Dlaczego możemy jeść zwierzęta, grzyby i rośliny, a bakterie i inne zwierzęta z kolei mogą żerować na naszym organizmie, powodując choroby i patologie? Jakich substancji organicznych i nieorganicznych potrzebuje człowiek do normalnego dobrego samopoczucia? Bez jakich pierwiastków chemicznych mogłoby istnieć życie na Ziemi? Co dzieje się podczas zatrucia metalami ciężkimi? Z tej lekcji dowiesz się, jakie pierwiastki chemiczne wchodzą w skład organizmów żywych, w jaki sposób są rozmieszczone w organizmie zwierząt i roślin, jak nadmiar lub niedobór substancji chemicznych może wpływać na życie różnych stworzeń, poznasz szczegóły dotyczące mikro- i makroelementy i ich rola w przyrodzie ożywionej.

Temat: Podstawy cytologii

Lekcja: Cechy składu chemicznego komórki

1. Skład chemiczny komórki

Komórki organizmów żywych składają się z różnych pierwiastki chemiczne.

Atomy tych pierwiastków tworzą dwie klasy związków chemicznych: nieorganiczne i organiczne (patrz ryc. 1).

Ryż. 1. Warunkowy podział substancji chemicznych tworzących organizm żywy

Spośród obecnie znanych 118 pierwiastków chemicznych żywe komórki koniecznie zawierają 24 pierwiastki. Pierwiastki te tworzą z wodą łatwo rozpuszczalne związki. Występują także w obiektach przyrody nieożywionej, jednak stosunek tych pierwiastków w materii ożywionej i nieożywionej jest inny (ryc. 2).

Ryż. 2. Względna zawartość pierwiastków chemicznych w skorupie ziemskiej i organizmie człowieka

W przyrodzie nieożywionej przeważają pierwiastki tlen, krzem, aluminium I sód.

W organizmach żywych przeważają pierwiastki wodór, tlen, węgiel I azot. Oprócz tego ważne dla organizmów żywych są jeszcze dwa elementy, a mianowicie: fosfor I siarka.

Te 6 elementów, tj. węgiel, wodór, azot, tlen, fosfor I siarka (C, H, N, O, P, S) , zwany organogenne, Lub składniki odżywcze, ponieważ to one tworzą związki organiczne i pierwiastki tlen I wodór, ponadto tworzą cząsteczki wody. Związki pierwiastków biogennych stanowią 98% masy każdej komórki.

2. Sześć podstawowych pierwiastków chemicznych organizmu żywego

Najważniejsza zdolność wyróżniająca elementów C, H, N, O polega na tym, że tworzą silne wiązania kowalencyjne, a ze wszystkich atomów tworzących wiązania kowalencyjne są najlżejsze. Ponadto węgiel, azot i tlen tworzą wiązania pojedyncze i podwójne, dzięki czemu mogą dawać szeroką gamę związków chemicznych. Atomy węgla są również zdolne do tworzenia potrójnych wiązań zarówno z innymi atomami węgla, jak i atomami azotu - w kwasie cyjanowodorowym wiązanie między węglem i azotem jest potrójne (ryc. 3)

Rysunek 3. Wzór strukturalny cyjanowodoru - kwas cyjanowodorowy

To wyjaśnia różnorodność związków węgla w przyrodzie. Ponadto wiązania walencyjne tworzą wokół atomu węgla czworościan (ryc. 4), dzięki czemu różne typy cząsteczek organicznych mają różne struktury trójwymiarowe.

Ryż. 4. Czworościenny kształt cząsteczki metanu. W środku znajduje się pomarańczowy atom węgla, otoczony czterema niebieskimi atomami wodoru tworzącymi wierzchołki czworościanu.

Tylko węgiel może tworzyć stabilne cząsteczki o różnych konfiguracjach i rozmiarach oraz o szerokiej gamie grup funkcyjnych (rysunek 5).

Rysunek 5. Przykładowe wzory strukturalne różnych związków węgla.

Około 2% masy komórek stanowią następujące pierwiastki: potas, sód, wapń, chlor, magnez, żelazo. Pozostałe pierwiastki chemiczne zawarte są w komórce w znacznie mniejszych ilościach.

Zatem wszystkie pierwiastki chemiczne, zgodnie z ich zawartością w żywym organizmie, są podzielone na trzy duże grupy.

3. Mikro-, makro- i ultramikroelementy w organizmie żywym

Pierwiastkami, których ilość wynosi do 10-2% masy ciała, są m.in makroelementy.

Te elementy, których udział wynosi od 10-2 do 10-6 - mikroelementy.

Ryż. 6. Pierwiastki chemiczne w organizmie żywym

Rosyjski i ukraiński naukowiec V. I. Wernadski udowodnili, że wszystkie organizmy żywe są w stanie pobierać (przyswajać) pierwiastki ze środowiska zewnętrznego i akumulować je (koncentrować) w określonych narządach i tkankach. Na przykład duża liczba pierwiastków śladowych gromadzi się w wątrobie, kościach i tkance mięśniowej.

4. Powinowactwo mikroelementów do poszczególnych narządów i tkanek

Poszczególne elementy wykazują powinowactwo do określonych narządów i tkanek. Na przykład wapń gromadzi się w kościach i zębach. W trzustce jest dużo cynku. W nerkach jest dużo molibdenu. Bar w siatkówce. Jod w tarczycy. W przysadce mózgowej znajduje się dużo manganu, bromu i chromu (patrz tabela „Nagromadzenie pierwiastków chemicznych w narządach wewnętrznych człowieka”).

