A kémiai elemek biológiai szerepe az élő szervezetekben. A kémiai elemek funkciói az emberi szervezetben

A test elemi összetétele

Által kémiai összetétel A különböző szervezetek sejtjei jelentősen eltérhetnek egymástól, de ugyanazokból az elemekből állnak. A D.I. periódusos rendszerének mintegy 70 eleme. Mengyelejev, de csak 24-nek van fontosságátés folyamatosan megtalálhatók az élő szervezetekben.

Makrotápanyagok - oxigén, szénhidrogén, hidrogén, nitrogén - szerves anyagok molekuláinak részei. A makroelemek közé tartozik mostanában a kálium, nátrium, kalcium, kén, foszfor, magnézium, vas, klór. Tartalmuk a cellában tized és század százalék.

A magnézium a klorofill része; vas - hemoglobin; foszfor - csontszövet, nukleinsavak; kalcium - csontok, kagylóteknősök, kén - a fehérjék összetételében; a kálium-, nátrium- és kloridionok részt vesznek a sejtmembrán potenciáljának megváltoztatásában.

nyomelemek század és ezred százalékos cellában jelennek meg. Ezek a cink, réz, jód, fluor, molibdén, bór stb.

A nyomelemek az enzimek, hormonok, pigmentek részét képezik.

Ultramikroelemek - olyan elemek, amelyek tartalma a cellában nem haladja meg a 0,000001%-ot. Ezek az urán, arany, higany, cézium stb.

A víz és biológiai jelentősége

A víz mennyiségileg a közé tartozik kémiai vegyületek első hely minden sejtben. A sejtek típusától, funkcionális állapotától, a szervezet típusától és jelenlétének körülményeitől függően sejttartalma jelentősen változik.

A csontszövet sejtek legfeljebb 20% vizet tartalmaznak, a zsírszövet - körülbelül 40%, az izomsejtek - 76%, és az embrionális sejtek - több mint 90%.

Megjegyzés 1

Bármely szervezet sejtjeiben a víz mennyisége az életkorral jelentősen csökken.

Innen az a következtetés, hogy minél magasabb a szervezet egészének és az egyes sejteknek külön-külön a funkcionális aktivitása, annál nagyobb a víztartalmuk, és fordítva.

2. megjegyzés

A sejtek létfontosságú tevékenységének előfeltétele a víz jelenléte. Ez a citoplazma fő része, támogatja szerkezetét és a citoplazmát alkotó kolloidok stabilitását.

A víz sejtben betöltött szerepét kémiai és szerkezeti tulajdonságai határozzák meg. Ez mindenekelőtt a molekulák kis méretének, polaritásának és a hidrogénkötések segítségével történő egyesülési képességének köszönhető.

A hidrogénkötések elektronegatív atomokhoz (általában oxigénhez vagy nitrogénhez) kapcsolódó hidrogénatomok részvételével jönnek létre. Ebben az esetben a hidrogénatom olyan nagy pozitív töltést kap, hogy új kötést tud kialakítani egy másik elektronegatív atommal (oxigénnel vagy nitrogénnel). A vízmolekulák is kötődnek egymáshoz, amelyek egyik vége pozitív, a másik negatív töltésű. Az ilyen molekulát ún dipól. Az egyik vízmolekula elektronegatívabb oxigénatomja egy másik molekula pozitív töltésű hidrogénatomjához vonzódik, így hidrogénkötés jön létre.

Tekintettel arra, hogy a vízmolekulák polárisak és képesek hidrogénkötések kialakítására, a víz tökéletes oldószere a poláris anyagoknak, amelyek ún. hidrofil. Ezek ionos természetű vegyületek, amelyekben a töltött részecskék (ionok) vízben disszociálnak (kiválnak), amikor egy anyag (só) feloldódik. Ugyanilyen képességgel rendelkeznek egyes nemionos vegyületek, amelyek molekulájában töltött (poláris) csoportok vannak (cukrokban, aminosavakban, egyszerű alkoholokban, ezek OH csoportok). A nem poláris molekulákból (lipidekből) álló anyagok vízben gyakorlatilag oldhatatlanok, azaz hidrofóbok.

Amikor egy anyag oldatba kerül, szerkezeti részecskéi (molekulái vagy ionjai) szabadabban mozognak, és ennek megfelelően az anyag reakcióképessége nő. Ennek köszönhetően a víz a fő közeg, ahol a legtöbb a kémiai reakciók. Ezenkívül minden redoxreakció és hidrolízis reakció a víz közvetlen részvételével megy végbe.

A víznek van a legnagyobb fajlagos hőkapacitása az összes ismert anyag közül. Ez azt jelenti, hogy a hőenergia jelentős növekedésével a víz hőmérséklete viszonylag kis mértékben emelkedik. Ez annak köszönhető, hogy ezt az energiát jelentős mennyiségben használják fel a hidrogénkötések megszakítására, amelyek korlátozzák a vízmolekulák mobilitását.

A víz nagy hőkapacitásának köszönhetően védi a növényi és állati szöveteket az erős és gyors hőmérséklet-emelkedéstől, a magas párolgási hő pedig a testhőmérséklet megbízható stabilizálásának alapja. A víz elpárologtatásához jelentős mennyiségű energia szükséges annak a ténynek köszönhető, hogy molekulái között hidrogénkötések léteznek. Ez az energia onnan származik környezet Ezért a párolgást lehűlés kíséri. Ez a folyamat izzadáskor, kutyánál hőzihálás esetén figyelhető meg, a növények átszellőző szerveinek hűtési folyamatában is fontos szerepet játszik, különösen sivatagi körülmények között, illetve száraz sztyeppék körülményei között, más vidékeken aszályos időszakokban.

A víznek magas a hővezető képessége is, ami biztosítja a hő egyenletes eloszlását az egész testben. Így nem áll fenn a helyi „forró pontok” veszélye, amelyek károsíthatják a sejtelemeket. Olyan magas fajlagos hőés a folyadék magas hővezető képessége ideális közeggé teszi a vizet a test optimális hőkezelésének fenntartásához.

A víz nagy felületi feszültséggel rendelkezik. Ez az ingatlan nagyon fontos adszorpciós folyamatok, oldatok mozgása a szöveteken keresztül (vérkeringés, felfelé és lefelé mozgás a növényen keresztül stb.).

A vizet oxigén- és hidrogénforrásként használják, amelyek a fotoszintézis könnyű fázisában szabadulnak fel.

A víz fontos élettani tulajdonságai közé tartozik a gázok ($O_2$, $CO_2$ stb.) oldó képessége. Ezenkívül a víz, mint oldószer részt vesz az ozmózis folyamatában, amely fontos szerepet játszik a sejtek és a szervezet életében.

A szénhidrogén tulajdonságai és biológiai szerepe

Ha a vizet nem vesszük figyelembe, akkor azt mondhatjuk, hogy a sejtmolekulák nagy része szénhidrogénekhez, úgynevezett szerves vegyületekhez tartozik.

3. megjegyzés

Kémiai alapja a szénhidrogén, amely egyedülálló kémiai képességekkel rendelkezik az élethez.

