Слайд 2
Большинство открытий в химии за последние десятилетия связаны
с биомолекулами и другими органическими веществами.
Большинство открытий в биологии
за последние десятилетия связаны с изучением биомолекул и биохимических процессов.
Слайд 3
Нобелевские премии с 2001 по 2015 гг:
11 -
по химии: оргсинтез и изучение биомолекул
9 – по медицине
и физиологии: биомолекулы и генные модификации
Слайд 4
Нобелевская премия
по химии 2015 г:
За изучение механизмов
восстановления (репарации) ДНК
Слайд 5
Нобелевские премии по физике:
1901 - открытие рентгеновских лучей
1944 - резонансный метод измерений магнитных свойств атомных ядер
1953
- изобретение фазово-контрастного микроскопа
1986 - создание первого электронного микроскопа
Слайд 6
История происхождения современных атомов и молекул
— обширная тема для исследований в таких областях науки,
как физика и астрономия, химия и геология, эволюционная и молекулярная биология.
Слайд 8
Этапы первичного нуклеосинтеза
0 — 10 секунд после БВ
— образование элементарных частиц (протоны и др.)
10 секунд —
20 минут после БВ — образование ядер с массой 1 — 4 у.е. (изотопы водорода, гелий) и очень небольшого числа ядер с массой до 7 у.е. (литий, бериллий)
380 000 лет после БВ — начало образования атомов (водорода, гелия)
150-550 млн — 1 млрд после БВ — появление звёзд
Слайд 9
Возникновение химических элементов
Первичный нуклеосинтез (14 млрд. лет): H
- 75 %, He - 25 %, D -
3•10−5, Li - 10−9
Звёздный нуклеосинтез: Н–Fe (до 26-28)
Вспышки сверхновых звёзд: С – Fe и все атомы тяжелее железа (29 – 95)
Слайд 10
Модель атома углерода (изотопы)
Слайд 11
Периодическая система химических элементов
Слайд 12
Стабильные и нестабильные изотопы
- до 82-го элемента (свинец)
– есть и стабильные, и нестабильные изотопы
- начиная с
83-го (висмут) – только нестабильные, т.е. радиоактивные изотопы
Слайд 13
Радиоизотопы
радиоизотопное датирование
диагностика и лечение заболеваний
наблюдения за физиологическими и
биохимическими процессами
наблюдения за поведением и др.
Слайд 15
Методы датирования
по соотношению урана и свинца
по соотношению калия
и аргона
по соотношению изотопов углерода
по следам распада
термолюминесцентный анализ
оптическое датирование
метод
электронно-спинового резонанса
палеомагнетизм
Слайд 16
Треки распада урана в кристалле циркона
Слайд 17
Калий - Аргон
Джеймс Аронсон
устанавливает возраст
австралопитека Люси
Слайд 18
Цикл
радиоуглерода (14С) в атмосфере, гидросфере и
биосфере Земли
Слайд 19
Содержание важных для жизни элементов в галактике «Млечный
путь»:
H - 75 %, О –
1%; С – 0,5%; Fe и N – 0,1%
Планеты земной группы - Меркурий, Венера, Земля и Марс - состоят из железа и силикатов (соединений кремния).
Наличие Луны на орбите Земли обеспечило стабилизацию вращения, мощные приливы и отливы в Океане.
Слайд 20
Защита жизни на Земле
Железное ядро создало магнитное поле
(3,5 млрд. лет назад) – защита от солнечного ветра.
Вулканы выделили много СО2 - защита от замерзания (солнце светило в полтора раза слабее, чем сейчас).
Цианобактерии выделили много О2 - озоновый слой защитил жизнь на суше от жёсткого ультрафиолета.
Слайд 21
Встречаемость химических элементов в живых организмах
Макроэлементы:
- биогенные,
органогенные – C, O, H, N, P, S.
- остальные
– Ca, K, Na, Cl, Mg, Fe, Si.
Микроэлементы: Мn, В, Sr, Сu, Li, I, Вг, Ni, Мо,Со, Zn, Se, Cr, F и др.
Ультрамикроэлементы: Cs, Cd, Hg, Ag, Аu, Ra, U и др.
Слайд 22
Роль химических элементов
Жизненно необходимые – обязательно входят в
состав белков, жиров, углеводов, нуклеиновых кислот, витаминов и др.
у большинства организмов.
Примесные – могут входить в состав тканей и органов, при незначительном повышении концентрации становятся токсичными.
Слайд 23
Примесные элементы
Многие элементы образуют прочные сульфидные
связи, блокируя работу белков, а также вытесняют жизненно необходимые
элементы (Cu, Zn, S и др.) из биомолекул.
Слайд 24
Селеноцистеин – 21-я АК
кодон UGA (стоп-кодон) - при
специфической регуляции за счёт мРНК;
специальная тРНК;
одиночно входит в состав
некоторых пероксидаз (защита от окисления);
в составе селенопротеина Р (SelP) – в большом количестве (антиоксидант; поддерживает необходимый уровень селена в организме);
входит в состав 25 белков у человека.
Слайд 25
Пирролизин – 22-я АК
кодон UAG (стоп-кодон) - при
специфической регуляции за счёт мРНК;
специальная тРНК;
в составе ферментов метаболизма
метана у метаногенных прокариот.
Слайд 26
Нестандартные аминокислоты
Цитруллин – в белках красных водорослей и
волосяных фолликулов млекопитающих.
