ievads ŠŪnas bioloĢijĀ

IEVADS ŠŪNAS BIOLOĢIJĀ

I DZĪVĪBAS ĶĪMIJA

ŠŪNAS ĶĪMISKAIS SASTĀVS. MĒRVIENĪBAS. ATOMA UZBŪVE,

ELEMENTU PERIODISKĀ SISTĒMA

Bioloģijā izmantojamās mērvienības. Šūnas ķīmiskais sastāvs, galvenie biogēnie elementi. Atomu uzbūves principi. Elementu periodiskā sistēma un dzīvajā dabā sastopamie ķīmiskie elementi. Jonu saite

2. LEKCIJA

ATOMA UZBŪVE, ELEMENTU PERIODISKĀ SISTĒMA

2. LEKCIJAMĒRVIENĪBAS

Priedēkļi mērvienību decimāldaļu un daudzkārtņu apzīmēšanai Daudzkārtņi Daļas

Priedēklis Apzīmējums Kārta Priedēklis Apzīmējums Daļa eksa E 10

18 deci d 10-1

peta P 1015 centi c 10

-2 tera T 10

12 mili m 10-3

giga G 109 mikro 10

-6 mega M 10

6 nano n 10-9

kilo k 103 piko p 10

-12 hekto h 10

2 femto f 10-15

deka da 10 atto a 10-18

Bioloģijā izmantojamās mērvienības.2. LEKCIJA

KonstantesAvogadro skaitlis NA 6,02 ·1023 molekulu skaits vienā molā

vielas Molārais tilpums VMol 22,4 l/gmol tilpums, ko aizpilda viena

grammolekula gāzveida vielas Elektrona miera masa

me 9,1·10-28 g

Atoma masas vienība

1.66 ·10-24 g

relatīvā mol-masa (Mr)*

daltons Da (d)

1 Da = 1/12 daļa 12C izotopa masas (1,66 ·10-24 g)

Molekulu masas salīdzinājums

Atomu uzbūves principi.2. LEKCIJA

Atoma masas vienība – viena divpadsmitā daļa no oglekļa atoma masas, aptuveni vienlīdzīga protona masai.

Molekulas masa - molekulu veidojošo atomu masas summa.

Atoma masas vienības ekvivalents gramos: Daltons (Da) ~ 1,66 x 10-24 grami.

Ķīmiskā saite: mola jēdziens

Veidojot ķīmiskās saites atomi mijiedarbojas noteiktās veselu skaitļu

attiecībās: viens atoms ar vienu, diviem, trim, utt., bet ne ar pusotru citu atomu

(stehiometrija).

2. LEKCIJA

Atomu (arī molekulu un jonu) daudzuma

mērvienība ir mols.

Viens mols jebkura atoma (molekulas, jonu) satur 6,02 x 1023 daļiņu.


6,02 x 1023 = Avogadro skaitlis, ķīmiska konstante, atomu skaits, kas veido 12 gramus oglekļa.

2. LEKCIJA

22,4 litri = gāzu molārais tilpums, ko aizpilda viens mols jebkuras gāzes atomu vai molekuluhttp://dbhs.wvusd.k12.ca.us/Mole/MolarMass.html

http://ask.yahoo.com/ask/19991123.html

Amadeus Avogadro (1776 - 1856) - itāļu ķīmiķis, kurš ievēroja, ka gāzes savā starpā reaģē noteiktās tilpuma attiecībās.


GRAMMOLS

Jebkuru 6,02 x 1023 atomu vai molekulu masa gramos ir vienāda ar viena atoma vai molekulas masu, kas aprēķināta atoma masas vienībās.

2. LEKCIJA


Dažu bioloģijā izmantojamo ārpussitēmas mērvienību izcelsme:

Atmosfēra – zemes atmosfēras spiediens jūras līmenī.

Kalorija – siltuma daudzums, kas jāizlieto, lai uzsildītu vienu gramu ūdens par vienu grādu celsija (no 14,5 līdz 15,5oC).


Dažu bioloģijā izmantojamo ārpussitēmas mērvienību izcelsme:

Celsija (Celsius, Centigrade, C) temperatūras skalas 0 punkts – ūdens sasalšanas temperatūra; 100 grādi – ūdens viršanas temperatūra.

Fārenheta (Fahrenheit, F) skalā 0oC = 32oF; 100oC = 212oF F = (9/5 x C) + 32.

Normāla ķermeņa temperatūra pēc Fārenheita = 98,6o

2. LEKCIJA

ŠŪNAS ĶĪMISKAIS SASTĀVS, GALVENIE BIOGĒNIE ELEMENTI.

