Лекция. Перекрестки химии, физики и биологии. Перекрестки химии, физики и биологии. Перекрестки химии, физики и биологии Диффузия в процессах питания и дыхания
 Скачать 24.68 Kb.
|
|
Перекрестки химии, физики и биологии 2.Диффузия в процессах питания и дыхания 1 вопрос: Благодаря чему мы ощущаем приятные запахи, почему растворяется сахар в чае? Ответ: Диффузия - это процесс проникновения молекул одного вещества между молекулами другого вещества. Основная причина диффузии: постоянное движение молекул. Возникает диффузия из-за стремления к равновесию. Диффузия происходит в трех средах: в газах, в жидкостях, в твердых телах. Диффузия в газах происходит быстрее всего, она занимает всего несколько секунд или минут. Диффузия в жидкостях может занимать от нескольких минут до нескольких часов. Диффузия в твердых телах протекает с течением нескольких лет. Но эти процессы можно ускорять с помощью повышения температуры или при внешнем воздействии. Явление диффузии есть в каждой аспекте нашей жизни: питание, дыхание животных и растений. Также явление диффузии несет в себе и разрушающий для аспект: загрязнение природы. 2вопрос: Биологические процессы, зависящие от диффузии? Ответ: Диффузия играет важную роль в биологических процессах, таких как дыхание, процесс, с помощью которого организмы обмениваются газами с окружающей средой. После дыхания в воздухе концентрация кислорода в альвеоли, воздушных мешках легких человека, выше, чем концентрация кислорода в крови. Следовательно, кислород рассеивается в направлении убывания градиента концентрации в крови. Для того, чтобы попасть в ткани тела, кислород и другие питательные вещества, переносимые в крови, должны распространяться в ткани в направлении убывания градиента концентрации. Метаболические отходы, такие как углекислый газ, рассеиваются из тканей в капилляры, где концентрация углекислого газа меньше, чем внутри тканей организма. Кровь, несущая углекислый газ, затем закачивается в легкие, где углекислый газ легко рассеивается в альвеолы, которые имеют более низкую концентрацию газа, чем кровь. Углекислый газ выдыхается из организма из альвеол. Диффузия также отвечает за обмен газом на заводах. Углекислый газ, необходимый для фотосинтеза, рассеивается в листьях растений из воздуха через небольшие поры на листьях, называемых стоматой. И наоборот, кислород, вырабатываемый в качестве побочного продукта фотосинтеза, рассеивается из листьев и попадает в воздух через стомату. 3 вопрос: Какова роль диффузии в пищеварении и дыхании человека? Ответ: Наибольшее всасывание питательных веществ происходит в тонких кишках, стенки которых специально для этого приспособлены. Площадь внутренней поверхности кишечника человека равна 0,65 квадратных метра. Она покрыта ворсинками - микроскопическими образованиями слизистой оболочки высотой 0,2-1 мм, за счет чего площадь реальной поверхности кишечника достигает 4-5 квадратных метра, т.е. достигает в 2-3 раза больше площади поверхности всего тела. Процесс всасывания питательных веществ в кишечнике возможен благодаря диффузии. Дыхание - перенос кислорода из окружающей среды внутрь организма сквозь его покровы - происходит тем быстрее, чем больше площадь поверхности тела и окружающей среды, и тем медленнее, чем толще и плотнее покровы тела. Отсюда понятно, что малые организмы, у которых площади поверхности велики по сравнению с объемом тела, могут обходиться вовсе без специальных органов дыхания, удовлетворяясь притоком кислорода исключительно через наружную оболочку (если она достаточно тонка и увлажнена). У более крупных организмов дыхание через кожу может оказаться более или менее достаточным только при условии, что покровы чрезвычайно тонки (земноводные); при грубых покровах необходимы специальные органы дыхания. Основные физические требования к этим органам - максимум поверхности и минимум толщины, высокая увлажненность покровов. Первое достигается многочисленными разветвлениями или складками (легочные альвеолы, бахромчатая форма жабр). 3.Окраска цветов 1 вопрос: А какие последствия нашего восторга от сплетенных венков ожидают целую природу? Цветок –это одно из самых прекрасных явлений природы. Это одно из самых ярких проявлений жизни на Земле. Великий сказочник Г.Х.Андерсен писал: «Чтобы жить, нужно солнце, свобода и маленький цветок». Цветы сопровождают нас всю жизнь: мы украшаем ими свой дом, дарим их в торжественных случаях, да даже просто они поднимают нам настроение. Но мало, кто из вас задумывался о том, что за время существования человечества наша планета потеряла более 50 % своего растительного покрова. Сотни видов растений, цветов исчезли с лица Земли и многие до сих пор на грани исчезновения. Красная книга – список редких и находящихся на грани исчезновения в животных, растений и грибов. 