Ķīmisko elementu bioloģiskā loma dzīvos organismos. Ķīmisko elementu funkcijas cilvēka organismā

Ķermeņa elementārais sastāvs

Autors ķīmiskais sastāvs Dažādu organismu šūnas var ievērojami atšķirties, taču tās sastāv no vieniem un tiem pašiem elementiem. Apmēram 70 periodiskās tabulas elementi D.I. Mendeļejevs, bet tikai 24 no viņiem ir nozīmi un pastāvīgi atrodami dzīvos organismos.

Makroelementi - skābeklis, ogļūdeņradis, ūdeņradis, slāpeklis - ir daļa no organisko vielu molekulām. Makroelementi nesen ir kālijs, nātrijs, kalcijs, sērs, fosfors, magnijs, dzelzs, hlors. To saturs šūnā ir procenta desmitdaļas un simtdaļas.

Magnijs ir daļa no hlorofila; dzelzs - hemoglobīns; fosfors - kaulu audi, nukleīnskābes; kalcijs - kauli, vēžveidīgie bruņurupuči, sērs - olbaltumvielu sastāvā; kālija, nātrija un hlorīda joni piedalās šūnu membrānas potenciāla maiņā.

mikroelementi tiek parādīti šūnā ar procenta simtdaļām un tūkstošdaļām. Tie ir cinks, varš, jods, fluors, molibdēns, bors utt.

Mikroelementi ir daļa no fermentiem, hormoniem, pigmentiem.

Ultramikroelementi - elementi, kuru saturs šūnā nepārsniedz 0,000001%. Tie ir urāns, zelts, dzīvsudrabs, cēzijs utt.

Ūdens un tā bioloģiskā nozīme

Ūdens kvantitatīvi ierindojas starp ķīmiskie savienojumi pirmā vieta visās šūnās. Atkarībā no šūnu veida, to funkcionālā stāvokļa, organisma veida un tā klātbūtnes apstākļiem tā saturs šūnās ievērojami atšķiras.

Kaulu audu šūnas satur ne vairāk kā 20% ūdens, taukaudi - aptuveni 40%, muskuļu šūnas - 76%, bet embrionālās šūnas - vairāk nekā 90%.

1. piezīme

Jebkura organisma šūnās ūdens daudzums ar vecumu ievērojami samazinās.

No tā izriet secinājums, ka jo augstāka funkcionālā aktivitāte organismam kopumā un katrai šūnai atsevišķi, jo lielāks ir to ūdens saturs un otrādi.

2. piezīme

Šūnu dzīvībai svarīgās aktivitātes priekšnoteikums ir ūdens klātbūtne. Tā ir galvenā citoplazmas daļa, atbalsta tās struktūru un koloīdu stabilitāti, kas veido citoplazmu.

Ūdens lomu šūnā nosaka tā ķīmiskās un strukturālās īpašības. Pirmkārt, tas ir saistīts ar molekulu mazo izmēru, to polaritāti un spēju apvienoties, izmantojot ūdeņraža saites.

Ūdeņraža saites veidojas, piedaloties ūdeņraža atomiem, kas saistīti ar elektronnegatīvu atomu (parasti skābekļa vai slāpekļa atomu). Šajā gadījumā ūdeņraža atoms iegūst tik lielu pozitīvu lādiņu, ka var izveidot jaunu saiti ar citu elektronnegatīvu atomu (skābekli vai slāpekli). Viena ar otru saistās arī ūdens molekulas, kuru vienā galā ir pozitīvs lādiņš, bet otrs ir negatīvs. Tādu molekulu sauc dipols. Vienas ūdens molekulas elektronnegatīvāks skābekļa atoms tiek piesaistīts citas molekulas pozitīvi lādētam ūdeņraža atomam, veidojot ūdeņraža saiti.

Sakarā ar to, ka ūdens molekulas ir polāras un spēj veidot ūdeņraža saites, ūdens ir ideāls šķīdinātājs polārām vielām, kuras t.s. hidrofils. Tie ir jonu savienojumi, kuros lādētas daļiņas (joni) ūdenī sadalās (atdalās), izšķīdinot vielu (sāli). Tāda pati spēja piemīt dažiem nejonu savienojumiem, kuru molekulā ir lādētas (polāras) grupas (cukuros, aminoskābēs, vienkāršajos spirtos, tās ir OH grupas). Vielas, kas sastāv no nepolārām molekulām (lipīdiem), ūdenī praktiski nešķīst, tas ir, hidrofobi.

Vielai nonākot šķīdumā, tās strukturālās daļiņas (molekulas vai joni) iegūst spēju brīvāk kustēties, un attiecīgi palielinās vielas reaktivitāte. Sakarā ar to ūdens ir galvenā vide, kur lielākā daļa ķīmiskās reakcijas. Turklāt visas redoksreakcijas un hidrolīzes reakcijas notiek ar tiešu ūdens līdzdalību.

Ūdenim ir vislielākā īpatnējā siltumietilpība no visām zināmajām vielām. Tas nozīmē, ka, ievērojami palielinoties siltumenerģijai, ūdens temperatūra salīdzinoši nedaudz paaugstinās. Tas ir saistīts ar ievērojama šīs enerģijas daudzuma izmantošanu, lai pārtrauktu ūdeņraža saites, kas ierobežo ūdens molekulu mobilitāti.

Pateicoties augstajai siltumietilpībai, ūdens kalpo kā aizsardzība augu un dzīvnieku audiem no spēcīgas un straujas temperatūras paaugstināšanās, un lielais iztvaikošanas siltums ir pamats drošai ķermeņa temperatūras stabilizācijai. Nepieciešamība pēc ievērojama enerģijas daudzuma ūdens iztvaicēšanai ir saistīta ar faktu, ka starp tā molekulām pastāv ūdeņraža saites. Šī enerģija nāk no vide Tāpēc iztvaikošanu pavada dzesēšana. Šo procesu var novērot svīšanas laikā, karstuma elsošanas gadījumā suņiem, tas ir svarīgi arī augu transpirējošo orgānu dzesēšanas procesā, īpaši tuksneša apstākļos un sausu stepju apstākļos un sausuma periodos citos reģionos.

Ūdenim ir arī augsta siltumvadītspēja, kas nodrošina vienmērīgu siltuma sadali visā ķermenī. Tādējādi nepastāv vietējo “karsto punktu” risks, kas var izraisīt šūnu elementu bojājumus. Tik augstu īpašs karstums un šķidruma augstā siltuma vadītspēja padara ūdeni par ideālu vidi optimāla ķermeņa siltuma režīma uzturēšanai.

Ūdenim ir augsts virsmas spraigums. Šis īpašums ir ļoti svarīgs adsorbcijas procesi, šķīdumu kustība caur audiem (asinsrite, kustība uz augšu un uz leju caur augu utt.).

