Chemiczna budowa organizmów

1. Pierwiastki budujące organizmy

Wszystkie organizmy zbudowane są z pierwiastkówpierwiastek chemicznypierwiastków.

Czy wiesz, z jakich pierwiastków jest zbudowany organizm człowieka? Składa się, tak jak inne organizmy, głównie z tlenu, węgla, wodoru, azotu, wapnia i fosforu.

W jednym kilogramie ciała człowieka znajduje się 650 g tlenu, 180 g węgla,
100 g wodoru, 30 g azotu, 15 g wapnia i 10 g fosforu. W znacznie mniejszej ilości występują m.in. potas, siarka, sód, magnez i chlor.

Jesteśmy głównie zbudowani z wody. Co ciekawe, woda jest jedną z najcięższych substancji występujących w przyrodzie, mimo że tworzą ją jedne z najlżejszych pierwiastków.

2. Związki chemiczne występujące w organizmach

Pierwiastki łączą się ze sobą i tworzą związki chemicznezwiązek chemicznyzwiązki chemiczne, takie jak wodawodawoda (związek tlenu i wodoru), białkabiałkabiałka, cukrycukrycukry, tłuszczetłuszczetłuszcze i kwasy nukleinowekwasy nukleinowekwasy nukleinowe. Organizmy zbudowane są z tych samych związków chemicznych, występujących jednak w różnych proporcjach. Związki chemiczne są też dla nich źródłem energii i regulują procesy w nich zachodzące.

3. Biologiczna funkcja wody

Woda jest jedną z najbardziej rozpowszechnionych substancji na Ziemi. Bez niej nie istniałoby życie. Znajduje się m.in. w komórkach i w płynach (np. we krwi) zwierząt. Występuje także w tkankach i organach roślin. Średnia zawartość wody w organizmach nie jest jednakowa – zależy od gatunkugatunekgatunku, środowiska życia i od wieku danego organizmu, a także od rodzaju narządu lub organu.

Galeria ilustracji dotyczących udziału wody w składzie różnych organizmów

RPQNH7v9z0pKJ

Plansza przedstawia sześć wykresów, obrazujących zawartość wody w różnych roślinach. W płatkach kwiatów jest 95 procent wody, w liściach grochu 81, w korzeniu buraka 80, w owocu pomidora 64, w drewnie 45, a w nasionach soi jest tylko 10 procent wody.

R1GKCapvqECDu

Plansza przedstawia wykresy z zawartością wody w organizmie człowieka w zależności od wieku. U niemowlęcia jest 90 procent wody, u rocznego dziecka 75, u 6‑10‑latków 70, a u osób w wieku ponad 60 lat jest 50 procent wody.

RsT5wAp2PdTxK

Plansza przedstawia zawartość wody w organizmach różnych zwierząt, grzybów i glonów. Najwięcej wody, bo 97 procent, ma ciało meduzy, ślimak - 84 procent, glon - 85 procent, grzyb - 80 procent, królik - 70 procent. Najmniej wody znajduje się w ciele owadów - 50 procent.

R1EH06Lt6yIab

Plansza przedstawia zawartość wody w narządach. Najwięcej jest we krwi, dziewięćdziesiąt procent. Mięśnie, mózg i wątroba składają się z około siedemdziesięciu pięciu procent wody. Kości zawierają trzydzieści procent wody, a zęby tylko dwie dziesiąte procenta.

Galeria zdjęć ilustrujących funkcje wody

RgxkvQVSZMoXR

Fotografia przedstawia przecięte, różowe, w kształcie walca, naczynie krwionośne, z którego wylewa się krew. Dzięki właściwości rozpuszczania substancji woda umożliwia funkcję transportową krwi.

RigqYsq043Xjf

Fotografia przedstawia rybę w wodzie, płynącą w kierunku obserwatora. Jest ona duża, zielona w białe kropki, pociągła z szeroką głową. Jest to ilustracja dużej pojemności cieplnej wody i jej znaczenia dla stworzenia stabilnego środowiska życia organizmów.

R12rT9WDs0yLg

Na zdjęciu jasne przedramię człowieka przedstawione poziomo. Łokieć i dłoń niewidoczne. Skóra pokryta drobnymi kroplami potu. Pod skórą widoczne naczynia krwionośne.