Elements – viela, kuru nav iespējams sadalīt ar ķīmisku reakciju palīdzību.

Atoms – elementa sīkākā daļa, kas vēl saglabā elementa īpašības.

2. LEKCIJA


Molekula – savienojuma sīkākā daļa, kas vēl saglabā savienojuma īpašības.

Savienojuma īpašības nav atvasināmas no to veidojošo elementu īpašībām (papildināmības princips).

Savienojums – viela, kas veidojas noteiktās proporcijās savienojoties elementiem.

Šūnas ķīmiskais sastāvs, galvenie biogēnie elementi.

2. LEKCIJA

Organiskā ķīmija – zinātne par oglekli saturošo savienojumu uzbūvi, īpašībām, iegūšanu un izmantošanu.

Bioķīmija – zinātne par bioloģisko objektu ķīmisko sastāvu un ķīmiskajām reakcijām, kuras notiek organismā.

2. LEKCIJA


Dzīvībai raksturīgo savienojumu molekulas sastāv lielākoties no garām oglekļa atomu ķēdēm

CH

CH2

CH2

O

O

O

C CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2CH2 CH2CH2 CH3

O

C CH2 CH2CH2 CH2 CH2 CH2CH2 CH2 CH2CH2 CH2 CH2 CH2CH2 CH2 CH2 CH3

O

C CH2CH2 CH2CH2 CH2 CH2CH2CH2 CH2CH2 CH2 CH2 CH2 CH2CH2CH2 CH3

O

LIPÎDI (Ogïûdeòraþi, tauki)

2. LEKCIJA

2. LEKCIJA


Šūnas masas lielāko daļu veido ūdens. Šūnas karsējot, ūdens iztvaiko, paliek šūnas

sausne.

2. LEKCIJA


Šūnas sadedzinot, oglekli saturošie organiskie savieno-jumi pārvēršas gāzēs , paliek minerālvielas (pelni)

2. LEKCIJA


Dzīvās dabas objektus veido 25 – 26 elementi;

vēl 10 – 15 elementi ir sastopami toksisko savienojumu vai

ārstniecisko preparātu sastāvā.

2. LEKCIJA

ŠŪNAS ĶĪMISKAIS SASTĀVS, GALVENIE BIOGĒNIE ELEMENTI.Nozīmīgāko biogēno makroelementu procentuālā

koncentrācija cilvēka organismā

Elements Simbols %

Sābeklis O 65

Ogleklis C 18

Ūdeņradis H 10

Slāpeklis N 3

Kalcijs Ca 1,5

Fosfors P 1,0

Sērs S 0,25

2. LEKCIJA

ŠŪNAS ĶĪMISKAIS SASTĀVS.

Citu nozīmīgāko elementu procentuālā koncentrācija cilvēka organismā

Elements Simbols %

Kālijs K 0,2

Nātrijs Na 0,15

Hlors Cl 0,15

Magnijs Mg 0,05

2. LEKCIJA


Nozīmīgāko mikroelementu procentuālā koncentrācija cilvēka organismā

Dzelzs (Fe) – biežāk sastopamais mikroelements 0,0050 – 0,0075 % cilvēka masas jeb 4 – 5 g 70 kg smaga cilvēka organismā.

Mikroelementi atrodami organismā koncentrācijā, kas mazāka par vienu procenta simtdaļu (0,01 %)

Kopumā tie veido ap 0,1% no organisma masas

2. LEKCIJAŠŪNAS ĶĪMISKAIS SASTĀVS.


Elements Simbols Daudzums Nozīme organismā Dzelzs Fe 4 – 5 g Oksidēšanās - reducēšanās reakcijas un

enerģijas iegūšana šūnās, skābekļa transports ar asinīm.

Cinks Zn 1,4 – 2,3 g Augšanas un attīstības procesu regulēšana, hormonu biosintēze, proteīnu (īpaši ādas un matu olbaltumvielu) biosintēze.

Varš Cu 75 – 150 mg

Oksidēšanas reakcijas un melanīna (ādas pigmenta) sintēze.

Mangāns Mn 12 – 20 mg Ādas un gļotādu veidošanās, asins šūnu attīstība.

Molibdēns Mo 5 – 9 mg Oksidēšanās – reducēšanās reakcijas elpošanas procesā.