Ūdens tiek izmantots kā skābekļa un ūdeņraža avots, kas izdalās fotosintēzes gaismas fāzē.

Svarīgas ūdens fizioloģiskas īpašības ietver tā spēju izšķīdināt gāzes ($O_2$, $CO_2$ utt.). Turklāt ūdens kā šķīdinātājs ir iesaistīts osmozes procesā, kam ir svarīga loma šūnu un ķermeņa dzīvē.

Ogļūdeņraža īpašības un tā bioloģiskā loma

Ja neņemam vērā ūdeni, varam teikt, ka lielākā daļa šūnu molekulu pieder pie ogļūdeņražiem, tā sauktajiem organiskajiem savienojumiem.

3. piezīme

Ogļūdeņradis, kam piemīt unikālas ķīmiskās spējas, kas ir būtiskas dzīvībai, ir tā ķīmiskais pamats.

To mazā izmēra un klātbūtnes dēļ ārējā čaulačetri elektroni, ogļūdeņraža atoms var veidot četras spēcīgas kovalentās saites ar citiem atomiem.

Vissvarīgākā ir ogļūdeņraža atomu spēja savienoties viens ar otru, veidojot ķēdes, gredzenus un, visbeidzot, lielu un sarežģītu organisko molekulu skeletu.

Turklāt ogļūdeņradis viegli veidojas kovalentās saites ar citiem biogēniem elementiem (parasti ar $H, Mg, P, O, S$). Tas izskaidro astronomiskā daudzuma dažādu organisko savienojumu esamību, kas nodrošina dzīvo organismu eksistenci visās tā izpausmēs. To daudzveidība izpaužas molekulu struktūrā un izmērā, to ķīmiskās īpašības, oglekļa skeleta piesātinājuma pakāpe un atšķirīga forma molekulas, ko nosaka intramolekulāro saišu leņķi.

Biopolimēri

Tie ir ar augstu molekulmasu (molekulmasa 103–109) organiskie savienojumi, kura makromolekulas sastāv no liels skaits saites, kas atkārtojas - monomēri.

Biopolimēri ir olbaltumvielas, nukleīnskābes, polisaharīdi un to atvasinājumi (ciete, glikogēns, celuloze, hemiceluloze, pektīns, hitīns u.c.). To monomēri ir attiecīgi aminoskābes, nukleotīdi un monosaharīdi.

4. piezīme

Apmēram 90% no šūnas sausās masas veido biopolimēri: augos dominē polisaharīdi, bet dzīvniekos olbaltumvielas.

1. piemērs

Baktēriju šūnā ir aptuveni 3 tūkstoši olbaltumvielu veidu un 1 tūkstotis nukleīnskābju, un cilvēkiem olbaltumvielu skaits tiek lēsts uz 5 miljoniem.

Biopolimēri veido ne tikai dzīvo organismu strukturālo pamatu, bet arī spēlē vadošo lomu dzīvības procesos.

Biopolimēru strukturālais pamats ir lineāras (olbaltumvielas, nukleīnskābes, celuloze) vai sazarotas (glikogēna) ķēdes.

Un nukleīnskābes, imūnreakcijas, vielmaiņas reakcijas - un tiek veiktas biopolimēru kompleksu veidošanās un citu biopolimēru īpašību dēļ.

Mūsdienās daudz kas ir atklāts un izolēts tīrā veidā ķīmiskie elementi periodiskās tabulas, un piektā daļa no tām ir atrodama katrā dzīvā organismā. Tie, tāpat kā ķieģeļi, ir galvenās organisko un neorganisko vielu sastāvdaļas.

Kādi ķīmiskie elementi ir šūnas sastāvdaļa, pēc kuru vielu bioloģijas var spriest par to klātbūtni organismā - to visu aplūkosim vēlāk rakstā.

Kāda ir ķīmiskā sastāva noturība

Lai saglabātu stabilitāti organismā, katrai šūnai ir jāsaglabā katras tās sastāvdaļas koncentrācija nemainīgā līmenī. Šo līmeni nosaka suga, biotops, vides faktori.

Lai atbildētu uz jautājumu par to, kādi ķīmiskie elementi ir šūnas daļa, ir skaidri jāsaprot, ka jebkura viela satur kādu no periodiskās tabulas sastāvdaļām.

Dažkārt jautājumā apmēram simtdaļas un tūkstošdaļas no noteikta elementa satura šūnā, bet tajā pašā laikā nosauktā skaitļa izmaiņas vismaz par tūkstošdaļu jau var radīt nopietnas sekas ķermenim.

No 118 ķīmiskajiem elementiem cilvēka šūnā vajadzētu būt vismaz 24. Nav tādu komponentu, kas būtu atrodami dzīvā organismā, bet nebūtu daļa no nedzīviem dabas objektiem. Šis fakts apstiprina ciešās attiecības starp dzīvo un nedzīvo ekosistēmā.

Dažādu elementu loma, kas veido šūnu

Tātad, kādi ir ķīmiskie elementi, kas veido šūnu? Jāatzīmē, ka to loma organisma dzīvē ir tieši atkarīga no sastopamības biežuma un koncentrācijas citoplazmā. Tomēr, neskatoties uz atšķirīgs saturs elementi šūnā, katra no tiem nozīme ir vienlīdz augsta. Jebkura no tām deficīts var negatīvi ietekmēt ķermeni, izslēdzot svarīgākās bioķīmiskās reakcijas no vielmaiņas.

Uzskaitot, kādi ķīmiskie elementi ir daļa no cilvēka šūnas, ir jāmin trīs galvenie veidi, kurus mēs apsvērsim tālāk:

Šūnas galvenie biogēnie elementi

Nav pārsteidzoši, ka elementi O, C, H, N ir biogēni, jo tie veido visas organiskās un daudzas neorganiskās vielas. Nav iespējams iedomāties olbaltumvielas, taukus, ogļhidrātus vai nukleīnskābes bez šīm organismam būtiskajām sastāvdaļām.

Šo elementu funkcija noteica to augsto saturu organismā. Kopā tie veido 98% no kopējā sausā ķermeņa svara. Kā gan citādi var izpausties šo enzīmu darbība?

Skābeklis. Tā saturs šūnā ir aptuveni 62% no kopējās sausās masas. Funkcijas: organisko un neorganisko vielu uzbūve, līdzdalība elpošanas ķēdē;
Ogleklis. Tās saturs sasniedz 20%. Galvenā funkcija: iekļauta visās;
Ūdeņradis. Tās koncentrācija ir 10%. Papildus tam, ka šis elements ir organisko vielu un ūdens sastāvdaļa, tas piedalās arī enerģijas pārveidojumos;
Slāpeklis. Summa nepārsniedz 3-5%. Tās galvenā loma ir aminoskābju, nukleīnskābju, ATP, daudzu vitamīnu, hemoglobīna, hemocianīna, hlorofila veidošanās.