Do normalnego funkcjonowania procesów życiowych niezbędny jest ścisły stosunek pierwiastków chemicznych w organizmie. W przeciwnym razie dochodzi do ciężkiego zatrucia z powodu niedoboru lub nadmiaru pierwiastków biofilnych.

5. Organizmy selektywnie gromadzące mikroelementy

Niektóre organizmy żywe mogą być wskaźnikami chemicznych warunków środowiska ze względu na to, że selektywnie akumulują określone pierwiastki chemiczne w narządach i tkankach (ryc. 7, 8).

Ryż. 7. Zwierzęta gromadzące w swoich ciałach pewne pierwiastki chemiczne. Od lewej do prawej: płaszczki (wapń i stront), ryzopody (bar i wapń), żółwie (wanad)

Ryż. 8. Rośliny gromadzące w organizmie pewne pierwiastki chemiczne. Od lewej do prawej: wodorosty (jod), jaskier (lit), rzęsa (rad)

6. Substancje tworzące organizmy

Związki chemiczne w organizmach żywych

Pierwiastki chemiczne tworzą substancje nieorganiczne i organiczne (patrz schemat „Substancje tworzące organizmy żywe”).

Substancje nieorganiczne w organizmach: woda i składniki mineralne (jony soli; kationy: potasu, sodu, wapnia i magnezu; aniony: chlor, anion siarczanowy, anion wodorowęglanowy).

Materia organiczna: monomery (monosacharydy, aminokwasy, nukleotydy, kwasy tłuszczowe i lipidy) i polimery (polisacharydy, białka, kwasy nukleinowe).

Spośród substancji nieorganicznych najwięcej zawiera komórka woda(od 40 do 95%), wśród związków organicznych w komórkach zwierzęcych dominują wiewiórki(10-20%), a w komórkach roślinnych - polisacharydy (ściana komórkowa składa się z celulozy, a głównym rezerwowym składnikiem odżywczym roślin jest skrobia).

Przyjrzeliśmy się zatem podstawowym pierwiastkom chemicznym tworzącym organizmy żywe i związkom, jakie mogą one tworzyć (patrz Schemat 1).

Znaczenie składników odżywczych

Rozważmy znaczenie składników odżywczych dla organizmów żywych (ryc. 9).

Element węgiel(węgiel) jest częścią wszystkich substancji organicznych, ich podstawą jest szkielet węglowy. Element tlen(tlen) wchodzi w skład wody i substancji organicznych. Element wodór(wodór) jest również częścią wszystkich substancji organicznych i wody. Azot(azot) wchodzi w skład białek, kwasów nukleinowych i ich monomerów (aminokwasów i nukleotydów). Siarka(siarka) jest częścią aminokwasów zawierających siarkę i działa jako czynnik przenoszący energię. Fosfor wchodzi w skład ATP, nukleotydów i kwasów nukleinowych, sole mineralne fosforu są składnikiem szkliwa zębów, tkanki kostnej i chrzęstnej.

Ekologiczne aspekty działania substancji nieorganicznych

Problematyka ochrony środowiska związana jest przede wszystkim z zapobieganiem zanieczyszczaniu środowiska przez różne czynniki substancje nieorganiczne. Głównymi zanieczyszczeniami są metale ciężkie, które kumulują się w glebie i wodach naturalnych.

Głównymi substancjami zanieczyszczającymi powietrze są tlenki siarki i azotu.

W wyniku szybkiego rozwoju technologii ilość metali wykorzystywanych w produkcji ogromnie wzrosła. Metale dostają się do organizmu człowieka, są wchłaniane do krwi, a następnie gromadzą się w narządach i tkankach: wątroba, nerki, kości i tkanki mięśniowe. Metale są usuwane z organizmu przez skórę, nerki i jelita. Jony metali należące do najbardziej toksycznych (patrz lista „Najbardziej toksyczne jony”, ryc. 10): rtęć, uran, kadm, tal I arsen, powodują ostre, przewlekłe zatrucie.

Liczna jest także grupa metali średnio toksycznych (ryc. 11), do których zalicza się m.in mangan, chrom, osm, stront I antymon. Pierwiastki te mogą powodować przewlekłe zatrucie z dość poważnymi, ale rzadko śmiertelnymi objawami klinicznymi.

Nisko toksyczne metale nie mają zauważalnej selektywności. Aerozole metali o niskiej toksyczności, na przykład metali alkalicznych i metali ziem alkalicznych, mogą powodować zmiany w płucach.

Praca domowa

1. Jakie pierwiastki chemiczne wchodzą w skład organizmów żywych?

2. Na jakie grupy, w zależności od ilości pierwiastka w materii żywej, dzielą się pierwiastki chemiczne?

3. Nazwij pierwiastki organogeniczne i opisz je ogólnie.

4. Jakie pierwiastki chemiczne zaliczamy do makroelementów?

5. Jakie pierwiastki chemiczne zaliczamy do mikroelementów?

6. Jakie pierwiastki chemiczne zaliczamy do ultramikroelementów?

7. Przedyskutuj z przyjaciółmi i rodziną, w jaki sposób właściwości chemiczne pierwiastków chemicznych odnoszą się do ich roli w organizmach żywych.