Kis méretük és jelenlétük miatt külső burok négy elektron, egy szénhidrogén atom négy erős kovalens kötést tud kialakítani más atomokkal.

A legfontosabb az, hogy a szénhidrogén atomok képesek kapcsolódni egymáshoz, láncokat, gyűrűket és végül nagy és összetett szerves molekulák vázát alkotva.

Ezenkívül a szénhidrogén könnyen képződik kovalens kötések egyéb biogén elemekkel (általában $H, Mg, P, O, S$). Ez magyarázza a csillagászati ​​mennyiségű különféle szerves vegyület létezését, amelyek biztosítják az élő szervezetek létezését minden megnyilvánulásában. Sokféleségük a molekulák szerkezetében és méretében nyilvánul meg, azok kémiai tulajdonságok, a szénváz telítettségi foka és eltérő formában molekulák, amelyet az intramolekuláris kötések szögei határoznak meg.

Biopolimerek

Ezek nagy molekulatömegűek (molekulatömeg 103-109) szerves vegyületek, amelynek makromolekuláit alkotják egy nagy szám ismétlődő linkek – monomerek.

A biopolimerek fehérjék, nukleinsavak, poliszacharidok és származékaik (keményítő, glikogén, cellulóz, hemicellulóz, pektin, kitin stb.). A monomerek aminosavak, nukleotidok és monoszacharidok.

Megjegyzés 4

A sejt száraz tömegének mintegy 90%-át biopolimerek teszik ki: a növényekben a poliszacharidok, míg az állatokban a fehérjék vannak túlsúlyban.

1. példa

Egy baktériumsejtben körülbelül 3 ezerféle fehérje és 1 ezer nukleinsav található, az emberben pedig 5 millióra becsülik a fehérjék számát.

A biopolimerek nemcsak az élő szervezetek szerkezeti alapját képezik, hanem az életfolyamatokban is vezető szerepet töltenek be.

A biopolimerek szerkezeti alapja lineáris (fehérjék, nukleinsavak, cellulóz) vagy elágazó (glikogén) láncok.

És a nukleinsavak, az immunreakciók, a metabolikus reakciók - és a biopolimer komplexek képződése és a biopolimerek egyéb tulajdonságai miatt valósulnak meg.

Ma már sok mindent felfedeztek és tiszta formájában izoláltak kémiai elemek periódusos táblázatok, és egyötöde minden élő szervezetben megtalálható. A téglához hasonlóan ezek a szerves és szervetlen anyagok fő összetevői.

Milyen kémiai elemek részei a sejtnek, mely anyagok biológiája alapján ítélhető meg jelenlétük a szervezetben - mindezt a cikk későbbi részében fogjuk megvizsgálni.

Mi a kémiai összetétel állandósága

A test stabilitásának megőrzése érdekében minden sejtnek állandó szinten kell tartania az egyes összetevők koncentrációját. Ezt a szintet a fajok, élőhelyek, környezeti tényezők határozzák meg.

Annak a kérdésnek a megválaszolásához, hogy mely kémiai elemek képezik a sejt részét, világosan meg kell értenünk, hogy bármely anyag tartalmazza a periódusos rendszer bármely összetevőjét.

Néha kérdéses egy sejt egy-egy elem tartalmának körülbelül század- és ezred százaléka, ugyanakkor a nevezett szám legalább ezredrészes változása már súlyos következményekkel járhat a szervezetre nézve.

Az emberi sejtben található 118 kémiai elemből legalább 24-nek kell lennie. Nincsenek olyan összetevők, amelyek egy élő szervezetben megtalálhatóak lennének, de nem lennének részei a természet élettelen tárgyainak. Ez a tény megerősíti az élő és az élettelen élőlények szoros kapcsolatát az ökoszisztémában.

A sejtet alkotó különféle elemek szerepe

Tehát melyek azok a kémiai elemek, amelyek egy sejtet alkotnak? Meg kell jegyezni, hogy szerepük a szervezet életében közvetlenül függ az előfordulás gyakoriságától és a citoplazmában való koncentrációjuktól. Azonban annak ellenére különböző tartalom elemek a cellában, mindegyiknek egyformán nagy a jelentősége. Bármelyik hiánya káros hatással lehet a szervezetre, kikapcsolja az anyagcsere legfontosabb biokémiai reakcióit.

Felsoroljuk, hogy mely kémiai elemek képezik az emberi sejt részét, három fő típust kell megemlítenünk, amelyeket az alábbiakban tárgyalunk:

A sejt fő biogén elemei

Nem meglepő, hogy az O, C, H, N elemek biogének, mert ezek alkotják az összes szerves és sok szervetlen anyagot. Lehetetlen elképzelni fehérjéket, zsírokat, szénhidrátokat vagy nukleinsavakat ezek nélkül a szervezet számára nélkülözhetetlen összetevők nélkül.

Ezeknek az elemeknek a funkciója határozta meg magas tartalmukat a szervezetben. Ezek együttesen a teljes száraz testtömeg 98%-át teszik ki. Hogyan nyilvánulhat még meg ezen enzimek aktivitása?

1. Oxigén. Tartalma a sejtben a teljes száraz tömeg körülbelül 62%-a. Funkciók: szerves és szervetlen anyagok felépítése, részvétel a légzési láncban;
2. Szén. Tartalma eléri a 20%-ot. Fő funkció: mindenben benne van;
3. Hidrogén. Koncentrációja 10%-os értéket vesz fel. Ez az elem amellett, hogy szerves anyag és víz összetevője, részt vesz az energiaátalakításokban is;
4. Nitrogén. Az összeg nem haladja meg a 3-5%-ot. Fő szerepe az aminosavak, nukleinsavak, ATP, számos vitamin, hemoglobin, hemocianin, klorofill képződése.

Ezek azok a kémiai elemek, amelyek a sejtet alkotják, és a normális élethez szükséges anyagok többségét alkotják.

A makrotápanyagok jelentősége

A makrotápanyagok abban is segítenek meghatározni, hogy mely kémiai elemek képezik a sejt részét. A biológia tantárgyból kiderül, hogy a száraz tömeg 2%-át a főbbeken kívül a periódusos rendszer egyéb komponensei teszik ki. A makrotápanyagok közé tartoznak azok, amelyek tartalma nem alacsonyabb, mint 0,01%. Főbb funkcióikat táblázat formájában mutatjuk be.

Kalcium (Ca)		Felelős az izomrostok összehúzódásáért, a pektin, a csontok és a fogak része. Fokozza a véralvadást.
Foszfor (P)		Része a legfontosabb energiaforrásnak - az ATP-nek.
		Részt vesz a diszulfid hidak kialakításában a fehérje tercier szerkezetbe való feltekeredése során. Tartalmazza a cisztein és a metionin, valamint néhány vitamin összetételét.
		A káliumionok részt vesznek a sejtekben, és a membránpotenciálra is hatással vannak.
		Fő anion a szervezetben
Nátrium (Na)		Az azonos folyamatokban részt vevő kálium analógja.
Magnézium (Mg)		A magnéziumionok a folyamat szabályozói A klorofill molekula közepén egy magnézium atom is található.
		Részt vesz az elektronok szállításában a légzés és a fotoszintézis ETC-jén keresztül, a mioglobin, a hemoglobin és számos enzim szerkezeti láncszeme.

