разоблачении раковых клеток Так что, если вы едите что-то вареное, а мясо всегда подвергаете тепловой или иной обработке, то обязательно ешьте вместе с вареным продуктом в 3 раза больше сырых овощей.

Слайд 9

Ферменты постоянно работают в организме: без них не совершается ни один процесс. Они расщепляют пищу на клеточном уровне, создают из белков мышцы, выделяют из легких углекислый газ, поддерживают работу иммунной системы в ее борьбе с инфекцией, повышают уровень выносливости организма, помогают пищеварительной системе правильно функционировать. Кроме всего перечисленного, ферменты: — уничтожают и выводят из организма различные жиры; — предупреждают хроническое течение болезни; — сохраняют нам молодость и помогают хорошо выглядеть; — усиливают энергию и выносливость; — препятствуют гормональному дисбалансу в организме.

Слайд 10

Каталитические свойства ферментов Ферменты — самые активные среди всех известных катализаторов. Большинство реакций в клетке протекает в миллионы и миллиарды раз быстрее, чем если бы они протекали в отсутствие ферментов. Так, одна молекула фермента каталазы способна за секунду превратить в воду и кислород до 10 тыс. молекул токсичной для клеток перекиси водорода, образующейся при окислении различных соединений. Каталитические свойства ферментов обусловлены их способностью существенно уменьшать энергию активации вступающих в реакцию соединений, то есть в присутствии ферментов требуется меньше энергии для «запуска» данной реакции.

Слайд 11

Условия действия ферментов Все реакции с участием ферментов протекают, в основном, в нейтральной, слабощелочной или слабокислой среде. Однако максимальная активность каждого отдельного фермента проявляется при строго определенных значениях pH. Для действия большинства ферментов теплокровных животных наиболее благоприятной температурой является 37-40 o С.

Слайд 12

У растений при температуре ниже 0 o С действие ферментов полностью не прекращается, хотя жизнедеятельность растений при этом резко снижается. Ферментативные процессы, как правило, не могут протекать при температуре выше 70 o С, так как ферменты, как и всякие белки подвержены тепловой денатурации (разрушению структуры).

Слайд 13

Химическая природа ферментов Все ферменты - это белки с молекулярной массой от 15 000 до нескольких миллионов Да. Все ферменты — белки, но не все белки — ферменты. По химическому строению их различают на простые и сложные (имеют небелковую часть или простетическую группу). Функции простетической группы следующие: участие в акте катализа, осуществление контакта между ферментом и субстратом, стабилизация молекулы фермента в пространстве.

Слайд 14

В процессе катализа реакции в контакт с субстратом вступает не вся молекула фермента, а определенный ее участок, который называется активным центром . Эта зона молекулы не состоит из последовательности аминокислот, а формируется при скручивании белковой молекулы в третичную структуру. Отдельные участки аминокислот сближаются между собой, образуя определенную конфигурацию активного центра.

Слайд 15

Размеры ферментов и их строение пределах 10 тыс. — 1 млн. (но может быть и больше). Они могут состоять из одной или нескольких полипептидных цепей и могут быть представлены сложными белками. В состав последних Молекулярная масса ферментов, как и всех остальных белков, лежит в наряду с белковым компонентом (апоферментом) входят низкомолекулярные соединения — коферменты (кофакторы, коэнзимы), в том числе ионы металлов, нуклеотиды, витамины и их производные. Некоторые ферменты образуются в форме неактивных предшественников (проферментов) и становятся активными после тех или иных изменений в структуре молекулы, например, после отщепления от нее небольшого фрагмента. Многие ферменты образуют так называемые ферментные комплексы. Такие комплексы, например, встроены в мембраны клеток или клеточных органелл и участвуют в транспорте веществ.

Слайд 16

Болезни, связанные с нарушением выработки ферментов Отсутствие или снижение активности какого-либо фермента (нередко и избыточная активность) у человека приводит к развитию заболеваний (энзимопатий) или гибели организма. Так, передаваемое по наследству заболевание детей — галактоземия (приводит к умственной отсталости) — развивается вследствие нарушения синтеза фермента, ответственного за превращение галактозы в легко усваиваемую глюкозу.