Tie ir ķīmiskie elementi, kas veido šūnu un veido lielāko daļu normālai dzīvei nepieciešamo vielu.

Makroelementu nozīme

Makroelementi arī palīdzēs noteikt, kuri ķīmiskie elementi ir šūnas daļa. No bioloģijas kursa kļūst skaidrs, ka papildus galvenajām 2% no sausās masas veido citi periodiskās tabulas komponenti. Un makroelementi ietver tos, kuru saturs nav zemāks par 0,01%. To galvenās funkcijas ir parādītas tabulas veidā.


Kalcijs (Ca)		Atbild par muskuļu šķiedru kontrakciju, ir daļa no pektīna, kauliem un zobiem. Uzlabo asins recēšanu.
Fosfors (P)		Tā ir daļa no vissvarīgākā enerģijas avota - ATP.
		Piedalās disulfīdu tiltu veidošanā proteīnu locīšanas laikā terciārajā struktūrā. Iekļauts cisteīna un metionīna, dažu vitamīnu sastāvā.
		Kālija joni ir iesaistīti šūnās un ietekmē arī membrānas potenciālu.
		Galvenais anjons organismā
Nātrijs (Na)		Kālija analogs, kas iesaistīts tajos pašos procesos.
Magnijs (Mg)		Magnija joni ir procesa regulatori Hlorofila molekulas centrā atrodas arī magnija atoms.
		Piedalās elektronu transportēšanā caur elpošanas un fotosintēzes ETC, ir mioglobīna, hemoglobīna un daudzu enzīmu strukturālā saite.

Mēs ceram, ka no iepriekš minētā ir viegli noteikt, kuri ķīmiskie elementi ir šūnas daļa un ir makroelementi.

mikroelementi

Ir arī tādas šūnas sastāvdaļas, bez kurām organisms nevar normāli funkcionēt, bet to saturs vienmēr ir mazāks par 0,01%. Noteiksim, kuri ķīmiskie elementi ir šūnas daļa un pieder pie mikroelementu grupas.


		Tā ir daļa no DNS un RNS polimerāzes enzīmiem, kā arī daudziem hormoniem (piemēram, insulīna).
		Piedalās fotosintēzes procesos, hemocianīna un dažu enzīmu sintēzē.
		Tā ir vairogdziedzera hormonu T3 un T4 strukturāla sastāvdaļa
Mangāns (Mn)	mazāks par 0,001	Iekļauts fermentos, kaulos. Piedalās slāpekļa fiksācijā baktērijās
	mazāks par 0,001	Ietekmē augu augšanas procesu.
		Tā ir daļa no kauliem un zobu emaljas.

Organiskās un neorganiskās vielas

Kādi ķīmiskie elementi papildus tiem ir iekļauti šūnas sastāvā? Atbildes var atrast, vienkārši izpētot vairuma vielu uzbūvi organismā. Starp tiem izšķir organiskas un neorganiskas izcelsmes molekulas, un katrai no šīm grupām ir noteikts elementu kopums.

Galvenās organisko vielu klases ir olbaltumvielas, nukleīnskābes, tauki un ogļhidrāti. Tie ir pilnībā uzbūvēti no galvenajiem biogēnajiem elementiem: molekulas skeletu vienmēr veido ogleklis, un ūdeņradis, skābeklis un slāpeklis ir daļa no radikāļiem. Dzīvniekiem olbaltumvielas ir dominējošā klase, bet augos - polisaharīdi.

Neorganiskās vielas ir visi minerālsāļi un, protams, ūdens. Starp visām šūnā esošajām neorganiskajām vielām visvairāk ir H 2 O, kurā ir izšķīdinātas pārējās vielas.

Viss iepriekš minētais palīdzēs jums noteikt, kuri ķīmiskie elementi ir daļa no šūnas, un to funkcijas organismā jums vairs nebūs noslēpums.

AT mūsdienu apstākļos viena no aktuālākajām ķīmijas mācīšanas problēmām ir nodrošināt mācību priekšmetu zināšanu praktisku ievirzi. Tas nozīmē nepieciešamību noskaidrot ciešo saistību starp pētītajām teorētiskajām pozīcijām un dzīves praksi, demonstrēt ķīmijas zināšanu lietišķo raksturu. Skolēni ar prieku mācās ķīmiju. Lai saglabātu skolēnu izziņas interesi, nepieciešams pārliecināt viņus par ķīmijas zināšanu efektivitāti, veidot personīgo vajadzību pēc mācību materiāla apguves.

Šīs nodarbības mērķis: paplašināt skolēnu redzesloku un palielināt izziņas interesi par mācību priekšmeta apguvi, veidot pasaules uzskatu koncepcijas par dabas izzināmību. Šo nodarbību ierosināts rīkot 8. klasē pēc Periodiskās tabulas ķīmisko elementu apguves, kad bērniem jau ir priekšstats par to daudzveidību.

NODARBĪBU LAIKĀ

Skolotājs:

Dabā nekā cita nav
Ne šeit, ne tur, kosmosa dzīlēs:
Viss - no maziem smilšu graudiņiem līdz planētām -
Tas sastāv no atsevišķiem elementiem.
Kā formula, kā darba grafiks,
Mendeļejeva sistēmas struktūra ir stingra.
Pasaule ap jums ir dzīva
Ieejiet tajā, ieelpojiet, pieskarieties tai ar rokām.

Nodarbība sākas ar teatrālu ainu "Kurš tabulā ir vissvarīgākais?" (cm. 1. pielikums).

Skolotājs: Cilvēka organismā ir 81 ķīmiskais elements no 92 dabā sastopamajiem. Cilvēka ķermenis ir sarežģīta ķīmiskā laboratorija. Grūti iedomāties, ka no minerālvielām var būt atkarīga mūsu ikdienas pašsajūta, garastāvoklis un pat apetīte. Bez tiem vitamīni ir bezjēdzīgi, nav iespējama olbaltumvielu, tauku un ogļhidrātu sintēze un sadalīšanās.

Uz skolēnu galdiem ir tabulas “Ķīmisko elementu bioloģiskā loma” (sk. 2.pielikums). Veltiet laiku, lai viņu iepazītu. Skolotājs kopā ar skolēniem analizē tabulu, uzdodot jautājumus.

Skolotājs: Dzīvības pamatā ir seši pirmo trīs periodu elementi (H, C, N, O, P, S), kas veido 98% no dzīvās vielas masas (pārējie periodiskās sistēmas elementi ir ne vairāk kā 2%).
Trīs galvenie biogēno elementu atribūti (H, C, N, O, P, S):

mazs atomu izmērs
maza relatīvā atomu masa,
spēja veidot spēcīgas kovalentās saites.