1. Alchemik.

2. Wikipedia.

3. Alchemik.

4. Portal internetowy Liveinternet. ru.

Bibliografia

1. Kamensky A. A., Kriksunov E. A., Pasechnik V. V. Biologia ogólna 10-11 klasa Drop, 2005.

2. Biologia. klasa 10. Biologia ogólna. Poziom podstawowy / P. V. Izhevsky, O. A. Kornilova, T. E. Loshchilina i inni - wyd. 2, poprawione. - Ventana-Graf, 2010. - 224 s.

3. Belyaev D.K. Biologia 10-11 klas. Biologia ogólna. Podstawowy poziom. - wyd. 11, stereotyp. - M.: Edukacja, 2012. - 304 s.

4. Biologia 11 klasa. Biologia ogólna. Poziom profilu / V. B. Zakharov, S. G. Mamontov, N. I. Sonin i inni - wyd. 5, stereotyp. - Drop, 2010. - 388 s.

5. Agafonova I. B., Zakharova E. T., Sivoglazov V. I. Biologia 10-11 klas. Biologia ogólna. Podstawowy poziom. - wyd. 6, dod. - Drop, 2010. - 384 s.

Tablica Mendelejewa

Elementy chemiczne komórki

W organizmach żywych nie ma ani jednego pierwiastka chemicznego, którego nie znalazłby się w ciałach przyrody nieożywionej (co wskazuje na wspólność przyrody żywej i nieożywionej).
Różne komórki zawierają praktycznie te same pierwiastki chemiczne (co świadczy o jedności natury żywej); a jednocześnie nawet komórki jednego organizmu wielokomórkowego, pełniące różne funkcje, mogą znacznie różnić się od siebie składem chemicznym.
Z ponad 115 obecnie znanych pierwiastków, w komórce znaleziono około 80.

Wszystkie pierwiastki, zgodnie z ich zawartością w organizmach żywych, dzielą się na trzy grupy:

1. makroelementy- których zawartość przekracza 0,001% masy ciała.
   98% masy każdej komórki pochodzi z czterech pierwiastków (czasami nazywanych organogeny): - tlen (O) - 75%, węgiel (C) - 15%, wodór (H) - 8%, azot (N) - 3%. Pierwiastki te stanowią podstawę związków organicznych (a tlen i wodór dodatkowo wchodzą w skład wody, która również znajduje się w komórce). Około 2% masy komórek stanowi kolejne osiem makroelementy: magnez (Mg), sód (Na), wapń (Ca), żelazo (Fe), potas (K), fosfor (P), chlor (Cl), siarka (S);
2. Pozostałe pierwiastki chemiczne zawarte są w komórce w bardzo małych ilościach: mikroelementy- te, których udział wynosi od 0,000001% do 0,001% - bor (B), nikiel (Ni), kobalt (Co), miedź (Cu), molibden (Mb), cynk (Zn) itp.;
3. ultramikroelementy- których zawartość nie przekracza 0,000001% - uran (U), rad (Ra), złoto (Au), rtęć (Hg), ołów (Pb), cez (Cs), selen (Se) itp.

Organizmy żywe są zdolne do akumulacji niektórych pierwiastków chemicznych. Na przykład niektóre glony gromadzą jod, jaskry - lit, rzęsa - rad itp.

Chemikalia komórkowe

Elementy w postaci atomów są częścią cząsteczek nieorganiczny I organiczny połączenia komórkowe.

DO związki nieorganiczne zawierają wodę i sole mineralne.

Związki organiczne są charakterystyczne tylko dla organizmów żywych, natomiast nieorganiczne występują także w przyrodzie nieożywionej.

DO związki organiczne Należą do nich związki węgla o masie cząsteczkowej od 100 do kilkuset tysięcy.
Węgiel jest chemiczną podstawą życia. Może oddziaływać z wieloma atomami i ich grupami, tworząc łańcuchy i pierścienie, które tworzą szkielet cząsteczek organicznych o różnym składzie chemicznym, budowie, długości i kształcie. Tworzą złożone związki chemiczne, różniące się budową i funkcją. Nazywa się te związki organiczne tworzące komórki organizmów żywych polimery biologiczne, Lub biopolimery. Stanowią ponad 97% suchej masy komórki.

Cechy składu chemicznego komórki

1. Co to jest pierwiastek chemiczny?
2. Ile pierwiastków chemicznych jest obecnie znanych?
3. Jakie substancje nazywane są nieorganicznymi?
4. Jakie związki nazywamy organicznymi?
5. Jakie wiązania chemiczne nazywane są kowalencyjnymi?

Około 2% masy ogniwa stanowi osiem pierwiastków: potas, sód, wapń, chlor, magnez, żelazo, fosfor i siarka. Pozostałe pierwiastki chemiczne znajdują się w ogniwie w wyjątkowo małych ilościach.