Reméljük, hogy a fentiek alapján könnyen megállapítható, hogy mely kémiai elemek képezik a sejt részét és melyek makroelemek.

nyomelemek

Vannak a sejtnek olyan összetevői is, amelyek nélkül a szervezet nem tud normálisan működni, de ezek tartalmuk mindig kevesebb, mint 0,01%. Határozzuk meg, hogy mely kémiai elemek tartoznak a sejthez és a mikroelemek csoportjába.

		A DNS- és RNS-polimeráz enzimek, valamint számos hormon (például inzulin) része.
		Részt vesz a fotoszintézis folyamataiban, a hemocianin és egyes enzimek szintézisében.
		A pajzsmirigy T3 és T4 hormonjainak szerkezeti összetevője
Mangán (Mn)	kevesebb, mint 0,001	Enzimekben, csontokban szerepel. Részt vesz a baktériumok nitrogénmegkötésében
	kevesebb, mint 0,001	Befolyásolja a növény növekedési folyamatát.
		A csontok és a fogzománc része.

Szerves és szervetlen anyagok

Ezeken kívül milyen kémiai elemek szerepelnek még a sejt összetételében? A válaszokat egyszerűen a szervezetben található legtöbb anyag szerkezetének tanulmányozásával lehet megtalálni. Közülük szerves és szervetlen eredetű molekulákat különböztetnek meg, és ezeknek a csoportoknak mindegyike fix elemkészlettel rendelkezik.

A szerves anyagok fő osztályai a fehérjék, nukleinsavak, zsírok és szénhidrátok. Teljes egészében a fő biogén elemekből épülnek fel: a molekula vázát mindig szén alkotja, a hidrogén, oxigén és nitrogén pedig a gyökök részét képezi. Az állatokban a fehérjék a domináns osztály, a növényekben a poliszacharidok.

A szervetlen anyagok mind ásványi sók és természetesen víz. A sejtben található összes szervetlen anyag közül a legtöbb a H 2 O, amelyben a többi anyag feloldódik.

A fentiek mindegyike segít meghatározni, hogy mely kémiai elemek képezik a sejt részét, és ezek szervezetben betöltött funkciói nem maradnak többé rejtélyek az Ön számára.

NÁL NÉL modern körülmények között a kémia tanításának egyik legsürgetőbb problémája a tantárgyi ismeretek gyakorlati orientációjának biztosítása. Ez azt jelenti, hogy tisztázni kell a vizsgált elméleti álláspontok és az életgyakorlat közötti szoros kapcsolatot, bemutatni a kémiai ismeretek alkalmazott jellegét. A diákok izgatottan tanulják a kémiát. A tanulók kognitív érdeklődésének fenntartása érdekében meg kell őket győzni a kémiai ismeretek hatékonyságáról, személyes igényt kell kialakítani a tananyag elsajátítására.

A lecke célja: szélesítse a tanulók látókörét és növelje a tantárgy tanulmányozása iránti kognitív érdeklődést, világnézeti fogalmakat alakítson ki a természet megismerhetőségéről. Ezt a leckét a 8. osztályban javasoljuk megtartani a periódusos rendszer kémiai elemeinek tanulmányozása után, amikor a gyerekeknek már van fogalmuk sokszínűségükről.

AZ ÓRÁK ALATT

Tanár:

A természetben nincs más
Se itt, se ott, a világűr mélyén:
Minden - a kis homokszemektől a bolygókig -
Egyedi elemekből áll.
Mint egy képlet, mint egy munkarend,
A Mengyelejev-rendszer felépítése szigorú.
A világ körülötted él
Lépjen be, lélegezzen be, érintse meg a kezével.

Az óra egy színházi jelenettel kezdődik: „Ki a legfontosabb a táblázatban?” (cm. 1. függelék).

Tanár: Az emberi test 81 kémiai elemet tartalmaz a természetben található 92 elemből. Az emberi test összetett kémiai laboratórium. Nehéz elképzelni, hogy mindennapi közérzetünk, hangulatunk, sőt étvágyunk is múlhat az ásványi anyagokon. Ezek nélkül a vitaminok hiábavalóak, a fehérjék, zsírok és szénhidrátok szintézise, ​​lebontása lehetetlen.

A tanulók asztalain „A kémiai elemek biológiai szerepe” táblázatok találhatók (lásd. 2. melléklet). Szánjon időt arra, hogy megismerje őt. A tanár a tanulókkal együtt kérdéseket felteve elemzi a táblázatot.

Tanár: Az élet alapja az első három periódus hat eleme (H, C, N, O, P, S), amelyek az élőanyag tömegének 98%-át teszik ki (a periódusos rendszer többi eleme nem több, mint 2%).
A biogén elemek három fő tulajdonsága (H, C, N, O, P, S):

• kis méretű atomok
• kis relatív atomtömeg,
• erős kovalens kötések kialakításának képessége.

A tanulók szövegeket kapnak (lásd. 3. melléklet). Feladat: figyelmesen olvassa el a szöveget; kiemeli az élethez szükséges és az élő szervezetekre veszélyes elemeket; keresse meg őket a Periodikus rendszerben, és magyarázza el szerepüket.
A feladat elvégzése után több tanuló különböző szövegeket elemz.

Tanár: A természetes környezetben lévő elemek-analógok versengenek, és az élő szervezetekben felcserélhetők, negatívan befolyásolva őket.
Az állatok és az emberek szervezetében a nátrium és a kálium lítiummal való helyettesítése idegrendszeri zavarokat okoz, mivel ebben az esetben a sejtek nem vezetnek idegimpulzust. Az ilyen rendellenességek skizofréniához vezetnek.
A tallium, a kálium biológiai versenytársa, helyettesíti a sejtfalban, hatással van a központi és perifériás idegrendszerre, a gyomor-bélrendszerre és a vesére.
A szelén helyettesítheti a ként a fehérjékben. Ez az egyetlen elem, amely magas koncentrációban a növényekben hirtelen halált okozhat az állatokban és az emberekben, akik megeszik.
A kalciumot, ha hiányzik a talajban, a szervezetben stroncium helyettesíti, ami fokozatosan megzavarja a csontváz normál szerkezetét. Különösen veszélyes a kalcium stroncium-90-nel való helyettesítése, amely hatalmas mennyiségben halmozódik fel nukleáris robbanások helyén (nukleáris fegyverek tesztelésekor) vagy atomerőművek balesetei során. Ez a radionuklid elpusztítja a csontvelőt.
A kadmium versenyez a cinkkel. Ez az elem csökkenti az emésztőenzimek aktivitását, megzavarja a glikogén képződését a májban, csontváz deformációt okoz, gátolja a csontnövekedést, emellett súlyos fájdalmat okoz a derék- és lábizmokban, a csontok törékenységét (például köhögéskor bordák törését) . További negatív következmények a tüdő- és végbélrák, a hasnyálmirigy diszfunkciója. Vesekárosodás, csökkent vas-, kalcium-, foszforszint a vérben. Ez az elem gátolja az öntisztulási folyamatokat a vízi és szárazföldi növényekben (például a kadmium 20-30-szoros növekedését figyelik meg a dohánylevelekben).
A halogének nagyon könnyen felcserélhetők a szervezetben. A környezetben lévő fluortöbblet (fluorozott víz, a talaj fluorvegyületekkel való szennyeződése egy alumíniumgyártó üzem környékén és egyéb okok) megakadályozza, hogy a jód bejusson az emberi szervezetbe. Ennek eredményeként pajzsmirigy betegség endokrin rendszeráltalában.