Десмозин – в составе белка эластина.
3-гидроксипролин –
в коллагене.
Селенометионин – случайно вместо метионина.
и много других
Слайд 27
D-аминокислоты
L-аспартат превращается в D-аспартат в белках дентина и
эмали зубов со скоростью 0,1% в год.
L-аспартат превращается
в D-аспартат при старении коллагена в живых тканях.
D-аспартат и D-метионин могут быть нейромедиаторами у млекопитающих.
D-метионин и D-аланин входят в состав опиоидов кожи квакш Phyllomedusa bicolor.
Есть в некоторых бактериальных антибиотиках.
Слайд 28
Биологически важные
неорганические соединения
Слайд 29
вопрос
Какое вещество может вызывать массовую гибель людей и
животных, но для него не рассчитана ПДК?
Слайд 31
Растворы в биосистемах
В воде (гидрофильные вещества).
В липидах (гидрофобные
вещества).
Слайд 32
Осмос и жизнь
Питание бактерий.
Тургор клеток и тканей.
Транспорт веществ
у растений.
Выделительные системы животных.
Гемолиз и плазмолиз.
Квашиоркор.
Очистка питьевой воды.
Слайд 33
Плазмолиз в клетках кожицы лука
Слайд 34
Углекислый газ
Избыток – гиперкапния.
Недостаток –гипокапния, алкалоз (при гипервентиляции
лёгких и избытке О2).
Угарный газ
Токсичен.
Нейротрансмиттер (сигнальная молекула)
Слайд 35
Буферные системы крови и др.
Бикарбонатная H2CO3 ↔ H+
+ HCO3−
Фосфатная (Na) Н2РО4− / НРО42-
Белковая
Гемоглобиновая
Слайд 36
Ортофосфорная кислота
Первый этап гликолиза и другие варианты фосфорилирования
при участии киназ.
Окислительное фосфорилирование на мембранах митохондрий.
Фосфорилирование в хлоропластах
при световой фазе фотосинтеза.
Посттрансляционная модификация белков.
Ингибирование многих ферментов и др.
Слайд 37
Сероводород
Очень токсичен.
Газотрансмиттер.
Участвует в процессах запоминания.
Цитопротектор.
Сероводородные ванны – ускоряют
заживление кожи и мышц, уменьшают воспаление.
Источник энергии для хемосинезирующих
бактерий.
Слайд 38
Вестиментиферы
автотрофное питание за счёт симбиотических бактерий, окисляющих сероводород
(в трофосоме)
Слайд 41
Аммиак
Очень токсичен.
Конечный продукт азотистого обмена.
Участие в синтезе аминокислот
в печени.
Нашатырный спирт используют для возбуждения дыхания, стимуляции рвоты,
в виде примочек при укусах насекомых.
Слайд 42
Оксид азота (II) - NO
Журнал "Science" назвал в
1992 году окись азота молекулой года.
Нобелевская премия по физиологии
и медицине 1998 года:
«За открытие роли оксида азота как сигнальной молекулы в регуляции сердечно-сосудистой системы».
Слайд 45
NO – синтазы
эндотелиальные – eNOS (ген NOS3 на
7-й хромосоме),
нейрональные - nNOS (ген NOS1 на 12-й
хромосоме),
индуцибельные – iNOS (гены NOS2A, NOS2B, NOS2C на 17-й хромосоме).
Слайд 46
эндотелиальный NO – сильнейший вазодилятор. Расширение
сосудов – за счёт активации цГМФ (циклического гуанозинмонофосфата)
Слайд 47
«цепь событий» при активации цГМФ
Эндотелиальная NO-синтаза (eNOS=NOS3) производит
NO из аргинина и кислорода.
NO диффундирует в гладкие мышцы
сосудов, соединяется с гуанилатциклазой, изменяет конформацию её активного центра и включает синтез цГМФ.
цГМФ связывается с протеинкиназой G и переводит её в активное состояние.
Протеинкиназа G изменяет проницаемость мембраны миоцитов и уменьшает концентрацию Ca2+ в клетках.
Миофибриллы расслабляются - тонус кровеносных сосудов снижается.
Слайд 48
NO – «двуликий Янус»
Усиливает или ингибирует процессы перекисного
окисления липидов.
Вызывает расширение сосудов или их сужение.
Индуцирует апоптоз или
защищает от него.
Модулирует воспалительные процессы.
Ингибирует синтез АТФ в митохондриях.
Слайд 49
Полезные ископаемые биологического происхождения
Горючие (нефть, газ, уголь,
сланцы, торф)
Карбонатные (известняки, мел, доломит)
Кремнистые (опал, халцедон,
кварц)
Фосфаты, сульфиды
Железистые и марганцевые руды
Янтарь
Слайд 51
Украшения
опал, хризолит, янтарь с инклюзией, распил аммонита
Слайд 52
Использованная литература:
- Кукушкин Ю.Н. Химические элементы в организме
человека // Соросовский образовательный журнал, №5, 1998.
- Петренко
Ю. Окись азота и судьба человека // Наука и жизнь, №7, 2001.
- Джохансон Д., Иди М. Люси: Истоки рода человеческого, 1984.
Слайд 53
Использован материал с сайтов:
- school-collection.edu.ru
- antropogenez.ru
- humbio.ru
- xumuk.ru
-
medbiol.ru
- en.wikipedia.org; ru.wikipedia.org
- www.stratigraphy.org