Слайд 17

Причиной другого наследственного заболевания — фенилкетонурии, сопровождающегося расстройством психической деятельности, является потеря клетками печени способности синтезировать фермент, катализирующий превращение аминокислоты фенилаланина в тирозин. Определение активности многих ферментов в крови, моче, спинно-мозговой, семенной и других жидкостях организма используется для диагностики ряда заболеваний. С помощью такого анализа сыворотки крови возможно обнаружение на ранней стадии инфаркта миокарда, вирусного гепатита, панкреатита, нефрита и других заболеваний.

Слайд 18

Использование ферментов человеком Так как ферменты сохраняют свои свойства и вне организма, их успешно используют в различных отраслях промышленности. Например, протеолитический фермент папайи (из сока папайи) — в пивоварении, для смягчения мяса; пепсин — при производстве «готовых» каш и как лекарственный препарат; трипсин — при производстве продуктов для детского питания; реннин (сычужный фермент из желудка теленка) — в сыроварении. Каталаза широко применяется в пищевой и резиновой промышленности, а расщепляющие полисахариды целлюлазы и пектидазы — для осветления фруктовых соков

Слайд 1

Основы цитологии. Энергетический обмен в клетке.

Слайд 2

Понятие энергетического обмена в клетке. Энергетический обмен — совокупность реакций окисления органических веществ в клетке, синтеза молекул АТФ за счет освобождаемой энергии. Освобождаемая в процессе диссимиляции энергия идёт на синтез АТФ и АДФ. В зависимости от специфики организма и условий его обитания энергетический обмен может проходить в два (у анаэробов) и в три (в аэробов) этапа.

Слайд 3

Схема стадий энергетического обмена. Сложные углеводы (гликоген C 6 H 11 O 5 ) . Простые углеводы (глюкоза C 6 H 1 2 O 6 ) . Молочная кислота C 3 H 6 O 3 . Подготовительный этап. Бескислородный этап (гликолиз, иногда спиртовое брожение). Этап полного кислородного расщепления (клеточное дыхание). CO2 . H2O .

Слайд 4

Подготовительный этап. Заключается в ферментативном расщеплении сложных органических веществ до простых: белковые молекулы — до аминокислот, жиры — до глицерина и карбоновых кислот, углеводы — до глюкозы, нуклеиновые кислоты — до нуклеотидов. Распад высокомолекулярных органических соединений осуществляется или ферментами желудочно-кишечного тракта или ферментами лизосом. Вся высвобождающаяся при этом энергия рассеивается в виде тепла. Образовавшиеся небольшие органические молекулы могут быть использованы в качестве «строительного материала» или могут подвергаться дальнейшему расщеплению. Белковые молекулы. Аминокислоты. Жиры. Глицерин и карбоновые кислоты. Углеводы. Глюкоза. Нуклеиновые кислоты. Нуклеотиды.

Слайд 5

Бескислородный этап. Гликолиз. Этот этап заключается в дальнейшем расщеплении органических веществ, образовавшихся во время подготовительного этапа, происходит в цитоплазме клетки и в присутствии кислорода не нуждается. Главным источником энергии в клетке является глюкоза. Процесс бескислородного неполного расщепления глюкозы — гликолиз. При гликолизе одна молекула глюкозы расщепляется до двух молекул пировиноградной кислоты (ПВК). Из АДФ синтезируется АТФ. Однако процесс идёт с небольшим выделением энергии (1 М глюкозы – 200 кДж). C 6 H 12 0 6 + 2 H 3 PO 4 + 2 АДФ 2C 3 H 6 0 3 + 2 АТФ + 2H 2 0 . Уравнение гликолиза:

Слайд 6

Бескислородный этап. Спиртовое брожение. В большинстве растительных клеток, а также в клетках некоторых грибов (например, дрожжей) вместо гликолиза происходит спиртовое брожение: молекула глюкозы в анаэробных условиях превращается в этиловый спирт и углекислый газ. Уравнение спиртового брожения: C 6 H 12 0 6 + 2 H 3 PO 4 + 2 АДФ 2C 2 H 5 0H + 2 CO 2 + 2 АТФ + 2H 2 0 .

Слайд 7

Клеточное дыхание. Заключается в полном расщеплении пировиноградной кислоты, происходит в митохондриях и при обязательном присутствии кислорода. Присущ только аэробам. Идёт с большим выделением энергии. В этом процессе органические вещества, образовавшиеся в ходе второго этапа при бескислородном расщепление и содержащие большие запасы химической энергии, окисляются до углекислого газа и воды. 2C 3 H 6 0 3 + 6 O 2 + 36 АДФ + 36H 3 P0 4 6 CO 2 + 42 H 2 O + 36 АТФ. Уравнение клеточного дыхания:

Слайд 8

Суммарное уравнение энергетического обмена в клетке на примере глюкозы. C 6 H 12 0 6 + 6 O 2 + 3 8АДФ + 3 8 H 3 P0 4 6 CO 2 + 44 H 2 O + 3 8АТФ.