Előre elkészített hallgatói üzenetek.

1. tanuló:

A középkori alkimisták az aranyat a tökéletességnek, a többi fémet pedig a teremtés során elkövetett hibának tartották, és mint tudják, nagy erőfeszítéseket tettek ennek a hibának a kiküszöbölésére. Az arany orvosi gyakorlatba való bevezetésének gondolata Paracelsus nevéhez fűződik, aki azt hirdette, hogy a kémia célja nem az összes fém arannyá alakítása, hanem a gyógyszerek elkészítése. Az aranyból és vegyületeiből készült gyógyszereket számos betegség kezelésére próbálták ki. Leprával, lupusszal és tuberkulózissal kezelték őket. Aranyérzékenyeknél a vér összetételének megsértését, a vesék, a máj reakcióit, befolyásolhatja a hangulatot, a fogak, a haj növekedését. Az arany biztosítja az idegrendszer működését. A kukoricában található. Az erek erőssége pedig a germániumtól függ. Az egyetlen germániumot tartalmazó élelmiszertermék a fokhagyma.

2. tanuló:

NÁL NÉL emberi test a legnagyobb mennyiségű réz az agyban és a májban található, és ez a körülmény önmagában is jelzi annak fontosságát az életben. Megállapították, hogy fájdalom esetén a réz koncentrációja a vérben és a cerebrospinális folyadékban nő. Szíriában és Egyiptomban az újszülöttek rézkarkötőt viselnek az angolkór és az epilepszia megelőzésére.

3. tanuló:

ALUMÍNIUM

Az alumínium edényeket a szegények edényeinek nevezik, mivel ez a fém hozzájárul a szenilis érelmeszesedés kialakulásához. Az ilyen ételekben való főzés során az alumínium részben bejut a szervezetbe, ahol felhalmozódik.

4. tanuló:

• Milyen elem található az almában? (Vas.)
• Mi a biológiai szerepe? (A szervezet 3 g vasat tartalmaz, ebből 2 g a vérben van. A vas a hemoglobin része. A vas hiánya fejfájás, gyors fáradtság.)

Ezután a hallgatók laboratóriumi kísérletet végeznek, melynek célja, hogy kísérletileg igazolják bizonyos fémek sóinak fehérjére gyakorolt ​​hatását. Összekeverik a fehérjét lúg- és réz-szulfát oldatokkal, és megfigyelik a lila csapadék kiválását. Következtetést vonjon le a fehérje pusztulásáról.

5. tanuló:

Az ember is természet.
Ő is naplemente és napkelte.
És négy évszaka van.
És egy különleges mozdulat a zenében.

És egy különleges színszentség,
Most kegyetlenséggel, most jó tűzzel.
Az ember tél. Vagy nyáron.
Vagy ősz. Mennydörgéssel és esővel.

Minden benne van – mérföldek és idő.
Az atomviharoktól pedig vak volt.
Az ember egyszerre talaj és mag.
És a gaz a mező közepén. És kenyér.

És milyen az időjárás benne?
Mennyi a magány? Találkozók?
Az ember is természet...
Vigyázzunk tehát a természetre!

(S. Ostrovoj)

A leckében szerzett ismeretek megszilárdítása érdekében a „Mosoly” tesztet hajtják végre (lásd. 4. függelék).
Ezután javasolt a „Kémiai kaleidoszkóp” keresztrejtvény kitöltése (lásd. 5. melléklet).
A tanár összegzi az órát, megjegyzi a legaktívabb tanulókat.

6. tanuló:

Változás, változás!
Zömik a hívás.
Végre kész
Unalmas lecke!

A ként húzva a copfánál fogva,
Magnézium futott el mellette.
A jód elpárolgott az osztályteremből
Mintha meg sem történt volna.

A fluor véletlenül lángra lobbant,
A klór megette valaki más könyvét.
Szén hirtelen hidrogénnel
Sikerült láthatatlanná válnom.

Kálium, bróm harcol a sarokban:
Nem osztoznak egy elektronon.
Oxigén - szemtelen a bórral
A múlt lóháton vágtatott.

Használt könyvek:

1. O.V. Baidalina A kémiai ismeretek alkalmazott oldaláról. „Kémia az iskolában” 2005. 5. sz
2. Kémia és ökológia az iskolai tanfolyamon. „Szeptember elseje” 2005. 14. sz
3. I. N. Pimenova, A. V. Pimenov„Előadások általános biológia”, tankönyv, Szaratov, JSC „Lyceum” Kiadó, 2003
4. A kémiáról versben, Ki a legfontosabb a táblázatban? „Szeptember elseje”, 2005. 15. sz
5. Fémek az emberi szervezetben.„Kémia az iskolában”, 2005. 6. szám
6. Keresztrejtvény "Vegyi kaleidoszkóp". „Szeptember elseje”, 2005. 1 4. sz
7. – Kémia órára megyek. A könyv a tanárnak. M. „Szeptember elseje”, 2002, 12. o.

A kémiai elemek biológiai szerepe az élő szervezetekben

1. Makro- és mikroelemek a környezetben és az emberi szervezetben

A kémiai elemek biológiai szerepe az emberi szervezetben rendkívül változatos.

A makrotápanyagok fő funkciója a szövetek felépítése, az állandó ozmotikus nyomás, az ionos és sav-bázis összetétel fenntartása.

A nyomelemek enzimek, hormonok, vitaminok, biológiailag aktív anyagok, mint komplexképzők vagy aktivátorok részét képezik, részt vesznek az anyagcserében, a szaporodási folyamatokban, a szöveti légzésben és a mérgező anyagok semlegesítésében. A nyomelemek aktívan befolyásolják a vérképzés folyamatait, az oxidációt - a helyreállítást, az erek és a szövetek permeabilitását. A makro- és mikroelemek - kalcium, foszfor, fluor, jód, alumínium, szilícium - meghatározzák a csont- és fogszövetek kialakulását.

Bizonyítékok vannak arra, hogy az emberi test egyes elemeinek tartalma az életkorral változik. Tehát az idős kor előrehaladtával növekszik a kadmium tartalma a vesékben és a molibdén tartalma a májban. A maximális cinktartalom a pubertás alatt figyelhető meg, majd csökken, és idős korban eléri a minimumot. Más nyomelemek, például vanádium és króm tartalma is csökken az életkorral.