Studentiem tiek doti teksti (sk. 3. pielikums). Uzdevums: uzmanīgi izlasi tekstu; izcelt dzīvībai nepieciešamos un dzīvajiem organismiem bīstamos elementus; atrodiet tos Periodiskajā sistēmā un izskaidrojiet to lomu.
Pēc uzdevuma izpildes vairāki skolēni analizē dažādus tekstus.

Skolotājs: Elementi-analogi dabiskajā vidē konkurē un var tikt apmainīti dzīvajos organismos, negatīvi ietekmējot tos.
Nātrija un kālija aizstāšana dzīvnieku un cilvēku organismos ar litiju izraisa nervu sistēmas traucējumus, jo šajā gadījumā šūnas nevada nervu impulsu. Šādi traucējumi izraisa šizofrēniju.
Tallijs, kālija bioloģiskais konkurents, aizstāj to šūnu sieniņās, ietekmē centrālo un perifēro nervu sistēmu, kuņģa-zarnu traktu un nieres.
Selēns var aizstāt sēru olbaltumvielās. Šis ir vienīgais elements, kas, atrodoties augos augstā koncentrācijā, var izraisīt pēkšņu nāvi dzīvniekiem un cilvēkiem, kuri tos ēd.
Kalcijs, kad tā trūkst augsnē, organismā tiek aizstāts ar stronciju, kas pamazām izjauc normālu skeleta struktūru. Īpaši bīstama ir kalcija aizstāšana ar stronciju-90, kas milzīgos daudzumos uzkrājas kodolsprādzienu vietās (izmēģinot kodolieročus) vai avārijās atomelektrostacijās. Šis radionuklīds iznīcina kaulu smadzenes.
Kadmijs konkurē ar cinku. Šis elements samazina gremošanas enzīmu aktivitāti, izjauc glikogēna veidošanos aknās, izraisa skeleta deformāciju, kavē kaulu augšanu, kā arī izraisa stipras sāpes muguras lejasdaļā un kāju muskuļos, kaulu trauslumu (piemēram, klepojot lauztas ribas) . Citas negatīvas sekas ir plaušu un taisnās zarnas vēzis, aizkuņģa dziedzera disfunkcija. Nieru bojājumi, pazemināts dzelzs, kalcija, fosfora līmenis asinīs. Šis elements kavē pašattīrīšanās procesus ūdens un sauszemes augos (piemēram, tiek atzīmēts 20-30 reizes palielināts kadmija daudzums tabakas lapās).
Halogēnus organismā var ļoti viegli nomainīt. Fluora pārpalikums vidē (fluorēts ūdens, augsnes piesārņojums ar fluora savienojumiem ap alumīnija ražotni un citi iemesli) neļauj jodam iekļūt cilvēka organismā. Tā rezultātā vairogdziedzera slimības Endokrīnā sistēma vispār.

Iepriekš sagatavoti studentu ziņojumi.

1. students:

Viduslaiku alķīmiķi uzskatīja zeltu par pilnību, bet citus metālus - par kļūdu radīšanas darbībā un, kā zināms, pielika lielas pūles, lai šo kļūdu novērstu. Ideja par zelta ieviešanu medicīnas praksē tiek piedēvēta Paracelzam, kurš sludināja, ka ķīmijas mērķim nevajadzētu būt visu metālu pārvēršanai zeltā, bet gan medikamentu pagatavošanai. No zelta un tā savienojumiem izgatavotas zāles ir izmēģinātas daudzu slimību ārstēšanā. Viņi tika ārstēti no spitālības, sarkanās vilkēdes un tuberkulozes. Cilvēkiem, kuri ir jutīgi pret zeltu, tas var izraisīt asins sastāva pārkāpumu, nieru, aknu reakciju, ietekmēt garastāvokli, zobu, matu augšanu. Zelts nodrošina nervu sistēmas darbību. Tas ir atrodams kukurūzā. Un asinsvadu stiprums ir atkarīgs no germānija. Vienīgais pārtikas produkts, kas satur germāniju, ir ķiploki.

2. students:

AT cilvēka ķermenis lielākais vara daudzums ir atrodams smadzenēs un aknās, un šis apstāklis vien liecina par tā nozīmi dzīvē. Tika konstatēts, ka ar sāpēm palielinās vara koncentrācija asinīs un cerebrospinālajā šķidrumā. Sīrijā un Ēģiptē jaundzimušie valkā vara aproces, lai novērstu rahītu un epilepsiju.

3. students:

ALUMĪNIJA

Alumīnija traukus sauc par trūcīgo traukiem, jo šis metāls veicina senils aterosklerozes attīstību. Gatavojot šādos ēdienos, alumīnijs daļēji nonāk ķermenī, kur tas uzkrājas.

4. students:

Kāds elements ir atrodams ābolos? (dzelzs.)
Kāda ir tā bioloģiskā loma? (Ķermenis satur 3 g dzelzs, no kuriem 2 g ir asinīs. Dzelzs ir daļa no hemoglobīna. Nepietiekams dzelzs daudzums noved pie galvassāpes, ātrs nogurums.)

Pēc tam studenti veic laboratorijas eksperimentu, kura mērķis ir eksperimentāli pierādīt noteiktu metālu sāļu ietekmi uz olbaltumvielām. Viņi sajauc olbaltumvielas ar sārmu un vara sulfāta šķīdumiem un novēro purpursarkanu nogulšņu nogulsnēšanos. Izdariet secinājumu par proteīna iznīcināšanu.

5. students:

Arī cilvēks ir daba.
Viņš ir arī saulriets un saullēkts.
Un tam ir četri gadalaiki.
Un īpašs gājiens mūzikā.

Un īpašs krāsu sakraments,
Tagad ar nežēlīgu, tagad ar labu uguni.
Cilvēks ir ziema. Vai vasara.
Vai rudens. Ar pērkonu un lietu.

Viss ietverts sevī – jūdzes un laiks.
Un no atomu vētrām viņš bija akls.
Cilvēks ir gan augsne, gan sēkla.
Un nezāles lauka vidū. Un maize.

Un kādi laikapstākļi tajā ir?
Cik daudz tur ir vientulības? Tikšanās?
Arī cilvēks ir daba...
Tāpēc saudzēsim dabu!

(S. Ostrovojs)

Lai nostiprinātu nodarbībā iegūtās zināšanas, tiek veikts tests “Smaids” (sk. 4. pielikums).
Tālāk tiek ierosināts aizpildīt krustvārdu “Ķīmiskais kaleidoskops” (sk. 5.pielikums).
Skolotāja rezumē stundu, atzīmējot aktīvākos skolēnus.

