В живых организмах одни вещества превращаются в другие - ИЗ ЧЕГО СОСТОЯТ ЖИВЫЕ ОРГАНИЗМЫ

Эта глава учебника поможет тебе понять, что за видимыми превращениями живых организмов стоят превращения молекул.

Для этого ты можешь научиться

- сравнивать схемы строения молекул, обнаруживать превращения веществ.

Все живые существа состоят из веществ, которые они постоянно получают из окружающей среды, расходуют на свои нужды, а лишние выделяют наружу. Организмы состоят в основном из воды - только каменистые части животных (скелеты, панцири, раковины и зубы) бедны ею. В составе организмов, если не считать воды, больше всего белков, жиров и углеводов.

Жиры, белки и углеводы - названия не самих веществ, а целых групп веществ. Известны, например, десятки тысяч белков, каждый из которых - особое вещество, выполняющее в организме определённую работу. Одни белки растворяются в воде, а другие - только в растворе соли; некоторые обеспечивают подвижность организмов, а другие служат опорой и защитой клеток и их частей.

Жиры - другая группа веществ. В живых организмах встречается множество разных жиров, отличающихся друг от друга. Но у всех жиров есть общие свойства, которые делают их непохожими на белки и углеводы.

Что объединяет тысячи белков в одну группу, а множество жиров - в другую? Общее у них - устройство молекул, взаимное расположение атомов, из которых они состоят.

Проверь себя

• Что такое вещества? В каких они могут быть состояниях?

§ 8. В живых организмах одни вещества превращаются в другие.

Определяем проблему урока

Биолог: В этом параграфе ты узнаешь о веществах, из которых состоят живые организмы.

Антошка: Зачем мне знакомиться с веществами? Я же биологию изучаю, а не химию.

• Как ты думаешь, прав ли Антошка? Предложи основной вопрос урока и сравни с авторским вариантом (стр. 171).

Вспоминаем то, что знаем

• Назови примеры веществ, образцы которых ты видел в школе, на кухне, на улице. (Жизненный опыт)

• Во что превращается горящая бумага? (Жизненный опыт)

• Почему для дыхания нужен свежий воздух? (4-й класс)

• Почему можно задохнуться, повторно вдыхая воздух, который выдохнули? (4-й класс)

Решаем проблему, открываем новые знания

• Объясни, почему для биологии так важно знакомство с химией.

Из тридцати трёх букв образованы сотни тысяч слов, а из сотни разновидностей атомов - миллионы веществ.

Все вещества живых организмов состоят из молекул. Молекулы состоят из атомов. Существует около сотни разновидностей атомов, а состоящих из них веществ - миллионы.

Все атомы одной разновидности неотличимы друг от друга. Ты, наверное, слышал названия таких веществ, как железо, алюминий, кислород, азот, фосфор. Эти вещества состоят из атомов одной разновидности - одного химического элемента. Кислород, железо, фосфор, азот - названия и веществ, и химических элементов.

В воздухе есть молекулы кислорода, каждая из которых состоит из двух атомов кислорода. В воздухе есть молекулы азота, а каждая молекула азота состоит из двух атомов азота.

Ты слышал о газе озоне, который защищает нас от смертельно опасных космических лучей? Молекула озона состоит из трёх атомов кислорода (рис. 8.1).

8.1. Состав молекул кислорода (А), азота (Б) и озона (В).

Молекулы большинства веществ состоят из разных атомов

Молекула углекислого газа состоит из одного атома углерода и двух атомов кислорода, а молекула воды - из одного атома кислорода и двух атомов водорода (рис. 8.2).

8.2. Состав молекул воды (А), углекислого газа (Б) и глюкозы (В).

Свойства молекулы отличаются от свойств входящих в её состав атомов. Так, молекулы углекислого газа образуются в результате соединения атомов углерода и кислорода. При этом в нормальных условиях углерод (графит, алмаз) - твёрдое вещество, а кислород - газ, поддерживающий горение (в отличие от углекислого газа).

Молекулы могут соединяться, распадаться и обмениваться атомами

При определённых условиях молекулы могут изменяться сами или взаимодействовать с другими молекулами. Например, некоторые молекулы при нагревании распадаются на части (рис. 8.3).

8.3. Схема распада молекул, состоящих из одинаковых (А) и разных (Б) атомов.

Даже в результате присоединения одного атома кислорода к молекуле водорода возникает вода - вещество с новыми свойствами (рис. 8.4).

8.4. Схема присоединения атома к молекуле.

Молекулы могут обмениваться своими атомами. При этом один или несколько атомов отрываются от одной молекулы и присоединяются к другой (рис. 8.5).

8.5. Схема замещения атомов в молекуле.

Такие превращения молекул называют химическими реакциями.

Живые организмы состоят из атомов немногих химических элементов

Живые организмы состоят главным образом из атомов углерода, водорода, кислорода, азота, фосфора и серы. Важную роль играют атомы железа, калия, кальция, магния и натрия. Атомы ещё десятка элементов необходимы в ничтожных количествах.

Живые организмы производят органические вещества

Растения и животные производят жиры, белки и углеводы.

Углеводы состоят из атомов углерода, водорода и кислорода. Примеры углеводов - крахмал, сахароза (в магазинах её называют сахаром) и глюкоза. Большая часть массы травы и древесины приходится на молекулы целлюлозы (клетчатки). Целлюлоза - нерастворимый в воде углевод. Вата состоит из чистой целлюлозы. Наружный скелет раков и насекомых, стенки клеток грибов состоят из углевода хитина.

Белки состоят из тех же атомов, что и углеводы, а также из атомов азота и серы. Примеры продуктов, состоящих главным образом из белков, - обезжиренный творог, яичный белок, желатин.

Жиры, как и углеводы, состоят из углерода, водорода, кислорода, но в других пропорциях. Многие жиры содержат фосфор.

Жиры, белки и углеводы называются органическими веществами. Есть и другие органические вещества - в их состав обязательно входят углерод и водород.

Внутри клеток протекают химические реакции

Вы помните, что все живые организмы состоят из клеток. В каждой клетке ежеминутно изменяются миллионы молекул. Молекулы, полученные клеткой извне (будем называть их “молекулы-сырьё”), превращаются в другие молекулы. Эти превращения осуществляют молекулы, которые мы будем называть “молекулами-инструментами”. В ходе химических реакций получается энергия, а также “молекулы-отходы” (в первую очередь, углекислый газ), от которых клетка стремится избавиться, и “молекулы-стройматериалы”. Из молекул-стройматериалов строятся новые части клетки.

Растения превращают неорганические (минеральные) вещества в органические, а грибы и животные этого делать не могут

Углекислый газ, кислород, вода, многие соединения фосфора, азота, калия и серы - неорганические вещества. Они могут образоваться в природе без помощи живых существ. Растения- автотрофы впитывают неорганические вещества и превращают их в органические в процессе фотосинтеза. Животные-гетеротрофы могут использовать лишь готовые органические вещества.

Сравниваем свой вывод с авторским

В природе существуют миллионы веществ, состоящих из сотни разновидностей атомов. Вещества живых организмов состоят главным образом из атомов десятка разновидностей.

Живые существа растут и двигаются благодаря постоянному превращению одних веществ в другие.

Жиры, белки, углеводы, неорганические вещества, органические вещества

Применяем новые знания

1. Из каких атомов состоят углеводы, а из каких - белки?

2. Как могут изменяться молекулы?

3. Сравни надписи на упаковках разных пищевых продуктов. В каких продуктах больше белков, а в каких - углеводов?