Számos olyan betegséget azonosítottak, amely a különféle nyomelemek hiányával vagy túlzott felhalmozódásával jár. A fluorhiány fogszuvasodást, jódhiányt - endemikus golyvát, többlet molibdént - endemikus köszvényt okoz. Az ilyen mintázatok összefüggenek azzal a ténnyel, hogy az emberi szervezetben fennmarad a biogén elemek optimális koncentrációjának egyensúlya - a kémiai homeosztázis. Ennek az egyensúlynak az elem hiánya vagy többlete miatti megsértése különféle betegségekhez vezethet.

A hat fő makroelemen - szerves anyagokon - szén, hidrogén, nitrogén, oxigén, kén és foszfor, amelyek szénhidrátokat, zsírokat, fehérjéket és nukleinsavakat alkotnak, a "szervetlen" makroelemek is szükségesek a normál emberi és állati táplálkozáshoz - kalcium, klór. , magnézium, kálium, nátrium - és nyomelemek - réz, fluor, jód, vas, molibdén, cink, valamint esetleg (állatok számára bevált) szelén, arzén, króm, nikkel, szilícium, ón, vanádium.

Az olyan elemek hiánya az étrendben, mint a vas, réz, fluor, cink, jód, kalcium, foszfor, magnézium és mások, komoly következmények az emberi egészség érdekében.

Nem szabad azonban elfelejteni, hogy nemcsak a biogén elemek hiánya, hanem túlzott mennyisége is káros a szervezetre, mivel ez megzavarja a kémiai homeosztázist. Például a túlzott mangán táplálékkal történő bevitelével a plazmában nő a réz szintje (a Mn és a réz szinergizmusa), a vesékben pedig csökken (antagonizmus). A molibdéntartalom növelése az élelmiszerekben a réz mennyiségének növekedéséhez vezet a májban. Az élelmiszerekben lévő cinktöbblet gátolja a vastartalmú enzimek aktivitását (a Zn és a Fe antagonizmusa).

Az elhanyagolható mennyiségben létfontosságú ásványi komponensek nagyobb koncentrációban mérgezővé válnak.

Számos elem (ezüst, higany, ólom, kadmium stb.) mérgezőnek minősül, mivel már nyomokban a szervezetbe jutásuk súlyos kóros jelenségekhez vezet. kémiai mechanizmus Egyes nyomelemek toxikus hatásait az alábbiakban tárgyaljuk.

A biogén elemeket széles körben használják mezőgazdaság. Kis mennyiségű mikroelem - bór, réz, mangán, cink, kobalt, molibdén - talajba juttatása drámaian megnöveli számos növény terméshozamát. Kiderült, hogy a mikroelemek az enzimek aktivitásának növelésével a növényekben hozzájárulnak a fehérjék, vitaminok, nukleinsavak, cukrok és keményítő szintéziséhez. A kémiai elemek egy része pozitív hatással van a fotoszintézisre, felgyorsítja a növények növekedését, fejlődését, a magok érését. Nyomelemeket adnak az állatok takarmányához, hogy növeljék azok termelékenységét.

Különféle elemeket és vegyületeiket széles körben használják gyógyszerként.

Így a kémiai elemek biológiai szerepének vizsgálata, ezen elemek és más biológiailag aktív anyagok - enzimek, hormonok, vitaminok - cseréje közötti kapcsolat tisztázása hozzájárul új gyógyszerek létrehozásához és a optimális módok adagolásukat terápiás és profilaktikus célokra egyaránt.

Az elemek tulajdonságainak és különösen biológiai szerepének vizsgálatának alapja az időszakos törvény DI. Mengyelejev. Fizikai-kémiai jellemzők, és ebből következően fiziológiai és patológiai szerepüket ezen elemek elhelyezkedése határozza meg periodikus rendszer DI. Mengyelejev.

Általános szabály, hogy az atommag töltésének növekedésével e csoport elemeinek toxicitása növekszik, és tartalmuk a szervezetben csökken. A tartalom csökkenése nyilvánvalóan abból adódik, hogy a nagy atomi és ionsugarak, a nagy magtöltés, az elektronikai konfigurációk bonyolultsága és a vegyületek alacsony oldhatósága miatt sok hosszú ideig tartó elemet rosszul abszorbeálnak az élő szervezetek. A test jelentős mennyiségű könnyű elemet tartalmaz.

A makroelemek közé tartoznak az első (hidrogén), harmadik (nátrium, magnézium) és negyedik (kálium, kalcium) periódus s-elemei, valamint a második (szén, nitrogén, oxigén) és a harmadik (foszfor, kén) p-elemei. klór) időszakok. Mindegyik létfontosságú. Az első három periódus fennmaradó s- és p-elemeinek többsége (Li, B, Al, F) fiziológiailag aktív, a nagy periódusú s- és p-elemek (n>4) ritkán működnek nélkülözhetetlenül. Kivételt képeznek az s-elemek - kálium, kalcium, jód. Fiziológiailag aktívak közé tartozik néhány s- és p-elem a negyedik és ötödik periódusban - stroncium, arzén, szelén, bróm.

A d-elemek közül elsősorban a negyedik időszak elemei a létfontosságúak: mangán, vas, cink, réz, kobalt. A közelmúltban megállapítást nyert, hogy a korszak néhány további d-elemének élettani szerepe is kétségtelen: a titán, a króm, a vanádium.

Az ötödik és hatodik periódus d-elemei, a molibdén kivételével, nem mutatnak kifejezett pozitív élettani aktivitást. A molibdén viszont számos redox enzim (például xantin-oxid, aldehid-oxidáz) része, és fontos szerepet játszik a biokémiai folyamatok lefolyásában.

2. A nehézfémek élő szervezetekre gyakorolt ​​toxicitásának általános szempontjai

A természeti környezet állapotának felmérésével kapcsolatos problémák átfogó vizsgálata azt mutatja, hogy a változó ökológiai rendszerekben nagyon nehéz egyértelmű határvonalat húzni a természetes és az antropogén tényezők között. Az elmúlt évtizedek meggyőztek bennünket erről. hogy az ember természetre gyakorolt ​​hatása nemcsak közvetlen, könnyen azonosítható károkat okoz, hanem számos új, gyakran rejtett folyamatot is előidéz, amelyek átalakítják vagy tönkreteszik a környezetet. A bioszférában zajló természetes és antropogén folyamatok összetett kapcsolatban és egymásra utaltságban állnak. Tehát a mérgező anyagok képződéséhez vezető kémiai átalakulások lefolyását befolyásolja az éghajlat, a talajtakaró állapota, a víz, a levegő, a radioaktivitás szintje stb. A jelenlegi körülmények között az ökoszisztémák kémiai szennyeződési folyamatainak tanulmányozása során felmerül a természetes megtalálás problémája, elsősorban az természetes tényezők, bizonyos kémiai elemek vagy vegyületek tartalomszintje. Ennek a problémának a megoldása csak a bioszféra összetevőinek állapotának, a bennük lévő különféle anyagok tartalmának szisztematikus, hosszú távú megfigyelései alapján, azaz környezeti monitoring alapján lehetséges.

A nehézfémekkel való környezetszennyezés közvetlenül összefügg a szupertoxikus anyagok ökológiai és analitikai monitorozásával, mivel ezek közül sok már nyomokban is magas toxicitást mutat, és képes koncentrálódni az élő szervezetekben.