6. students:

Mainies, mainies!
Zvans birst.
Beidzot tas ir pabeigts
Garlaicīga nodarbība!

Velkot sēru aiz bizes,
Magnijs skrēja garām.
No klases iztvaikoja jods
It kā tas nekad nebūtu noticis.

Fluors nejauši aizdedzināja ūdeni,
Hlors apēda kāda cita grāmatu.
Ogleklis pēkšņi ar ūdeņradi
Man izdevās kļūt neredzamai.

Kālijs, broms cīnās stūrī:
Viņiem nav kopīgu elektronu.
Skābeklis - nerātns uz bora
Pagātne auļoja zirga mugurā.

Lietotas grāmatas:

O.V. Baidalina Par ķīmijas zināšanu lietišķo aspektu. “Ķīmija skolā” Nr.5 2005.g
Ķīmija un ekoloģija skolas kursā. “Pirmais septembris” 2005.gada 14.nr
I. N. Pimenova, A. V. Pimenovs“Lekcijas par vispārējā bioloģija”, mācību grāmata, Saratova, AS Izdevniecība “Licejs”, 2003.g
Par ķīmiju pantā, Kurš tabulā ir svarīgākais? “Pirmais septembris”, 2005.gada 15.nr
Metāli cilvēka organismā.“Ķīmija skolā”, 2005.g.6.nr
Krustvārdu mīkla "Ķīmiskais kaleidoskops". “Pirmais septembris”, Nr.1 4, 2005.g
"Es iešu uz ķīmijas stundu." Grāmata skolotājam. M. “Pirmais septembris”, 2002, 12. lpp.

Ķīmisko elementu bioloģiskā loma dzīvos organismos

1. Makro un mikroelementi vidē un cilvēka organismā

Ķīmisko elementu bioloģiskā loma cilvēka organismā ir ārkārtīgi daudzveidīga.

Makroelementu galvenā funkcija ir veidot audus, uzturēt nemainīgu osmotisko spiedienu, jonu un skābju-bāzes sastāvu.

Mikroelementi, kas ir daļa no enzīmiem, hormoniem, vitamīniem, bioloģiski aktīvām vielām kā kompleksu veidotāji vai aktivatori, piedalās vielmaiņā, reprodukcijas procesos, audu elpošanā un toksisko vielu neitralizācijā. Mikroelementi aktīvi ietekmē hematopoēzes procesus, oksidāciju - atjaunošanos, asinsvadu un audu caurlaidību. Makro- un mikroelementi - kalcijs, fosfors, fluors, jods, alumīnijs, silīcijs nosaka kaulu un zobu audu veidošanos.

Ir pierādījumi, ka dažu elementu saturs cilvēka organismā mainās līdz ar vecumu. Tātad, kadmija saturs nierēs un molibdēna saturs aknās palielinās līdz ar vecumu. Maksimālais cinka saturs tiek novērots pubertātes laikā, tad tas samazinās un vecumā sasniedz minimumu. Ar vecumu samazinās arī citu mikroelementu, piemēram, vanādija un hroma, saturs.

Ir konstatētas daudzas slimības, kas saistītas ar dažādu mikroelementu trūkumu vai pārmērīgu uzkrāšanos. Fluora deficīts izraisa zobu kariesu, joda deficīts – endēmisku goitu, pārmērīgs molibdēns – endēmisku podagru. Šādi modeļi ir saistīti ar to, ka cilvēka organismā tiek uzturēts optimālo biogēno elementu koncentrāciju līdzsvars - ķīmiskā homeostāze. Šī līdzsvara pārkāpums elementa trūkuma vai pārpalikuma dēļ var izraisīt dažādas slimības.

Papildus sešiem galvenajiem makroelementiem - organogēniem - ogleklim, ūdeņradim, slāpeklim, skābeklim, sēram un fosforam, kas veido ogļhidrātus, taukus, olbaltumvielas un nukleīnskābes, normālai cilvēku un dzīvnieku uzturam nepieciešami "neorganiskie" makroelementi - kalcijs, hlors. , magnijs, kālijs, nātrijs - un mikroelementi - varš, fluors, jods, dzelzs, molibdēns, cinks, kā arī, iespējams, (pierādīts dzīvniekiem), selēns, arsēns, hroms, niķelis, silīcijs, alva, vanādijs.

Tādu elementu kā dzelzs, vara, fluora, cinka, joda, kalcija, fosfora, magnija un dažu citu trūkums uzturā izraisa nopietnas sekas cilvēku veselībai.

Tomēr jāatceras, ka organismam ir kaitīgs ne tikai biogēno elementu trūkums, bet arī pārpalikums, jo tas izjauc ķīmisko homeostāzi. Piemēram, uzņemot pārmērīgu mangāna daudzumu ar pārtiku, vara līmenis plazmā palielinās (Mn un Cu sinerģisms), bet nierēs tas samazinās (antagonisms). Palielinot molibdēna saturu pārtikā, palielinās vara daudzums aknās. Cinka pārpalikums pārtikā izraisa dzelzi saturošo enzīmu aktivitātes kavēšanu (Zn un Fe antagonisms).

Minerālu komponenti, kas ir vitāli svarīgi nelielos daudzumos, kļūst toksiski augstākās koncentrācijās.

Vairāki elementi (sudrabs, dzīvsudrabs, svins, kadmijs uc) tiek uzskatīti par toksiskiem, jo to iekļūšana organismā jau nelielā daudzumā izraisa smagas patoloģiskas parādības. ķīmiskais mehānisms Atsevišķu mikroelementu toksiskā iedarbība tiks aplūkota turpmāk.

Biogēnos elementus plaši izmanto lauksaimniecība. Neliela daudzuma mikroelementu - bora, vara, mangāna, cinka, kobalta, molibdēna - pievienošana augsnei krasi palielina daudzu kultūru ražu. Izrādās, mikroelementi, paaugstinot enzīmu aktivitāti augos, veicina olbaltumvielu, vitamīnu, nukleīnskābju, cukuru un cietes sintēzi. Daži no ķīmiskajiem elementiem pozitīvi ietekmē fotosintēzi, paātrina augu augšanu un attīstību, sēklu nobriešanu. Mikroelementi tiek pievienoti dzīvnieku barībai, lai palielinātu to produktivitāti.

Kā zāles plaši izmanto dažādus elementus un to savienojumus.

Tādējādi ķīmisko elementu bioloģiskās lomas izpēte, šo elementu un citu bioloģiski aktīvo vielu - enzīmu, hormonu, vitamīnu - apmaiņas saistību noskaidrošana veicina jaunu zāļu radīšanu un attīstību. optimālie režīmi to dozēšana gan terapeitiskiem, gan profilaktiskiem nolūkiem.