Treść lekcji notatki z lekcji i ramki pomocnicze prezentacji lekcji metody przyspieszania i technologie interaktywne ćwiczenia zamknięte (wyłącznie do użytku nauczyciela) ocena Ćwiczyć zadania i ćwiczenia, test własny, warsztaty, laboratoria, przypadki stopień trudności zadań: normalny, wysoki, olimpijski praca domowa Ilustracje ilustracje: klipy wideo, audio, fotografie, wykresy, tabele, komiksy, streszczenia multimedialne, porady dla ciekawskich, ściągawki, humor, przypowieści, dowcipy, powiedzonka, krzyżówki, cytaty Dodatki niezależne testy zewnętrzne (ETT), podręczniki, wakacje tematyczne podstawowe i dodatkowe, hasła, artykuły, cechy narodowe, słownik terminów, inne Tylko dla nauczycieli

Shtanko T.Yu. Nr 221-987-502

Temat: Skład chemiczny komórki. Węglowodany, lipidy, ich rola w funkcjonowaniu komórek .

Słowniczek lekcji: monosacharydy, oligosacharydy, polisacharydy, lipidy, woski, fosfolipidy.

Wyniki osobiste: kształtowanie zainteresowań poznawczych i motywów studiowania przyrody żywej. Rozwój umiejętności intelektualnych i zdolności twórczych.

Wyniki meta-przedmiotu: kształtowanie umiejętności porównywania, wyciągania wniosków, rozumowania, formułowania definicji pojęć.

Wyniki przedmiotu: scharakteryzować cechy strukturalne i funkcje węglowodanów i lipidów,ich rola w życiu komórkowym.

UUD: budowanie logicznego łańcucha rozumowań, porównań, korelacji pojęć.

Cel lekcji: zapoznanie studentów z budową, klasyfikacją i funkcjami węglowodanów, różnorodnością i funkcjami lipidów.

Podczas zajęć: sprawdzenie wiedzy

Opisz skład chemiczny komórki.

Dlaczego można powiedzieć, że skład chemiczny komórki jest potwierdzeniem jedności natury żywej oraz wspólnoty przyrody ożywionej i nieożywionej?

Dlaczego uważa się, że węgiel jest chemiczną podstawą życia?

Wybierz prawidłową sekwencję pierwiastków chemicznych w kolejności rosnącej ich koncentracji w komórce:

a) jod-węgiel-siarka; b) żelazo-miedź-potas;

c) fosfor-magnez-cynk; d) fluor-chlor-tlen.

Niedobór jakiego pierwiastka może powodować zmiany w kształcie kończyn u dzieci?

a) żelazo; b) potas; c) magnez; d) wapń.

Opisz budowę cząsteczki wody i jej funkcje w komórce.

Woda jest rozpuszczalnikiem. Polarne cząsteczki wody rozpuszczają polarne cząsteczki innych substancji. Substancje rozpuszczalne w wodzie nazywane sąhydrofilowy , nierozpuszczalne w wodzie– hydrofobowy .

Wysoka pojemność cieplna właściwa. Zerwanie wiązań wodorowych spajających cząsteczki wody wymaga absorpcji dużej ilości energii. Ta właściwość wody zapewnia utrzymanie równowagi cieplnej w organizmie.

Przewodność cieplna.

Woda praktycznie nie ulega kompresji, zapewniając ciśnienie turgorowe.

Spójność i napięcie powierzchniowe. Wiązania wodorowe zapewniają lepkość wody i przyczepność do cząsteczek innych substancji. Pod wpływem sił adhezji na powierzchni wody tworzy się film, który charakteryzuje się napięciem powierzchniowym.

Może znajdować się w trzech stanach.

Gęstość. Po ochłodzeniu ruch cząsteczek wody zwalnia. Liczba wiązań wodorowych staje się maksymalna. Woda ma największą gęstość w temperaturze 4 stopni. Woda zamarzając rozszerza się (potrzebna jest przestrzeń, aby powstały wiązania wodorowe), jej gęstość maleje, więc lód unosi się na powierzchni wody.

Wybierz funkcje wody w klatce:

a) energia d) budownictwo

b) enzymatyczny e) smarujący

c) transport e) termoregulacja

Wybierz tylko właściwości fizyczne wody:

a) zdolność do dysocjacji

b) hydroliza soli

c) gęstość

d) przewodność cieplna

e) przewodność elektryczna

e) donacja elektronów

Ilość wody w komórkach zarodka wynosi 97,55%; osiem miesięcy - 83%; noworodek - 74%; dorosły - 66% (kości - 20%, wątroba - 70%, mózg -86%). Ilość wody jest wprost proporcjonalna do tempa metabolizmu.

Powiedz nam, jak określa się kwasowość lub zasadowość roztworów? (stężenie jonów H)

Jak wyraża się to stężenie? (To stężenie wyraża się za pomocą wartości pH)

Neutralna reakcja pH = 7

Kwaśne pH poniżej 7

Zasadowe pH powyżej 7

Stopień skali pH do 14

Wartość pH w komórkach wynosi 7. Zmiana o 1-2 jednostki jest szkodliwa dla komórki.

W jaki sposób utrzymywana jest stała wartość pH w komórkach (utrzymywana dzięki właściwościom buforującym ich zawartości).

Bufor Roztwór zawierający mieszaninę słabego kwasu i jego rozpuszczalnej soli nazywa się roztworem. Gdy kwasowość (stężenie jonów H) wzrasta, wolne aniony pochodzące z soli łatwo łączą się z wolnymi jonami H i usuwają je z roztworu. Kiedy kwasowość spada, uwalniane są dodatkowe jony H.