A nehézfémekkel történő környezetszennyezés fő forrásai természetes (természetes) és mesterséges (antropogén) forrásokra oszthatók. Természetes a vulkánkitörés, a porviharok, az erdő- és sztyeppetüzek, tengeri sók a szél, a növényzet stb. felfújja. A természetes szennyezési források szisztematikusak, egységesek vagy rövid távú spontánok, és általában csekély hatással vannak általános szinten környezetszennyezés. A természet nehézfémekkel történő szennyezésének fő és legveszélyesebb forrásai antropogén eredetűek.

A fémek kémiájának és bioszférában zajló biokémiai ciklusainak tanulmányozása során feltárul kettős szerepük, amelyet a fiziológiában játszanak: egyrészt a legtöbb fém szükséges a normális életfolyamathoz; másrészt megemelt koncentrációban nagy toxicitást mutatnak, vagyis van rossz hatás az élő szervezetek állapotáról és tevékenységéről. Az elemek szükséges és toxikus koncentrációja közötti határ nagyon homályos, ami megnehezíti a környezetre gyakorolt ​​hatásuk megbízható felmérését. Az, hogy egyes fémek milyen mennyiségben válnak igazán veszélyessé, nemcsak az ökoszisztémák általuk okozott szennyezettség mértékétől, hanem biokémiai ciklusuk kémiai jellemzőitől is függ. táblázatban. Az 1. ábra fémek moláris toxicitásának sorozatát mutatja be különböző típusokélő organizmusok.

1. táblázat. A fémek moláris toxicitásának reprezentatív sorrendje

Organizmusok toxicitási sorozata Algák Hg>Cu>Cd>Fe>Cr>Zn>Co>MnFungiAg>Hg>Cu>Cd>Cr>Ni>Pb>Co>Zn>Fe>Zn>Pb> CdFishAg>Hg>Cu> Pb> Cd>Al> Zn> Ni> Cr>Co>Mn>>SrEmlősökAg, Hg, Cd> Cu, Pb, Sn, Be>> Mn, Zn, Ni, Fe , Cr >> Sr >Сs, Li, Al

Az egyes organizmustípusoknál a fémek sorrendje a táblázat balról jobbra haladó soraiban a toxicitási hatás megnyilvánulásához szükséges fém moláris mennyiségének növekedését tükrözi. A minimális moláris érték a legmagasabb toxicitású fémre vonatkozik.

V.V. Kovalsky az életben betöltött fontosságuk alapján három csoportra osztotta a kémiai elemeket:

A szervezetben folyamatosan jelen lévő létfontosságú (pótolhatatlan) elemek (az enzimek, hormonok és vitaminok részei): H, O, Ca, N, K, P, Na, S, Mg, Cl, C, I, Mn, Cu , Co, Fe, Mo, V. Hiányuk az emberek és állatok normális életének megzavarásához vezet.

2. táblázat Egyes metalloenzimek - bioszervetlen komplexek jellemzői

Fém-enzim Központi atom Ligandum környezet Koncentráció tárgya Enzimhatás Karboanhidráz Zn (II) Aminosav-maradékok Vörösvérsejtek Katalizálja a szén-dioxid reverzibilis hidratációját: CO 2+H 2O↔N 2ÍGY 3↔N ++NSO 3Zn (II) karboxipeptidáz Aminosav maradékok Hasnyálmirigy, máj, belek katalizálja a fehérje emésztést, részt vesz a peptidkötés hidrolízisében: R 1CO-NH-R 2+H 2O↔R 1-COOH+R 2NH 2Kataláz Fe (III) Aminosav-maradékok, hisztidin, tirozin Vér A hidrogén-peroxid bomlási reakcióját katalizálja: 2H 2O 2= 2N 2O + O 2Fe(III) peroxidáz Fehérjék Szövet, vér Szubsztrátok oxidációja (RH 2) hidrogén-peroxid: RH 2+ H 2O 2=R+2H 2Oxireduktáz Cu (II) Aminosav maradékok Szív, máj, vese Molekuláris oxigén segítségével katalizálja az oxidációt: 2H 2R+O 2= 2R+2H 2O Piruvát karboxiláz Mn (II) Szövetfehérjék Máj, pajzsmirigy Fokozza a hormonok működését. Piroszőlősavval katalizálja a karboxilezés folyamatát Aldehid oxidáz Mo (VI) Szövetfehérjék Máj Részt vesz az aldehidek oxidációjában Ribonukleotid reduktáz Co (II) Szövetfehérjék Máj Részt vesz a ribonukleinsavak bioszintézisében

• a szervezetben tartósan megtalálható szennyező elemek: Ga, Sb, Sr, Br, F, B, Be, Li, Si, An, Cs, Al, Ba, Ge, As, Rb, Pb, Ra, Bi, Cd, Cr, Ni, Ti, Ag, Th, Hg, U, Se. Biológiai szerepük kevéssé ismert vagy ismeretlen.
• a testben található szennyező elemek Sc, Tl, In, La, Pr, Sm, W, Re, Tb stb. A mennyiségre és a biológiai szerepre vonatkozó adatok nem egyértelműek.
• A táblázat számos metalloenzim jellemzőit mutatja be, köztük olyan létfontosságú fémeket, mint a Zn, Fe, Cu, Mn, Mo.
• Az élő rendszerek viselkedésétől függően a fémek 5 típusra oszthatók:
• - szükséges elemeket, melynek hiányában funkcionális zavarok lépnek fel a szervezetben;
• - stimulánsok (a szervezet számára szükséges és nem szükséges fémek stimulánsként működhetnek);
• inert elemek, amelyek bizonyos koncentrációban ártalmatlanok, és nincs hatással a szervezetre (például sebészeti implantátumként használt inert fémek):
• gyógyászatban használt terápiás szerek;
• mérgező elemek, magas koncentrációban visszafordíthatatlan működési zavarokhoz, a szervezet halálához vezet.
• A koncentrációtól és az érintkezési időtől függően a fém a feltüntetett típusok egyikének megfelelően működhet.
• Az 1. ábrán a szervezet állapotának a fémionok koncentrációjától való függésének diagramja látható. A diagramon látható szilárd görbe az azonnali pozitív választ, az optimális szintet és a pozitív hatás negatívba való átmenetét írja le, miután a kívánt elem koncentrációértékei áthaladnak a maximumon. Nagy koncentrációban a szükséges fém mérgezővé válik.
• A pontozott görbe a szervezetre mérgező fémre adott biológiai reakciót mutatja, nélkülözhetetlen vagy stimuláló elem hatása nélkül. Ez a görbe némi késéssel érkezik, ami azt jelzi, hogy az élő szervezet képes „nem reagálni” kis mennyiségű mérgező anyagra (küszöbkoncentráció).
• A diagramból az következik, hogy a szükséges elemek túlzott mennyiségben mérgezővé válnak. Az állatok és az emberek szervezete a homeosztázisnak nevezett élettani folyamatok komplexuma révén az optimális tartományban tartja az elemek koncentrációját. A szükséges fémek koncentrációja kivétel nélkül a homeosztázis szigorú ellenőrzése alatt áll.