Kobalts Co 1 – 1,5 mg Vitamīna B12 sastāvā, vielmaiņas procesi Hroms Cr 0,6 – 1,4

mg Cukuru izmantošana, insulīna darbība

1. LEKCIJA2. LEKCIJA



Citi nozīmīgākie mikroelementi:

litijs (Li) – nervu darbības regulēšana; selēns (Se) – olbaltumvielu biosintēze, mati; fluors (F) – kaulu un zobu attīstība; jods (I) – hormonu sintēze, nervu darbības regulēšana.

Ultramikroelementi:

arsēns (As) un kadmijs (Cd) – augšanas un vielmaiņas regulēšana.

Šūnas ķīmiskais sastāvs, galvenie biogēnie elementi.

2. LEKCIJA

Nozīmīgāko elementu (makroelementu) attēlojums bioloģisko makromolekulu formulās

Vērtības (valences) saites


Atomu veidojošās daļiņas

Daļiņa Relatīvais lādiņš

Relatīvā masa

Protons +1 1 Neitrons 0 1 Elektrons -1 1/1840

Protoni + neitroni = atoma kodolsElektroni izvietoti ap kodolu noteiktos enerģētiskajos līmeņos jeb orbitālēs (čaulās).


Dažādu elementu atomu izmēri ir atšķirīgi. Oglekļa atoma diametrs ir 0.154 nanometri (1 nm = 10-9 m). Atomu kodolu izmēra dimensija ir 10-14 m (10 femtometri; 1 fm = 10-15 m)

Elektronu orbitāles

Mazs, blīvs kodols, kurā koncentrēta gandrīz visa atoma masa

Attēlojot

vienkāršotā

veidā

ATOMA UZBŪVES SHĒMA


Atoma skaitlis – protonu vai elektronu skaits atomāAtoma masas skaitlis – protonu un neitronu kopskaits atoma kodolā


IzotopiViena un tā paša elementa atomu masas varianti

Ir stabili un nestabili izotopi. Nestbilo izotopu kodoli spontāni sbrūk, izstarojot enerģiju

(radioaktivitāte)

Elements

Izoto

ps

Pro

tonu

skait

s

Neit

ronu

skait

s

Masa

ssk

ait

lis

Sast

opa-

mība d

abā

Puss

abru

k-

šanas

peri

ods

126C 6 6 12 98,9% Stabils

136C 6 7 13 1,1 % Stabils

Ogleklis

146C 6 8 14 Pēdas 5730 g.


ATOMA ELEKTRONU APVALKA UZBŪVE

Elektroni ap atoma kodolu izvietoti noteiktos enerģijas līmeņos, kurus apzīmē ar burtiem: K; L; M, utt.

Vienā enerģijas līmeni veido viens vai vairāki apakšlīmeņi, kurus aizpilda raksturīgas formas elektronu orbitāles (čaulas).

Telpas daļu, kurā ar noteiktu varbūtību atrodas elektrons, sauc par elektrona orbitāli.

Vienā orbitālē vienlaikus var atrasties divi elektroni ar pretējiem spiniem.

Orbitāļu formu un izvietojumu atomā raksturo četri kvantu skaitļi

Galvenais kvantu skaitlis n (1,2, 3…) nosaka elektrona enerģijas līmeni, maksimālo elektronu skaitu katrā līmenī (2n2) un iespējamo apakšlīmeņu (s,p,d,f) skaitu (=n).

Orbitāles un apakšlīmeņi aizpildās pakāpeniski, maksimāli izmantojot zemākos enerģētiskos līmeņus.


ATOMA ELEKTRONU APVALKA UZBŪVE


BIOGĒNO MAKROELEMENTU ATOMU UZBŪVE

Viens enerģijas līmenis - ūdeņradis, 1H.

Divi enerģijas līmeņi - ogleklis,

6C; slāpeklis, 7N;

skābeklis, 8O.

Trīs enerģijas līmeņi - fosfors,

15P; sērs, 16S.


ELEKTRONU ORBITĀĻU UZBŪVE


ELEKTRONU ORBITĀĻU UZBŪVE

Hibrīdu orbitāļu veidošanās


Elektronu izvietojums oglekļa atoma elektronu orbitālēs pa enerģētiskajiem apakšlīmeņiem: 1s2; 2s2,2p2

Maksimālais elektronu skaits otrajā enerģētiskajā līmenī = 8


ELEMENTU ĪPAŠĪBAS NOSAKA TO ELEKTRONU APVALKU UZBŪVE, ĪPAŠI ĀRĒJĀ ELEKTRONU ENERĢĒTISKĀ LĪMEŅA AIZPILDĪJUMS

SAKĀRTOJOT ELEMENTUS ELEKTRONU ENERĢĒTISKO LĪMEŅU SKAITA PIEAUGUMA UN ŠO LĪMEŅU AIZPILDĪJUMA SECĪBĀ, IEGŪSTAM ELEMENTU PERIODISKO SISTĒMU

Elementu periodiskā sistēma un dzīvajā dabā sastopamie ķīmiskie elementi.