Elementu īpašību un jo īpaši to bioloģiskās lomas izpētes pamats ir periodiskais likums DI. Mendeļejevs. Fizikāli ķīmiskās īpašības, un līdz ar to arī to fizioloģisko un patoloģisko lomu nosaka šo elementu atrašanās vieta periodiska sistēma DI. Mendeļejevs.

Parasti, palielinoties atomu kodola lādiņam, palielinās šīs grupas elementu toksicitāte un samazinās to saturs organismā. Satura samazināšanās acīmredzami ir saistīta ar to, ka daudzi elementi ilgstoši tiek slikti absorbēti dzīvos organismos lielo atomu un jonu rādiusu, augsta kodola lādiņa, elektronisko konfigurāciju sarežģītības un savienojumu zemās šķīdības dēļ. Ķermenis satur ievērojamu daudzumu gaismas elementu.

Makroelementos ietilpst pirmā (ūdeņraža), trešā (nātrijs, magnijs) un ceturtā (kālijs, kalcijs) perioda s-elementi, kā arī otrā (ogleklis, slāpeklis, skābeklis) un trešā (fosfors, sērs, hlora) periodi. Tie visi ir vitāli svarīgi. Lielākā daļa atlikušo pirmo trīs periodu s- un p-elementu (Li, B, Al, F) ir fizioloģiski aktīvi, lielo periodu s- un p-elementi (n>4) reti darbojas kā neaizstājami. Izņēmums ir s-elementi - kālijs, kalcijs, jods. Pie fizioloģiski aktīviem pieder daži ceturtā un piektā perioda s- un p-elementi - stroncijs, arsēns, selēns, broms.

No d-elementiem vitāli svarīgi galvenokārt ir ceturtā perioda elementi: mangāns, dzelzs, cinks, varš, kobalts. Pēdējā laikā ir konstatēts, ka neapšaubāma ir arī dažu citu šī perioda d-elementu fizioloģiskā loma: titāna, hroma, vanādija.

Piektā un sestā perioda d-elementi, izņemot molibdēnu, neuzrāda izteiktu pozitīvu fizioloģisko aktivitāti. Molibdēns ir arī daļa no vairākiem redoks-enzīmiem (piemēram, ksantīna oksīds, aldehīda oksidāze) un tam ir svarīga loma bioķīmisko procesu gaitā.

2. Smago metālu toksiskuma uz dzīviem organismiem vispārīgie aspekti

Visaptverošs pētījums par problēmām, kas saistītas ar dabiskās vides stāvokļa novērtēšanu, liecina, ka ir ļoti grūti novilkt skaidru robežu starp dabiskajiem un antropogēnajiem faktoriem mainīgajās ekoloģiskajās sistēmās. Pēdējās desmitgades mūs par to ir pārliecinājušas. ka cilvēka ietekme uz dabu rada ne tikai tiešus, viegli nosakāmus bojājumus, bet arī rada virkni jaunu, bieži vien slēptu procesu, kas pārveido vai iznīcina vidi. Dabiskie un antropogēnie procesi biosfērā ir sarežģīti saistīti un savstarpēji saistīti. Tātad ķīmisko pārvērtību gaitu, kas izraisa toksisku vielu veidošanos, ietekmē klimats, augsnes seguma stāvoklis, ūdens, gaiss, radioaktivitātes līmenis utt. Pašreizējos apstākļos, pētot ekosistēmu ķīmiskā piesārņojuma procesus, rodas problēma atrast dabisku, galvenokārt kondicionētu dabas faktori, noteiktu ķīmisko elementu vai savienojumu satura līmeņi. Šīs problēmas risinājums ir iespējams, tikai pamatojoties uz ilgstošiem sistemātiskiem biosfēras komponentu stāvokļa novērojumiem, dažādu vielu saturu tajos, tas ir, pamatojoties uz vides monitoringu.

Vides piesārņojums ar smagajiem metāliem ir tieši saistīts ar supertoksisko vielu ekoloģisko un analītisko monitoringu, jo daudzas no tām jau nelielos daudzumos uzrāda augstu toksicitāti un spēj koncentrēties dzīvos organismos.

Galvenos vides piesārņojuma avotus ar smagajiem metāliem var iedalīt dabiskajos (dabiskajos) un mākslīgajos (antropogēnajos). Dabiski ir vulkāna izvirdums, putekļu vētras, mežu un stepju ugunsgrēki, jūras sāļi uzpūš vējš, veģetācija utt. Dabiskie piesārņojuma avoti ir vai nu sistemātiski, vienveidīgi vai īslaicīgi spontāni, un parasti tiem ir maza ietekme uz vispārējais līmenis piesārņojums. Galvenie un bīstamākie dabas piesārņojuma avoti ar smagajiem metāliem ir antropogēni.

Metālu ķīmijas un to bioķīmisko ciklu izpētes procesā biosfērā atklājas to divējāda loma fizioloģijā: no vienas puses, lielākā daļa metālu ir nepieciešami normālai dzīves gaitai; no otras puses, paaugstinātā koncentrācijā tiem ir augsta toksicitāte, tas ir, tiem ir slikta ietekme par dzīvo organismu stāvokli un darbību. Robeža starp nepieciešamo un toksisko elementu koncentrāciju ir ļoti neskaidra, kas apgrūtina ticamu to ietekmes uz vidi novērtējumu. Daudzums, kādā daži metāli kļūst patiesi bīstami, ir atkarīgs ne tikai no ekosistēmu piesārņojuma pakāpes ar tiem, bet arī no to bioķīmiskā cikla ķīmiskajām īpašībām. Tabulā. 1 parāda metālu molārās toksicitātes sēriju dažādi veidi dzīvie organismi.

1. tabula. Metālu molārās toksicitātes reprezentatīvā secība

Organismu toksicitātes sērija Aļģes 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>>SrZīdītājiAg, Hg, Cd> Cu, Pb, Sn, Be>> Mn, Zn, Ni, Fe , Cr >> Sr >Сs, Li, Al

Katram organisma tipam metālu secība tabulas rindās no kreisās puses uz labo atspoguļo toksicitātes efekta izpausmei nepieciešamā metāla molārā daudzuma pieaugumu. Minimālā molārā vērtība attiecas uz metālu ar visaugstāko toksicitāti.

V.V. Kovaļskis, pamatojoties uz to nozīmi dzīvē, ķīmiskos elementus sadalīja trīs grupās:

Būtiski (neaizvietojami) elementi, kas pastāvīgi atrodas organismā (ir daļa no fermentiem, hormoniem un vitamīniem): H, O, Ca, N, K, P, Na, S, Mg, Cl, C, I, Mn, Cu , Co, Fe, Mo, V. To trūkums izraisa cilvēku un dzīvnieku normālas dzīves traucējumus.