• 1. ábra Biológiai válasz a fém koncentrációjától függően. (A két görbe koncentrációs skálához viszonyított kölcsönös elrendezése feltételes)
• fém toxicitás ionmérgezés
• Különösen érdekes az emberi szervezet kémiai elemeinek tartalma. Az emberi szervek eltérő módon koncentrálják magukban a különböző kémiai elemeket, vagyis a makro- és mikroelemek egyenetlenül oszlanak el a különböző szervek és szövetek között. A legtöbb nyomelem (a szervezetben lévő tartalom 10-en belül van -3-10-5%) a májban, a csontokban és az izomszövetekben halmozódik fel. Ezek a szövetek számos fém fő raktárát jelentik.
• Az elemek specifikus affinitást mutathatnak bizonyos szervekhez, és nagy koncentrációban lehetnek bennük. Ismeretes, hogy a cink a hasnyálmirigyben, a jód a pajzsmirigyben, a vanádium az alumíniummal és az arzénnel együtt a hajban és a körmökben halmozódik fel, a kadmium, a higany, a molibdén a vesékben, az ón a bélszövetekben, a stroncium a prosztata mirigy, csontszövet, mangán az agyalapi mirigyben stb. A szervezetben nyomelemek találhatók a kötött állapot, és szabad ionos formák formájában. Megállapítást nyert, hogy az agyszövetekben az alumínium, a réz és a titán fehérjékkel komplexek formájában, míg a mangán ionos formában van jelen.
• A túlzott koncentrációjú elemek szervezetbe jutására adott válaszként az élő szervezet bizonyos méregtelenítő mechanizmusok jelenléte miatt képes korlátozni vagy akár megszüntetni az ebből eredő toxikus hatást. A fémionokkal kapcsolatos méregtelenítés specifikus mechanizmusai jelenleg nem teljesen ismertek. Sok fém a szervezetben kevésbé káros formává alakulhat át a következő módokon:
• oldhatatlan komplexek képződése béltraktus;
• fém szállítása vérrel más szövetekbe, ahol immobilizálható (például Pb + 2 a csontokban);

- a máj és a vesék által kevésbé mérgező formává történő átalakulás.

Tehát az ólom, higany, kadmium stb. toxikus ionjainak hatására az emberi máj és a vesék fokozzák a metallotionok szintézisét - alacsony molekulatömegű fehérjéket, amelyekben az aminosavmaradékok körülbelül 1/3-a cisztein. . magas tartalmú és bizonyos helyszín a szulfhidril SH-csoportok lehetőséget adnak fémionok erős megkötésére.

A fémtoxicitás mechanizmusai általában jól ismertek, de nagyon nehéz megtalálni őket bármely fém esetében. Az egyik ilyen mechanizmus az esszenciális és toxikus fémek koncentrációja a fehérjékben kötőhelyekkel rendelkezők között, mivel a fémionok számos fehérjét stabilizálnak és aktiválnak, mivel számos enzimrendszer része. Ezenkívül számos fehérje-makromolekulában vannak szabad szulfhidril-csoportok, amelyek kölcsönhatásba léphetnek olyan mérgező fémionokkal, mint a kadmium, ólom és higany, ami toxikus hatásokat eredményez. Azt azonban nem állapították meg pontosan, hogy ebben az esetben mely makromolekulák károsítják az élő szervezetet. A fémionok toxicitásának megnyilvánulása különböző testekés a szövetek nem mindig függnek össze felhalmozódásuk szintjével - nincs garancia arra, hogy a legnagyobb károsodás a test azon részén következik be, ahol ennek a fémnek a koncentrációja magasabb. Tehát az ólom(II)-ionok, amelyek a testben a csontokban rögzített teljes mennyiség több mint 90%-át teszik ki, toxicitást mutatnak, mivel 10%-uk a test más szöveteiben eloszlik. Az ólomionok immobilizálása a csontokban méregtelenítési folyamatnak tekinthető.

Egy fémion toxicitása általában nem függ össze a szervezet iránti igényével. A toxicitásra és a szükségszerűségre azonban van egy közös tulajdonság: általában a fémionok egymás közötti kölcsönhatása, pontosan úgy, mint a fém- és nemfémes ionok között, a hatásuk hatékonyságához való általános hozzájárulásban. Például a kadmium toxicitása kifejezettebb a cinkhiányos rendszerben, míg az ólom toxicitást súlyosbítja a kalciumhiány. Hasonlóan a növényi táplálékból származó vas adszorpcióját gátolják a benne jelenlévő komplexképző ligandumok, a cinkionok feleslege pedig a réz adszorpcióját stb.

A fémionok toxicitási mechanizmusának meghatározását gyakran megnehezíti az élő szervezetbe való behatolásuk különféle módjai. A fémek étellel, vízzel lenyelhetők, a bőrön keresztül felszívódhatnak, belélegezve behatolhatnak stb. A porral való felszívódás Fő út behatolás at ipari szennyezés. A belélegzés következtében a legtöbb fém megtelepszik a tüdőben, és csak ezután terjed át más szervekre. De a mérgező fémek szervezetbe jutásának leggyakoribb módja az étellel és vízzel történő lenyelés.

Bibliográfiai lista

1. Karapetyants M.Kh., Drakin S.I. Általános és szervetlen kémia. - M.: Kémia, 1993. - 590 p.

Akhmetov N.S. Általános és szervetlen kémia. Tankönyv középiskoláknak. - M.: Feljebb. iskola, 2001. - 679 p.

Drozdov D.A., Zlomanov V.P., Mazo G.N., Spiridonov F.M. Szervetlen kémia. 3 kötetben. T. Intranzitív elemek kémiája. / Szerk. Yu.D. Tretyakova - M.: Szerk. "Akadémia", 2004, 368s.

5. Tamm I.E., Tretyakov Yu.D. Szervetlen kémia: 3 kötetben, V.1. Fizikai és kémiai alapok szervetlen kémia. Tankönyv egyetemistáknak / Szerk. Yu.D. Tretyakov. - M.: Szerk. „Akadémia”, 2004, 240-es évek.

Korzhukov N.G. Általános és szervetlen kémia. Proc. Haszon. / V.I. szerkesztésében. Delyan-M.: Szerk. MISIS: INFRA-M, 2004, 512s.

Ershov Yu.A., Popkov V.A., Berlyand A.S., Knizhnik A.Z. Általános kémia. Biofizikai kémia. A biogén elemek kémiája. Tankönyv egyetemek számára. / Szerk. Yu.A. Ershov. 3. kiadás, - M.: Integral-Pres, 2007. - 728 p.

Glinka N.L. Általános kémia. Oktatóanyag egyetemek számára. Szerk. 30. átdolgozott./ Szerk. A.I. Ermakov. - M.: Integral-Press, 2007, - 728 p.

Chernykh, M.M. Ovcsarenko. Nehézfémek és radionuklidok a biogeocinózisokban. - M.: Agroconsult, 2004.

N.V. Guszakov. A környezet kémiája. - Rostov-on-Don, Phoenix, 2004.