2. LEKCIJA


2. LEKCIJA

Dabā satopami 92 ķīmiskie elementi, vēl 17 elementi (109. – meitnerijs) iegūti laboratorijas apstākļos.1994.-96. g. elementi 110-112 iegūti Vācijā, 1999. g. – elements 114 Krievijā, 118 - ASVDzīvās dabas objektus veido 25 – 26 elementi; vēl 10 – 15 elementi ir sastopami toksisko savienojumu vai ārstniecisko preparātu sastāvā.


2. LEKCIJA

Sr

2. LEKCIJA

ĶĪMISKĀ SAITE

Atomi veido molekulas, izmantojot mijiedarbību starp ārējā enerģētiskā līmeņa elektroniem.Ārējā enerģētiskā līmeņa elektroni =

valences elektroni, nosaka, cik ķīmisko saišu spēj veidot atoms.

2. LEKCIJA

ĶĪMISKĀ SAITE

Mijiedarbības starp atomiem aizpilda elektronu ārējos enerģētiskos līmeņus.

Ārējos enerģētiskos līmeņus var aizpildīt:

• atdodot

• pievienojot elektronus;

• veidojot kopējus elektronu pārus.

2. LEKCIJA

ĶĪMISKĀ SAITE

Elektronus atdod atomi, kuru ārejais enerģetiskias līmenis ir maz aizpildīts, tipiski: 1 - 2 elektroni.

Elektronus pievieno atomi, kuru ārejais enerģētiskias līmenis gandrīz pilns, tipiski: 6 - 7 elektroni.

Kopējus elektronu pārus veido atomi, kuru ārejais enerģetiskias līmenis ir vidēji aizpildīts, tipiski: 3 - 5 elektroni.

2. LEKCIJA

ĶĪMISKĀ SAITE

Atomi, kuru ārejais enerģetiskias līmenis ir pilns ( 8 elektroni) ķīmiskās saites neveido.

Jo tālāk no atoma kodola ir elektronu ārējais līmenis (lielāks atoms), jo vieglāk atņemt tajos esošos elektronus.

Jo tuvāk atoma kodolam ir elektronu ārējais līmenis (mazāks atoms), jo aktīvāk tas piesaista elektronus.

Daļiņas, kuras veidojas atomiem atdodot vai

piesaistot elektronus sauc par

JONIEM.

Ķīmiskā saite : jonu saite

- e--

Atomi ar maz aizpildītu elektronu ārējo enerģētisko līmeni elektronus viegli atdod.

Elektrona atdošana - oksidēšanās

2. LEKCIJA

2. LEKCIJA

+ e--

Atomi ar gandrīz pilnīgi aizpildītu elektronu ārējo enerģētisko līmeni elektronus pievieno.

Elektrona piesaistīšana - reducēšanās


2. LEKCIJA

Oksidēšanās un reducēšanās reakcijas vienmēr ir saistītas -

Red-oks reakcijas.

Oksidētājs reducējas, reducētājs oksidējas


2. LEKCIJA

Ārējais nātrija atoma elektrons tiek pārnests uz hlora atoma ārējo elektronu čaulu.Atdoto vai pieņemto elektronu skaits nosaka elementa vērtību.Hlors un nātrijs ir vienvērtīgi elementi.


2. LEKCIJA

Cietā agregātstāvoklī nātrija hlorīda struktūru veido elektrostatiskas mijiedarbības starp pretēji lādētiem joniem.

Elektrostatisku mijiedarbību starp pretēji lādētiem joniem sauc par JONU SAITI

Enerģija: 4 – 7 kcal/mols


2. LEKCIJA

Jonizēt var ne tikai atoms, bet arī atomu grupas - molekulu daļas, ja tām pievieno vai atņem ūdeņraža jonus (protonus).

Protona piesaistīšana - reducēšanās;

protona atdošana - oksidēšanās


2. LEKCIJA

Karboksilgrupa Oksidēta karboksilgrupa


2. LEKCIJA

Aminogrupa Reducēta aminogrupa


ievads ŠŪnas bioloĢijĀ

Documents