2. tabula Dažu metaloenzīmu - bioneorganisko kompleksu raksturojums

Metāla enzīms Centrālais atoms Ligandu vide Koncentrācijas objekts Fermentu darbība Karboanhidrāze Zn (II) Aminoskābju atlikumi Eritrocīti Katalizē oglekļa dioksīda atgriezenisku hidratāciju: CO 2+H 2O↔N 2SO 3↔N ++NSO 3Zn (II) karboksipeptidāze Aminoskābju atlikumi Aizkuņģa dziedzeris, aknas, zarnas Katalizē olbaltumvielu gremošanu, piedalās peptīdu saišu hidrolīzē: R 1CO-NH-R 2+H 2O↔R 1-COOH+R 2NH 2Katalāze Fe (III) Aminoskābju atlikumi, histidīns, tirozīns Asinis Katalizē ūdeņraža peroksīda sadalīšanās reakciju: 2H 2O 2= 2H 2O + O 2Fe(III) peroksidāze OlbaltumvielasAudi, asinis Substrātu oksidēšana (RH 2) ūdeņraža peroksīds: RH 2+ H 2O 2=R+2H 2Oksireduktāze Cu (II) Aminoskābju atlikumi Sirds, aknas, nieres Katalizē oksidāciju ar molekulārā skābekļa palīdzību: 2H 2R+O 2= 2R + 2H 2O Piruvāta karboksilāze Mn (II) Audu proteīni Aknas, vairogdziedzeris Pastiprina hormonu darbību. Katalizē karboksilēšanas procesu ar pirovīnskābe Aldehīda oksidāze Mo (VI) Audu proteīni Aknas piedalās aldehīdu oksidēšanā Ribonukleotīdu reduktāze Co (II) Audu proteīni Aknas piedalās ribonukleīnskābju biosintēzē

piemaisījumu elementi, kas pastāvīgi atrodas organismā: 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. Viņu bioloģiskā loma ir maz izprotama vai nezināma.
piemaisījumu elementi, kas atrodami organismā Sc, Tl, In, La, Pr, Sm, W, Re, Tb uc Dati par daudzumu un bioloģisko lomu nav skaidri.
Tabulā parādītas vairāku metaloenzīmu īpašības, kas ietver tādus vitāli svarīgus metālus kā Zn, Fe, Cu, Mn, Mo.
Atkarībā no uzvedības dzīvajās sistēmās metālus var iedalīt 5 veidos:
- nepieciešamie elementi, ar kuru trūkumu organismā rodas funkcionāli traucējumi;
- stimulanti (organismam nepieciešamie un nevajadzīgie metāli var darboties kā stimulanti);
inerti elementi, kas noteiktā koncentrācijā ir nekaitīgi un neietekmē ķermeni (piemēram, inerti metāli, ko izmanto kā ķirurģiskos implantus):
ārstniecības līdzekļi, ko izmanto medicīnā;
toksiskie elementi, augstā koncentrācijā, kas izraisa neatgriezeniskus funkcionālus traucējumus, ķermeņa nāvi.
Atkarībā no koncentrācijas un saskares laika metāls var darboties atbilstoši vienam no norādītajiem veidiem.
1. attēlā parādīta diagramma par organisma stāvokļa atkarību no metālu jonu koncentrācijas. Cietā līkne diagrammā apraksta tūlītēju pozitīvo reakciju, optimālo līmeni un pozitīvās ietekmes pāreju uz negatīvo pēc tam, kad vēlamā elementa koncentrācijas vērtības iziet cauri maksimumam. Augstās koncentrācijās nepieciešamais metāls kļūst toksisks.
Punktētā līkne parāda bioloģisko reakciju uz ķermenim toksisku metālu bez būtiska vai stimulējoša elementa iedarbības. Šī līkne nāk ar zināmu kavēšanos, kas norāda uz dzīva organisma spēju “nereaģēt” uz nelielu toksiskas vielas daudzumu (sliekšņa koncentrācija).
No diagrammas izriet, ka nepieciešamie elementi kļūst toksiski pārmērīgā daudzumā. Dzīvnieku un cilvēku organisms uztur elementu koncentrāciju optimālā diapazonā, izmantojot fizioloģisko procesu kompleksu, ko sauc par homeostāzi. Visu bez izņēmuma nepieciešamo metālu koncentrācija ir stingrā homeostāzes kontrolē.

1. att. Bioloģiskā reakcija atkarībā no metāla koncentrācijas. (Abu līkņu savstarpējais izvietojums attiecībā pret koncentrācijas skalu ir nosacīts)
metālu toksicitātes jonu saindēšanās
Īpaši interesanti ir ķīmisko elementu saturs cilvēka organismā. Cilvēka orgāni dažādi koncentrē dažādus ķīmiskos elementus sevī, tas ir, makro un mikroelementi ir nevienmērīgi sadalīti starp dažādiem orgāniem un audiem. Lielākā daļa mikroelementu (saturs organismā nepārsniedz 10 -3-10-5%) uzkrājas aknās, kaulu un muskuļu audos. Šie audumi ir galvenā daudzu metālu noliktava.
Elementiem var būt īpaša afinitāte pret noteiktiem orgāniem, un tie var būt tajos lielā koncentrācijā. Zināms, ka cinks koncentrējas aizkuņģa dziedzerī, jods – vairogdziedzerī, vanādijs kopā ar alumīniju un arsēnu uzkrājas matos un nagos, kadmijs, dzīvsudrabs, molibdēns – nierēs, alva zarnu audos, stroncijs – in. prostatas dziedzeris, kaulu audi, mangāns hipofīzē utt. Organismā var atrast mikroelementus saistošais stāvoklis, un brīvu jonu formu veidā. Konstatēts, ka alumīnijs, varš un titāns smadzeņu audos ir kompleksu formā ar olbaltumvielām, bet mangāns – jonu formā.
Reaģējot uz pārmērīgas elementu koncentrācijas uzņemšanu organismā, dzīvs organisms spēj ierobežot vai pat novērst no tā izrietošo toksisko efektu, pateicoties noteiktu detoksikācijas mehānismu klātbūtnei. Īpašie detoksikācijas mehānismi saistībā ar metālu joniem pašlaik nav labi saprotami. Daudzus metālus organismā var pārvērst mazāk kaitīgās formās šādos veidos:
nešķīstošu kompleksu veidošanās zarnu trakts;
metāla transportēšana ar asinīm uz citiem audiem, kur to var imobilizēt (piemēram, Pb + 2 kaulos);

- pārveide aknās un nierēs mazāk toksiskā formā.

Tātad, reaģējot uz svina, dzīvsudraba, kadmija uc toksisko jonu darbību, cilvēka aknas un nieres palielina metalotionu sintēzi - zemas molekulmasas proteīnus, kuros aptuveni 1/3 no aminoskābju atlikumiem ir cisteīns. . augsts saturs un noteikta vieta sulfhidril-SH-grupas nodrošina spēcīgu metālu jonu saistīšanās iespēju.