Baletskaya L.G. Szervetlen kémia. - Rostov-on-Don, Phoenix, 2005.

M. Henze, P. Armoes, J. Lakuriansen, E. Arvan. tisztítás Szennyvíz. - M.: Mir, 2006.

Korovin N.V. Általános kémia. - M.: Feljebb. iskola, 1998. - 558 p.

Petrova V.V. és egyéb Kémiai elemek és vegyületeik tulajdonságainak áttekintése. Tankönyv a Kémia a mikroelektronikában tantárgyhoz. - M.: MIET Kiadó, 1993. - 108 p.

Kharin A.N., Kataeva N.A., Kharina L.T. Kémia tanfolyam. - M.: Feljebb. iskola, 1983. - 511 p.

>> Kémia: Kémiai elemek élő szervezetek sejtjeiben

Az összes élő szervezet (ember, állat, növény) sejtjeit alkotó anyagok összetételében több mint 70 elemet találtak. Ezeket az elemeket általában két csoportra osztják: makroelemekre és mikroelemekre.

A makrotápanyagok a sejtekben találhatók Nagy mennyiségű. Először is ezek a szén, oxigén, nitrogén és hidrogén. Összességében a sejt teljes tartalmának csaknem 98%-át teszik ki. Ezeken az elemeken kívül a makrotápanyagok közé tartozik még a magnézium, kálium, kalcium, nátrium, foszfor, kén és klór. Összes tartalmuk 1,9%. Így az egyéb kémiai elemek részesedése mintegy 0,1%-ot tesz ki. Ezek mikrotápanyagok. Ide tartozik a vas, cink, mangán, bór, réz, jód, kobalt, bróm, fluor, alumínium stb.

Az emlősök tejében 23 nyomelemet találtak: lítium, rubídium, réz, ezüst, bárium, stroncium, titán, arzén, vanádium, króm, molibdén, jód, fluor, mangán, vas, kobalt, nikkel stb.

Az emlősök vérének összetétele 24 mikroelemet, az emberi agy 18 mikroelemet tartalmaz.

Amint látható, a cellában nincsenek olyan speciális elemek, amelyek csak az élő természetre jellemzőek, pl. atomi szint nincs különbség élő és élettelen természet között. Ezek a különbségek csak a szinten találhatók összetett anyagok- a molekuláris szinten. Tehát vele együtt szervetlen anyagok(víz és ásványi sók) az élő szervezetek sejtjei csak rájuk jellemző anyagokat - szerves anyagokat (fehérjék, zsírok, szénhidrátok, nukleinsavak, vitaminok, hormonok stb.) tartalmaznak. Ezek az anyagok főként szénből, hidrogénből, oxigénből és nitrogénből, azaz makroelemekből épülnek fel. Ezek az anyagok kis mennyiségben tartalmaznak nyomelemeket, azonban szerepük a szervezetek normális életében óriási. Például a bór, mangán, cink, kobalt vegyületei drámaian növelik az egyes mezőgazdasági növények hozamát, és növelik a különféle betegségekkel szembeni ellenálló képességüket.

Az ember és az állatok a normál élethez szükséges nyomelemeket a növényeken keresztül kapják, amelyekkel táplálkoznak. Ha nincs elegendő mangán a táplálékban, akkor növekedési visszamaradás, a pubertás lelassulása, a csontváz kialakulása során anyagcserezavarok léphetnek fel. Egy milligramm mangánsók frakcióinak hozzáadása a napi adagállatok megszüntetik ezeket a betegségeket.

A kobalt a B12-vitamin része, amely a vérképző szervek munkájáért felelős. A kobalt hiánya az élelmiszerekben gyakran súlyos betegséget okoz, amely a szervezet kimerüléséhez és akár halálhoz is vezet.

A nyomelemek fontossága az ember számára először egy olyan betegség tanulmányozása során derült ki, mint az endemikus golyva, amelyet az élelmiszerben és a vízben lévő jódhiány okozott. A jódtartalmú só bevitele gyógyuláshoz vezet, kis mennyiségben a táplálékhoz adva pedig megelőzi a betegséget. Ebből a célból jódozott konyhasót készítenek, amelyhez 0,001-0,01% kálium-jodidot adnak.

A legtöbb biológiai enzimkatalizátor összetétele cinket, molibdént és néhány más fémet tartalmaz. Ezek az élőlények sejtjeiben nagyon kis mennyiségben található elemek biztosítják a legfinomabb biokémiai mechanizmusok normális működését, és valódi szabályozói az életfolyamatoknak.

Számos nyomelem található a vitaminokban - különféle kémiai természetű szerves anyagokban, amelyek kis adagokban élelmiszerrel jutnak be a szervezetbe, és nagy hatással vannak a szervezet anyagcseréjére és általános élettevékenységére. Biológiai hatásukban az enzimekhez közel állnak, de az enzimeket a szervezet sejtjei alkotják, a vitaminok pedig általában táplálékból származnak. A növények vitaminforrásként szolgálnak: citrusfélék, csipkebogyó, petrezselyem, hagyma, fokhagyma és még sokan mások. Egyes vitaminokat - A, B1, B2, K - szintetikus úton nyerik. A vitaminok nevüket két szóból kapták: vita – élet és amin – nitrogéntartalmú.

A nyomelemek szintén a hormonok részét képezik - biológiailag aktív anyagok, amelyek szabályozzák az emberi és állati szervek szerveinek és rendszereinek működését. Innen veszik a nevüket görög szó harmao – nyerek. A hormonokat a belső elválasztású mirigyek termelik, és bejutnak a vérbe, amely az egész szervezetben hordozza őket. Egyes hormonokat szintetikus úton állítanak elő.

1. Makroelemek és mikroelemek.

2. A nyomelemek szerepe a növények, állatok és az ember életében.

3. Szerves anyagok: fehérjék, zsírok, szénhidrátok.

4. Enzimek.

5. Vitaminok.

6. Hormonok.

Egy kémiai elem létezési formáinak melyik szintjén kezdődik az élő és az élettelen természet közötti különbség?

Miért nevezik az egyes makrotápanyagokat biogénnek is? Sorolja fel őket.

Az óra tartalma óra összefoglalója támogatási keret óra bemutató gyorsító módszerek interaktív technológiák Gyakorlat feladatok és gyakorlatok önvizsgálat műhelyek, tréningek, esetek, küldetések házi feladat megbeszélés kérdések szónoki kérdések a tanulóktól Illusztrációk audio, videoklippek és multimédia fényképek, képek grafika, táblázatok, sémák humor, anekdoták, viccek, képregények példázatok, mondások, keresztrejtvények, idézetek Kiegészítők absztraktokat cikkek chipek érdeklődő csaló lapok tankönyvek alapvető és kiegészítő kifejezések szószedete egyéb Tankönyvek és leckék javításaa tankönyv hibáinak javítása egy töredék frissítése a tankönyvben az innováció elemei a leckében az elavult ismeretek újakkal való helyettesítése Csak tanároknak tökéletes leckék naptári terv egy évre iránymutatásokat vitaprogramok Integrált leckék