Będąc składnikami układów buforowych organizmu, jony decydują o ich właściwościach - zdolności do utrzymania pH na określonym poziomie (zbliżonym do obojętnego), pomimo tego, że w wyniku metabolizmu tworzą się produkty kwaśne i zasadowe.

Powiedz nam, czym jest homeostaza?

Nauka nowego materiału.

Podziel prezentowane substancje na grupy. Wyjaśnij, jaką zasadę podziału zastosowałeś?

Ryboza, hemoglobina, chityna, celuloza, albumina, cholesterol, mureina, glukoza, fibryna, testosteron, skrobia, glikogen, sacharoza

Węglowodany

Lipidy (tłuszcze)

Wiewiórki

ryboza

cholesterolu

hemoglobina

chityna

testosteron

białko

celuloza

fibryna

murein

glukoza

skrobia

glikogen

sacharoza

Dzisiaj porozmawiamy o węglowodanach i lipidach

Ogólny wzór węglowodanów C (HO) Glukoza C H O

Przyjrzyj się zidentyfikowanym węglowodanom i spróbuj podzielić je na 3 grupy. Wyjaśnij, jaką zasadę podziału zastosowałeś?

Monosacharydy

Disacharydy

Polisacharydy

ryboza

sacharoza

chityna

glukoza

celuloza

murein

skrobia

glikogen

Jaka jest różnica? Podaj pojęcie polimeru.

Praca z rysunkami:

(Strona 3-9) Rys.8 Rys.9 Rys.10

Funkcje węglowodanów

Wartości węglowodanów w komórce

Funkcje

Enzymatyczny rozkład cząsteczki węglowodanów uwalnia 17,5 kJ

energia

W nadmiarze węglowodany występują w komórce w postaci skrobi i glikogenu. Zwiększony rozkład węglowodanów następuje podczas kiełkowania nasion, długotrwałego postu i intensywnej pracy mięśni.

przechowywanie

Węglowodany wchodzą w skład ścian komórkowych, tworzą chitynową osłonę stawonogów, zapobiegają wnikaniu bakterii i są uwalniane w przypadku uszkodzenia roślin.

ochronny

Celuloza, chityna, mureina są częścią ścian komórkowych. Chityna tworzy skorupę stawonogów

konstrukcja, plastik

Bierze udział w procesach rozpoznawania komórkowego, odbiera sygnały z otoczenia, będąc częścią glikoprotein

receptor, sygnalizacja

Lipidy to substancje podobne do tłuszczu.

Ich cząsteczki są niepolarne, hydrofobowe i rozpuszczalne w rozpuszczalnikach organicznych.

Ze względu na budowę dzielimy je na proste i złożone.

Proste: obojętne lipidy (tłuszcze), woski, sterole, steroidy.

obojętne lipidy (tłuszcze) składają się z: patrz ryc. 11

Złożone lipidy zawierają składnik nielipidowy. Najważniejsze: fosfolipidy, glikolipidy (w błonach komórkowych)

Funkcje lipidów

Mecz:

Funkcja Opis Nazwa

1) są częścią błon komórkowych A) energii

2) po utlenieniu 1g. Wydziela się 38,9 kJ tłuszczu. B) źródło wody

3) zdeponowane w komórkach roślinnych i zwierzęcych B) regulacyjne

4) podskórna tkanka tłuszczowa chroni narządy przed hipotermią i wstrząsem. D) przechowywanie

5) część lipidów to hormony. D) budowa

6) podczas utleniania 1 g tłuszczu uwalnia się więcej niż 1 g wody. E) działa ochronnie

Zapięcie:

pytania s. 37 nr 1 - 3; s. 39 nr 1 - 4.

D/Z: §9; §10

Biologia. Biologia ogólna. klasa 10. Poziom podstawowy Sivoglazov Władysław Iwanowicz

5. Skład chemiczny komórki

5. Skład chemiczny komórki

Pamiętać!

Co to jest pierwiastek chemiczny?

Jakie pierwiastki chemiczne dominują w skorupie ziemskiej?

Co wiesz o roli pierwiastków chemicznych takich jak jod, wapń, żelazo w życiu organizmów?

Jedną z głównych wspólnych cech organizmów żywych jest jedność ich pierwiastkowego składu chemicznego. Niezależnie od tego, do jakiego królestwa, typu czy klasy należy ta czy inna żywa istota, jej ciało zawiera te same, tak zwane uniwersalne pierwiastki chemiczne. Podobieństwo w składzie chemicznym różnych komórek wskazuje na jedność ich pochodzenia.

Ryż. 8. Muszle okrzemek jednokomórkowych zawierają duże ilości krzemu.

W przyrodzie żywej odkryto około 90 pierwiastków chemicznych, a więc najwięcej znanych dotychczas. Nie ma elementów szczególnych charakterystycznych jedynie dla organizmów żywych i jest to jeden z dowodów na wspólność przyrody żywej i nieożywionej. Jednak zawartość ilościowa niektórych pierwiastków w organizmach żywych i otaczającym je środowisku nieożywionym znacznie się różni. Na przykład krzem w glebie stanowi około 33%, ale w roślinach lądowych tylko 0,15%. Takie różnice wskazują na zdolność organizmów żywych do gromadzenia tylko tych pierwiastków, które są im potrzebne do życia (ryc. 8).