R1WUg9KE8BN03

Zdjęcie przedstawia gładką powierzchnię wody. Na powierzchni wody owad o długich odnóżach. Odnóża owada wspierają się na wodzie. W miejscach oparcia odnóży na wodzie, lekkie wklęsłe owalne kręgi.

4. Sole mineralne

Organizm człowieka potrzebuje soli mineralnych, które zawierają sód, chlor, potas, wapń, fosfor, magnez, siarkę i żelazo.

Sole mineralne budują zęby, kości, skórę i włosy. Ponadto zawartość soli jest konieczna do utrzymania równowagi płynów krążących w naczyniach krwionośnych, dlatego też ilość soli usuwanych z organizmu z potem, moczem i kałem musi być uzupełniana. Trafiają one do organizmu w formie rozpuszczonej w pokarmach lub wodzie.

5. Cukry

Cukry, nazywane także węglowodanami, to bardzo rozpowszechnione w przyrodzie związki chemiczne zbudowane z węgla, wodoru i tlenu. Cukry o małych cząsteczkach łatwo rozpuszczają się w wodzie, a te o długich – słabo. Te pierwsze są słodkie, pozostałe nie mają smaku.

Cukry są:

• materiałem energetycznym (np. glukozaglukozaglukoza i fruktoza występujące w owocach i miodzie); są potrzebne do prawidłowego funkcjonowania organizmów, np. pracy mięśni i mózgu (mózg każdego dnia potrzebuje ok. 130 g glukozy),

• materiałem budulcowym (np. celulozacelulozaceluloza, która buduje ściany komórkowe roślin, chitynachitynachityna, która tworzy ściany komórkowe grzybów, a także pancerzyki owadów i skorupiaków)

• materiałem zapasowym (np. skrobiaskrobiaskrobia gromadzona m.in. w bulwach ziemniaków). Zgromadzone substancje zapasowe rośliny wykorzystują do wzrostu i rozwoju.

Galeria zdjęć ilustrujących funkcje wybranych cukrów

1

Obserwacja 2

Problem badawczy: Jaki kształt mają ziarna skrobi obecne w bulwach ziemniaka?

RN2t3lXSN4VbA

Hipoteza 1 Treść, Hipoteza 2 Treść

Hipoteza 1 Treść, Hipoteza 2 Treść

Co będzie potrzebne

• surowy ziemniak

• nożyk

• przybory do mikroskopowania

• mikroskop

Instrukcja

1. Przekrój ziemniak. Zbierz nożykiem płyn, który pojawił się w miejscu cięcia.

2. Odrobinę płynu umieść na szkiełku podstawowym i dodaj kroplę wody. Przykryj preparat szkiełkiem nakrywkowym.

3. Obejrzyj preparat pod mikroskopem.

4. Wykonaj rysunek.

5. Wyciągnij wnioski i określ, czy postawiona hipoteza jest prawdziwa czy fałszywa.

RgGZqKiBx1vI5

Ilustracja przedstawia obraz mikroskopowy ziaren skrobi z bulwy ziemniaka. Ziarna są jajowate, załamują światło, które tworzy wokół nich grube fioletowe linie. Drobniejsze owalne plamy to zanieczyszczenia preparatu.

RZXvE2YbYDRy7

Wyniki: (Uzupełnij). Wnioski: (Uzupełnij).

Wskazówki i klucze odpowiedzi

Pokaż podpowiedź

Wyniki: Zwróć uwagę na kształt ziaren skrobi. Do czego jest on podobny?

Wnioski: Jaki kształt mają ziarna skrobi?

Pokaż odpowiedź

Wyniki: Ziarna skrobi mają owalny, wydłużony kształt przypominający muszelkę.

R124UVWrJ7ZjI

Ilustracja przedstawia odręczny rysunek ziaren skrobi oglądanych przez mikroskop. Ziarna są jajowate, widać na nich koncentrycznie ułożone linie.

Wnioski: Ziarna skrobi ziemniaka są owalne. Hipoteza 1 jest prawdziwa, a hipoteza 2 fałszywa.