2 вопрос: Что обуславливает окраску цветков? Ответ: Три антоциана — основные пигменты, от которых зависит окраска цветков многих покрытосеменных: пеларгоидин (красный), цианидин (фиолетовый) и дельфинидин (синий). Родственные им соединения флавонолы — желтые или кремовые, а каротиноиды — красные, желтые или оранжевые. Бетацианины (беталаины) — красные пигменты, которые встречаются в одной из групп двудольных Смешение этих разных пигментов при разных рН в клетках образует всю гамму окрасок цветка покрытосеменных. Изменение окраски цветка является сигналом для опылителей, сообщающим о том, какие цветки раскрылись недавно, т.е. с большей вероятностью содержат пищу.Все разнообразие окрасок цветков обеспечивается очень малым набором пигментов. Красная, желтая и оранжевая обусловлена каротиноидами, похожими на те, что присутствуют в листьях. Однако главными пигментами цветков являются флавоноиды. В листьях они задерживают ультрафиолетовую радиацию, разрушительно действующую на нуклеиновые кислоты и белки, и обычно избирательно поглощают сине-зеленые и красные лучи, которые важны для фотосинтеза. 3вопрос: Почему меняется окраска лепестков венчика? Ответ: Известные ранневесенние растения наших лесов – Медуница и Сочевичник весенний - отличаются как раз той особенностью, что молодые неопыленные цветки их имеют розовую или красноватую окраску. Эти растения являются одними из ранних медоносов. В стадии бутонов и сразу после раскрытия клеточный сок в вакуолях лепестков имеет слабокислую реакцию, что обуславливает ярко-розовую окраску цветов, по мере старения и после опыления реакция клеточного сока становится более щелочной, что влечет изменение окраски цветков с розовой на синюю. Для насекомых привлекательными оказываются лишь неопыленные – розовые и красноватые цветки, в которых есть нектар. Флавонолы - другая группа флавоноидов, также очень часто содержатся в листьях и цветках. Многие из них вообще бесцветны, но могут придавать цветкам оттенок слоновой кости или белизны. У всех покрытосеменных растений характерная пигментация цветка зависит от смешения в разных пропорциях флавоноидов и каротиноидов, клеточного рН, а также структурных, то есть отражательных, способностей тканей. Смешение этих разных пигментов при разных рН в клетках образует всю гамму окрасок цветка покрытосеменных. Изменение окраски является сигналом для опылителей, сообщающим о том, какие цветки раскрылись недавно, т. е. с большей вероятностью содержат пищу. Все разнообразие окрасок цветков обеспечивается очень малым набором пигментов. Однако главными пигментами цветков являются флавоноиды. В листьях они задерживают ультрафиолетовую радиацию, разрушительно действующую на нуклеиновые кислоты и белки, и обычно избирательно поглощают сине-зеленые и красные лучи, которые важны для фотосинтеза. Один из крупнейших классов флавоноидов – антоцианы – играет ведущую роль в определении окраски цветков. К ним относится большинство красных и синих растительных пигментов. Они растворимы в воде и содержатся в вакуолях. Каротиноиды, напротив, растворимы в жирах, и содержатся в пластидах. 4.Закон сохранения массы вещества в природе 1 вопрос: Кто открыл закон сохранения массы веществ? Ответ: Его открыл М. В. Ломоносов, а позже экспериментально подтвердил А. Лавуазье. Так в чем же состоит суть этого закона? Закон сохранения массы веществ один из важнейших законов химии. Его открыл М. В. Ломоносов, а позже экспериментально подтвердил А. Лавуазье. Так в чем же состоит суть этого закона? Закон сохранения массы веществ впервые сформулировал М. В. Ломоносов в 1748 году, а экспериментально подтвердил его на примере обжига металлов в запаянных сосудах в 1756 году. Закон сохранения массы веществ Ломоносов связывал с законом сохранения энергии (количества движения). Он рассматривал эти законы в единстве как всеобщий закон природы. 2 вопрос: В чем суть закона сохранения массы вещества? Закон сохранения массы вещества заключается в следующем: масса веществ, вступающих в химическую реакцию, равна массе веществ, образующихся в результате реакции. При написании уравнений химических реакций надо следить за соблюдением этого закона. Число атомов элемента в левой и правой частях реакций должно быть одинаковым, так как атомные частицы в химических превращениях неделимы и никуда не исчезают, а лишь переходят из одного вещества в другое. Сущность химической реакции – разрыв одних связей и образование других связей. Поскольку эти процессы связаны с затратой и получением энергии, то знак равенства в реакциях можно ставить, если учтены энергетические факторы, условия реакции, агрегатные состояния веществ. 3вопрос: В чем сущность химической реакции с позиции атомно-молекулярной теории? Ответ: Вопрос о сущности химического превращения долгое время оставался загадкой для естествоиспытателей. Только с развитием атомно-молекулярной теории стало возможным предположить, как на уровне атомов и молекул происходят химические реакции. В соответствие с атомно-молекулярной теорией, вещества состоят из молекул, а молекулы – из атомов. В ходе химической реакции атомы, входящие в состав исходных веществ, не исчезают и не появляются новые атомы. Тогда, мы можем предположить, что в результате химической реакции продукты реакции образуются из атомов, которые ранее входили в состав исходных веществ. |