W zależności od ich zawartości wszystkie pierwiastki chemiczne tworzące przyrodę żywą dzielą się na kilka grup.

Makroelementy. Grupa I. Głównymi składnikami wszystkich związków organicznych pełniących funkcje biologiczne są tlen, węgiel, wodór i azot. Zawierają wszystkie węglowodany i lipidy wodór, węgiel I tlen, a skład białek i kwasów nukleinowych, oprócz tych składników, obejmuje azot. Te cztery pierwiastki stanowią 98% masy żywych komórek.

Grupa II. Do grupy makroelementów zalicza się także fosfor, siarkę, potas, magnez, sód, wapń, żelazo i chlor. Te pierwiastki chemiczne są niezbędnymi składnikami wszystkich żywych organizmów. Zawartość każdego z nich w komórce waha się od dziesiątych do setnych procenta całkowitej masy.

Sód potas I chlor zapewniają występowanie i przewodzenie impulsów elektrycznych w tkance nerwowej. Utrzymanie prawidłowego tętna zależy od jego stężenia w organizmie sód potas I wapń. Żelazo uczestniczy w biosyntezie chlorofilu, wchodzi w skład hemoglobiny (białka przenoszącego tlen we krwi) i mioglobiny (białka zaopatrującego mięśnie w tlen). Magnez w komórkach roślinnych wchodzi w skład chlorofilu, natomiast w organizmie zwierzęcym bierze udział w tworzeniu enzymów niezbędnych do prawidłowego funkcjonowania tkanki mięśniowej, nerwowej i kostnej. Często zawierają białka siarka, a wszystkie kwasy nukleinowe zawierają fosfor. Fosfor jest także składnikiem wszelkich struktur membranowych.

Wśród obu grup makroelementów grupowane są tlen, węgiel, wodór, azot, fosfor i siarka biopierwiastki , Lub organogeny , opierając się na fakcie, że stanowią one podstawę większości cząsteczek organicznych (Tabela 1).

Mikroelementy. Istnieje duża grupa pierwiastków chemicznych, które występują w organizmach w bardzo małych stężeniach. Są to aluminium, miedź, mangan, cynk, molibden, kobalt, nikiel, jod, selen, brom, fluor, bor i wiele innych. Udział każdego z nich nie przekracza tysięcznych procenta, a łączny udział tych pierwiastków w masie ogniwa wynosi około 0,02%. Mikroelementy dostają się do roślin i mikroorganizmów z gleby i wody, a zwierzęta do organizmu wraz z pożywieniem, wodą i powietrzem. Rola i funkcje pierwiastków tej grupy w różnych organizmach są bardzo zróżnicowane. Mikroelementy z reguły wchodzą w skład związków biologicznie aktywnych (enzymów, witamin i hormonów), a ich działanie objawia się głównie wpływem na metabolizm.

Tabela 1. Zawartość biopierwiastków w komórce

Kobalt jest częścią witaminy B 12 i bierze udział w syntezie hemoglobiny, jej niedobór prowadzi do anemii. Molibden Jako część enzymów uczestniczy w wiązaniu azotu u bakterii i zapewnia funkcjonowanie aparatu szparkowego u roślin. Miedź jest składnikiem enzymu biorącego udział w syntezie melaniny (barwnika skóry), wpływa na wzrost i rozmnażanie roślin oraz procesy hematopoezy w organizmach zwierzęcych. Jod u wszystkich kręgowców wchodzi w skład hormonu tarczycy – tyroksyny. Bor wpływa na procesy wzrostu roślin; jego niedobór prowadzi do śmierci wierzchołkowych pąków, kwiatów i jajników. Cynk wpływa na wzrost zwierząt i roślin, wchodzi także w skład hormonu trzustki – insuliny. Brak Selena prowadzi do nowotworów u ludzi i zwierząt. Każdy pierwiastek odgrywa swoją specyficzną, bardzo ważną rolę w zapewnieniu funkcji życiowych organizmu.

Z reguły działanie biologiczne danego mikroelementu zależy od obecności innych pierwiastków w organizmie, co oznacza, że ​​każdy żywy organizm jest unikalnym, zrównoważonym układem, którego normalne funkcjonowanie zależy między innymi od prawidłowego stosunku jego komponentów na dowolnym poziomie organizacji. Na przykład, mangan poprawia wchłanianie przez organizm miedź, A fluor wpływa na metabolizm stront.

Odkryto, że niektóre organizmy intensywnie akumulują pewne pierwiastki. Na przykład gromadzi się wiele wodorostów jod, skrzypy – krzem, jaskry – lit i skorupiaki mają wysoką zawartość miedź.

Mikroelementy znajdują szerokie zastosowanie we współczesnym rolnictwie w postaci mikronawozów zwiększających plony oraz jako dodatki paszowe zwiększające produktywność zwierząt. Mikroelementy znajdują także zastosowanie w medycynie.

Ultramikroelementy. Istnieje grupa pierwiastków chemicznych, które występują w organizmach w śladowych, czyli pomijalnie małych stężeniach. Należą do nich złoto, beryl, srebro i inne pierwiastki. Fizjologiczna rola tych składników w organizmach żywych nie została dotychczas ostatecznie ustalona.