Слайд 1

Основы цитологии. Хемосинтез.

Слайд 2

Хемосинтез – это способ автотрофного питания, при котором источником энергии для синтеза органических веществ из CO2 служат реакции окисления неорганических соединений. Явление хемосинтеза было открыто в 1887 году русским учёным С. Н. Виноградским. Этот способ получения энергии используется только бактериям.(Железобактерии, Серобактерии, Нитрифицирующие бактерии, Водородные бактерии, Метанобактерии)

Слайд 3

Распространение и экологические функции Хемосинтезирующие организмы (например, серобактерии) могут жить в океанах на огромной глубине, в тех местах, где из разломов земной коры в воду выходит сероводород. Конечно же, кванты света не могут проникнуть в воду на глубину около 3—4 километров (на такой глубине находится большинство рифтовых зон океана). Таким образом, хемосинтетики — единственные организмы на земле, не зависящие от энергии солнечного света. С другой стороны, аммиак, который используется нитрифицирующими бактериями, выделяется в почву при гниении остатков растений или животных. В этом случае жизнедеятельность хемосинтетиков косвенно зависит от солнечного света, так как аммиак образуется при распаде органических соединений, полученных за счёт энергии Солнца. Роль хемосинтетиков для всех живых существ очень велика, так как они являются непременным звеном природного круговорота важнейших элементов: серы, азота, железа и др. Хемосинтетики важны также в качестве природных потребителей таких ядовитых веществ, как аммиак и сероводород. Огромное значение имеют нитрифицирующие бактерии, которые обогащают почву нитритами, — в основном именно в форме нитратов растения усваивают азот. Некоторые хемосинтетики (в частности, серобактерии) используются для очистки сточных вод. По современным оценкам, биомасса «подземной биосферы», которая находится, в частности, под морским дном и включает хемосинтезирующих анаэробных метаноокисляющих архебактерий, может превышать биомассу остальной биосферы.

Слайд 4

Серобактерии Серобактерии окисляют сероводород до молекулярной серы или до солей серной кислоты.

Слайд 5

Железобактерии. Железобактерии окисляют двухвалентное железо Fe2+ до трёхвалентного Fe3+. 4Fe2+ +4H++6SO42- +O2= 2Fe2(SO4)3+ 2H2O.

Слайд 6

Нитрифицирующие бактерии. Нитрифицирующие бактерии окисляют аммиак, образующийся в процессе гниения органических веществ, до HNO3 и HNO2, которые, взаимодействуя с почвенными минералами, образуют нитриты и нитраты.

Слайд 7

Водородные бактерии. Водородные бактерии — наиболее многочисленная и разнообразная группа хемосинтезирующих организмов; осуществляют реакцию 6H2 + 2O2 + CO2 = (CH2O) + 5H2O, где (CH2O) — условное обозначение образующихся органических веществ. Характеризуются: высокой скоростью роста могут давать большую биомассу в зависимости от субстрата могут быть как автотрофами, так и гетеротрофами (миксотрофы).

Слайд 8

Метанобактерии. Хемосинтез описывается по реакции 4H2 + CO2 = CH4 + 2H2O.

Слайд 9

Значение хемосинтеза. Роль хемосинтетиков для всех живых существ очень велика, так как они являются непременным звеном природного круговорота важнейших элементов: серы, азота, железа и др. Хемосинтетики важны также в качестве природных усвоителей таких ядовитых веществ, как аммиак и водород. Огромное значение имеют нитрифицируюие бактерии, которые обогащают почву нитритами и нитратами, в форме которых растения усваивают азот. Некоторые хемосинтетики (в частности, серобактерии) используются для очистки сточных вод.

Слайд 10

Значение хемосинтеза. Непременное звено природного круговорота важнейших элементов: серы, азота, железа и др. -Природные усвоители таких ядовитых веществ, как аммиак и водород. Нитрифицируюие бактерии обогащают почву нитритами и нитратами, в форме которых растения усваивают азот. Некоторые хемосинтетики (в частности, серобактерии) используются для очистки сточных вод.