6. Tłuszcze

Tłuszcze są zbudowane z węgla, tlenu i wodoru. Związki te stanowią doskonały materiał zapasowy, który jest bogatym źródłem energii dla procesów zachodzących w komórkach. U roślin tłuszcze są gromadzone w postaci oleju, głównie w nasionach i niektórych owocach. Tłuszcze zwierzęce mają formę stałą. Magazynowane są najczęściej w tkance tłuszczowej znajdującej się pod skórą, a także na nerkach, wątrobie i sercu, gdzie pełnią funkcje osłaniające: ochraniają narządy przed uszkodzeniami. Ochraniają również przed niską temperaturą otoczenia.

R13MZmU9qozND

Fotografia przedstawia pokarmy bogate w tłuszcze: oliwę znajdującą się w szklanej butelce, awokado, zielone i czarne oliwki, orzechy włoskie i laskowe.

7. Białka

Białka to związki chemiczne, w skład których wchodzi węgiel, wodór, tlen oraz azot i siarka.

Białka pełnią liczne funkcje, m.in.:

• budują organizmy – np. keratyna buduje włosy, pióra, paznokcie i rogi, kolagen skórę, ścięgna i więzadła; białka są też głównym składnikiem mięśni;

• są materiałem zapasowym – np. białka występujące w nasionach niektórych roślin, mioglobina gromadząca tlen w mięśniach;

• transportują substancje – np. hemoglobina przenosi tlen i dwutlenek węgla we krwi;

• regulują przebieg procesów życiowych – np. enzymy, które przyspieszają szybkość reakcji chemicznych;

• biorą udział w reakcji odpornościowej organizmu – np. globuliny walczą z bakteriami i wirusami, które wnikają do organizmu i mogą wywołać infekcję.

Szczególnie bogate w białka są pokarmy pochodzenia zwierzęcego (mięso, nabiał), nasiona grochu, fasoli, bobu, soi i soczewicy.

RXM0TLFb3nDwG

Fotografia przedstawia szarą, okrągłą chochlę, na której znajdują się ugotowane, żółte, małe i owalne nasiona fasoli wyjęte z srebrnego, okrągłego garnka.

8. Kwasy nukleinowe

Kwasy nukleinowe – występujące we wszystkich organizmach i wirusach – to związki chemiczne, w których zapisana jest informacja genetyczna, czyli „przepis na organizm”. Najczęściej występującym kwasem nukleinowym jest DNA (wym. de en a). Mimo że zawartość kwasów nukleinowych w komórkach wynosi tylko ok. 1 %, ich rola w życiu organizmów jest niezwykle ważna. Każdy osobnik danego gatunku ma charakterystyczny, niepowtarzalny materiał genetyczny, od którego w znacznym stopniu zależą jego wygląd (np. kolor oczu, włosów, skóry) i funkcjonowanie.

RQIYRN6R2F5dM

Ilustracja przedstawia cztery osoby. Pierwsza od lewej to ciemnoskóry mężczyzna o ciemnych włosach i ciemnych oczach. Druga od lewej to śniady mężczyzna o ciemnych włosach i brązowych oczach. Trzecia od lewej to białoskóra kobieta o brązowych włosach i brązowych oczach. Ostatnia to białoskóra kobieta o blond włosach i niebieskich oczach.

Podsumowanie

• Pierwiastkami, które tworzą organizmy niemal w całości, są węgiel, tlen, wodór, azot, wapń i fosfor. Pozostałe niezbędne do życia pierwiastki to siarka, potas, sód, magnez, chlor i żelazo.

• Podstawowe grupy związków chemicznych występujących w organizmach to: woda, sole mineralne, białka, cukry, tłuszcze i kwasy nukleinowe.

• Woda jest niezbędnym związkiem chemicznym wszystkich organizmów.

• W wodzie przebiega większość przemian chemicznych i procesów życiowych w organizmie. Ponadto jest ona dobrym rozpuszczalnikiem, umożliwia regulację temperatury ciała, wpływa na rozmiar i kształt komórek oraz stanowi środowisko dla rozwoju zarodków zwierząt.

• Cukry są źródłem energii w komórkach, stanowią materiał budulcowy i zapasowy.

• Białka są podstawowym materiałem budulcowym komórek. Ponadto regulują przebieg procesów życiowych organizmów.

• Tłuszcze są źródłem energii i materiałem zapasowym.

• DNA jest nośnikiem informacji genetycznej.

Praca domowa

Słownik

Zadania

Notatnik