Rola czynników zewnętrznych w kształtowaniu składu chemicznego przyrody żywej. O zawartości poszczególnych pierwiastków w organizmie decydują nie tylko cechy danego organizmu, ale także skład środowiska, w którym żyje oraz spożywana przez niego żywność. Historia geologiczna naszej planety i specyfika procesów glebotwórczych doprowadziły do ​​​​powstania obszarów na powierzchni Ziemi, które różnią się między sobą zawartością pierwiastków chemicznych. Ostry niedobór lub odwrotnie nadmiar któregokolwiek pierwiastka chemicznego powoduje, że w takich strefach pojawiają się endemity biogeochemiczne - choroby roślin, zwierząt i ludzi.

W wielu obszarach naszego kraju - na Uralu i Ałtaju, w Primorye i obwodzie rostowskim ilość jodu w glebie i wodzie jest znacznie zmniejszona.

Jeśli dana osoba nie otrzymuje wymaganej ilości jodu z pożywienia, zmniejsza się synteza tyroksyny. Tarczyca, próbując zrekompensować brak hormonu, rozrasta się, co prowadzi do powstania tzw. wola endemicznego. Szczególnie poważne konsekwencje niedoboru jodu występują u dzieci. Zmniejszona ilość tyroksyny prowadzi do gwałtownego opóźnienia w rozwoju psychicznym i fizycznym.

Aby zapobiegać chorobom tarczycy, lekarze zalecają dodawanie soli do żywności specjalną solą wzbogaconą jodkiem potasu, spożywanie dań rybnych i wodorostów.

Prawie 2 tysiące lat temu władca jednej z północno-wschodnich prowincji Chin wydał dekret, w którym zobowiązał wszystkich swoich poddanych do spożywania 2 kg wodorostów rocznie. Od tego czasu mieszkańcy posłusznie przestrzegają starożytnego dekretu i mimo że w okolicy wyraźnie brakuje jodu, ludność nie cierpi na choroby tarczycy.

Przejrzyj pytania i zadania

1. Jakie są podobieństwa między systemami biologicznymi a obiektami nieożywionymi?

2. Wymień biopierwiastki i wyjaśnij ich znaczenie w powstawaniu materii żywej.

3. Co to są mikroelementy? Podaj przykłady i opisz biologiczne znaczenie tych pierwiastków.

4. Jak niedobór któregokolwiek mikroelementu wpłynie na życie komórki i organizmu? Podaj przykłady takich zjawisk.

5. Opowiedz nam o ultramikroelementach. Jaka jest ich zawartość w organizmie? Co wiadomo na temat ich roli w organizmach żywych?

6. Podaj przykłady znanych Ci endemitów biochemicznych. Wyjaśnij przyczyny ich powstania.

7. Zrób diagram ilustrujący pierwiastkowy skład chemiczny organizmów żywych.

Myśleć! Zrób to!

1. Na jakiej zasadzie wszystkie pierwiastki chemiczne tworzące przyrodę żywą dzielą się na makroelementy, mikroelementy i ultramikroelementy? Zaproponuj własną alternatywną klasyfikację pierwiastków chemicznych, opartą na innej zasadzie.

2. Czasami w podręcznikach i podręcznikach zamiast wyrażenia „elementarny skład chemiczny” można znaleźć wyrażenie „elementarny skład chemiczny”. Wyjaśnij, dlaczego to sformułowanie jest błędne.

3. Dowiedz się, czy są jakieś szczególne cechy składu chemicznego wody w okolicy, w której mieszkasz (na przykład nadmiar żelaza lub brak fluoru itp.). Korzystając z dodatkowej literatury i zasobów Internetu, określ, jaki wpływ może to mieć na organizm człowieka.

Pracuj z komputerem

Zapoznaj się z wnioskiem elektronicznym. Przestudiuj materiał i wykonaj zadania.

Powtarzaj i pamiętaj!

Rośliny

Nawozy. Azot niezbędne roślinom do normalnego tworzenia narządów wegetatywnych. Przy dodatkowym zastosowaniu do gleby azotu i nawozów azotowych zwiększa się wzrost pędów nadziemnych. Fosfor wpływa na rozwój i dojrzewanie owoców. Potas wspomaga odpływ substancji organicznych z liści do korzeni, wpływa na przygotowanie rośliny do zimy.

Rośliny pozyskują wszystkie pierwiastki zawarte w solach mineralnych z gleby. Aby uzyskać wysokie plony, konieczne jest utrzymanie żyzności gleby i stosowanie nawozów. We współczesnym rolnictwie stosuje się nawozy organiczne i mineralne, dzięki którym rośliny otrzymują niezbędne składniki odżywcze.

Nawozy organiczne(obornik, torf, próchnica, ptasie odchody itp.) zawierają wszystkie składniki odżywcze potrzebne roślinie. Podczas stosowania nawozów organicznych do gleby przedostają się mikroorganizmy, które mineralizują pozostałości organiczne, zwiększając w ten sposób żyzność gleby. Nawozy należy stosować na długo przed siewem nasion, w okresie jesiennym.

Nawozy mineralne zwykle zawierają te pierwiastki, których brakuje w glebie: azot (azotan sodu i potasu, chlorek amonu, mocznik itp.), potas (chlorek potasu, siarczan potasu), fosfor (superfosforany, fosforyty itp.). Nawozy zawierające azot stosuje się najczęściej wiosną lub wczesnym latem, gdyż są one szybko wymywane z gleby. Nawozy potasowe i fosforowe działają dłużej, dlatego stosuje się je jesienią. Nadmiar nawozów jest dla roślin tak samo szkodliwy jak ich brak.

Z książki Zachowanie wilka (zbiór artykułów) autor Krusziński Leonid Wiktorowicz

Skład populacji i samoregulacja Wynik wieloletnich (ponad 20-letnich) obserwacji populacji wilków na północy. Minnesota, na wyspie. Isle Royale, na terytoriach północno-zachodnich i w parkach narodowych Kanady, a także badanie wilków w warunkach naturalnych we Włoszech i na dużych wybiegach

Z książki Doping w hodowli psów autor Gourmand E.G

11.3. SKŁAD ŻYWNOŚCI Skład żywności musi odpowiadać potrzebom organizmu i jego zdolności do wchłaniania tych składników odżywczych z danego składu. Większość wytycznych żywieniowych (zarówno ludzi, jak i zwierząt) podkreśla potrzebę zbilansowania spożycia i

Z książki Nowa nauka o życiu autor Sheldrake'a Ruperta

4.2. Morfogeneza chemiczna Morfogeneza agregacji zachodzi ze wzrastającą intensywnością w układach nieorganicznych wraz ze spadkiem temperatury: gdy plazma się ochładza, cząstki subatomowe łączą się w atomy; w niższych temperaturach atomy łączą się w

Z książki Najnowsza księga faktów. Tom 1 [Astronomia i astrofizyka. Geografia i inne nauki o Ziemi. Biologia i medycyna] autor

Z książki Mrówka, rodzina, kolonia autor Zacharow Anatolij Aleksandrowicz

SKŁAD RODZINY Użycie terminu „rodzina” w odniesieniu do populacji mrowiska wynika z pochodzenia zbiorowiska mrówek. Społeczności te powstały w wyniku konsekwentnego wzmacniania więzi pomiędzy rodzicami i ich najbliższym potomstwem, a nie z przypadkowego

Z książki Testy biologiczne. 6 klasa autor Benuż Elena

STRUKTURA KOMÓRKOWA ORGANIZMÓW STRUKTURA KOMÓRKI. PRZYRZĄDY DO BADANIA STRUKTURY KOMÓRKI 1. Wybierz jedną najbardziej poprawną odpowiedź Komórka to: A. Najmniejsza cząstka wszystkich żywych istot. Najmniejsza cząstka żywej roślinyB. Część roślinyG. Sztucznie stworzona jednostka dla

Z książki Biologia [Kompletny podręcznik do przygotowania do jednolitego egzaminu państwowego] autor Lerner Georgy Isaakovich

Z książki Ucieczka od samotności autor Panow Jewgienij Nikołajewicz

Komórki kolektywistyczne i komórki samotnicze Ścisła współpraca komórek tworzących organizm wielokomórkowy opiera się na co najmniej dwóch ważnych przyczynach. Po pierwsze, każda pojedyncza komórka sama w sobie jest niezwykle zręczna i wydajna

Z książki Mrówki, kim oni są? autor Marikowski Paweł Iustinowicz

Z książki Najnowsza księga faktów. Tom 1. Astronomia i astrofizyka. Geografia i inne nauki o Ziemi. Biologia i medycyna autor Kondraszow Anatolij Pawłowicz

Jakiego pierwiastka chemicznego jest najwięcej we wszechświecie? Najbardziej powszechnymi pierwiastkami we Wszechświecie są pierwiastki najlżejsze – wodór i hel. Słońce, gwiazdy i gaz międzygwiazdowy składają się z nich w 99 procentach pod względem liczby atomów. Udział wszystkich pozostałych, w tym najwięcej

Z książki Jak życie powstało i rozwinęło się na Ziemi autor Gremyatsky Michaił Antonowicz

V. Skład i budowa ciał żywych Obserwując życie roślin, zwierząt i ludzi, widzimy, że nieustannie zachodzą w nich najróżniejsze zmiany: rosną, rozmnażają się, starzeją się i umierają. W ich wnętrzu stale przemieszczają się różne soki, gazy, żywność itp.

Z książki Problemy postu terapeutycznego. Badania kliniczne i eksperymentalne [wszystkie cztery części!] autor Anokhin Petr Kuzmich

Skład chemiczny tkanek szczura podczas całkowitego głodzenia V.I. DOBRYNINA (Moskwa) Post jako metoda leczenia z powodzeniem sprawdził się w niektórych chorobach psychicznych i somatycznych (3, 7, 10-13). Jego zastosowanie jest szczególnie obiecujące w przypadku chorób metabolicznych i alergicznych

Z książki Hodowla ryb, raków i domowego ptactwa wodnego autor Zadorożna Ludmiła Aleksandrowna

Z książki Aktualny stan biosfery i polityki środowiskowej autor Kolesnik Yu A.

1.2. Charakterystyka i skład biosfery Pojęcie „biosfery” (od greckich bios – życie i sphaira – kula) po raz pierwszy wprowadził do biologii J. Lamarck na początku XIX wieku. Podkreślił, że dzięki nim powstały wszystkie substancje znajdujące się na powierzchni kuli ziemskiej i tworzące jej skorupę