Metālu toksicitātes mehānismi parasti ir labi zināmi, taču ir ļoti grūti tos atrast kādam konkrētam metālam. Viens no šiem mehānismiem ir koncentrācija starp būtiskiem un toksiskiem metāliem, lai tiem būtu saistīšanās vietas olbaltumvielās, jo metālu joni stabilizē un aktivizē daudzus proteīnus, kas ir daļa no daudzām enzīmu sistēmām. Turklāt daudzās olbaltumvielu makromolekulās ir brīvas sulfhidrilgrupas, kas var mijiedarboties ar toksiskiem metālu joniem, piemēram, kadmiju, svinu un dzīvsudrabu, izraisot toksisku iedarbību. Tomēr nav precīzi noteikts, kuras makromolekulas šajā gadījumā kaitē dzīvam organismam. Metālu jonu toksicitātes izpausme dažādi ķermeņi un audi ne vienmēr ir saistīti ar to uzkrāšanās līmeni - nav garantijas, ka vislielākie bojājumi rodas tajā ķermeņa daļā, kur šī metāla koncentrācija ir lielāka. Tātad svina (II) joni, kas ir vairāk nekā 90% no kopējā daudzuma organismā, imobilizēti kaulos, uzrāda toksicitāti, jo 10% izplatās citos ķermeņa audos. Svina jonu imobilizāciju kaulos var uzskatīt par detoksikācijas procesu.

Metāla jonu toksicitāte parasti nav saistīta ar tā vajadzību pēc ķermeņa. Tomēr attiecībā uz toksicitāti un nepieciešamību ir viens kopīga iezīme: kā likums, pastāv metāla jonu savstarpējā saistība, tieši tāpat kā starp metālu un nemetālu joniem, kopējā ieguldījumā to darbības efektivitātē. Piemēram, kadmija toksicitāte ir izteiktāka sistēmā ar cinka deficītu, savukārt svina toksicitāti pastiprina kalcija deficīts. Tāpat dzelzs adsorbciju no augu pārtikas aizkavē tajā esošie kompleksveidojošie ligandi, un cinka jonu pārpalikums var kavēt vara adsorbciju utt.

Metālu jonu toksicitātes mehānismu noteikšanu bieži sarežģī dažādu veidu to iekļūšana dzīvā organismā esamība. Metālus var norīt ar pārtiku, ūdeni, uzsūkties caur ādu, iekļūt ieelpojot utt. Absorbcija ar putekļiem ir Galvenais ceļš iespiešanās plkst rūpnieciskais piesārņojums. Ieelpošanas rezultātā lielākā daļa metālu nogulsnējas plaušās un tikai pēc tam izplatās citos orgānos. Bet visizplatītākais toksisko metālu iekļūšanas ceļš organismā ir norīšana ar pārtiku un ūdeni.

Bibliogrāfiskais saraksts

1. Karapetyants M.Kh., Drakin S.I. Vispārējā un neorganiskā ķīmija. - M.: Ķīmija, 1993. - 590 lpp.

Akhmetovs N.S. Vispārējā un neorganiskā ķīmija. Mācību grāmata vidusskolām. - M.: Augstāk. skola, 2001. - 679 lpp.

Drozdovs D.A., Zlomanovs V.P., Mazo G.N., Spiridonovs F.M. Neorganiskā ķīmija. 3 sējumos. T. Intransitīvo elementu ķīmija. / Red. Yu.D. Tretjakova - M.: Red. "Akadēmija", 2004, 368s.

5. Tamms I.E., Tretjakovs Ju.D. Neorganiskā ķīmija: 3 sējumos, V.1. Fizikālās un ķīmiskās bāzes neorganiskā ķīmija. Mācību grāmata augstskolu studentiem / Red. Yu.D. Tretjakovs. - M.: Red. "Akadēmija", 2004, 240. gadi.

Koržukovs N.G. Vispārējā un neorganiskā ķīmija. Proc. Ieguvums. / Redakcijā V.I. Delyan-M.: Red. MISIS: INFRA-M, 2004, 512s.

Ershov Yu.A., Popkov V.A., Berlyand A.S., Knizhnik A.Z. Vispārējā ķīmija. Biofizikālā ķīmija. Biogēno elementu ķīmija. Mācību grāmata augstskolām. / Red. Yu.A. Eršovs. 3. izdevums, - M.: Integral-Pres, 2007. - 728 lpp.

Glinka N.L. Vispārējā ķīmija. Apmācība universitātēm. Ed. 30. pārskatīts./ Red. A.I. Ermakovs. - M.: Integral-Press, 2007, - 728 lpp.

Černihs, M.M. Ovčarenko. Smagie metāli un radionuklīdi biogeocinozēs. - M.: Agrokonsults, 2004.

N.V. Gusakovs. Vides ķīmija. - Rostova pie Donas, Fīniksa, 2004.

Baletskaya L.G. Neorganiskā ķīmija. - Rostova pie Donas, Fīniksa, 2005.

M. Hence, P. Armoss, J. Lakuriansens, E. Arvans. tīrīšana Notekūdeņi. - M.: Mir, 2006.

Korovins N.V. Vispārējā ķīmija. - M.: Augstāk. skola, 1998. - 558 lpp.

Petrova V.V. un citi Ķīmisko elementu un to savienojumu īpašību apskats. Mācību grāmata kursam Ķīmija mikroelektronikā. - M.: Izdevniecība MIET, 1993. - 108 lpp.

Kharin A.N., Kataeva N.A., Kharina L.T. Ķīmijas kurss. - M.: Augstāk. skola, 1983. - 511 lpp.

>> Ķīmija: ķīmiskie elementi dzīvo organismu šūnās

Vielu sastāvā ir atrasti vairāk nekā 70 elementi, kas veido visu dzīvo organismu (cilvēku, dzīvnieku, augu) šūnas. Šos elementus parasti iedala divās grupās: makroelementi un mikroelementi.

Makroelementi ir atrodami šūnās lielos daudzumos. Pirmkārt, tie ir ogleklis, skābeklis, slāpeklis un ūdeņradis. Kopumā tie veido gandrīz 98% no kopējā šūnas satura. Papildus šiem elementiem makroelementos ietilpst arī magnijs, kālijs, kalcijs, nātrijs, fosfors, sērs un hlors. To kopējais saturs ir 1,9%. Tādējādi citu ķīmisko elementu īpatsvars veido aptuveni 0,1%. Tie ir mikroelementi. Tajos ietilpst dzelzs, cinks, mangāns, bors, varš, jods, kobalts, broms, fluors, alumīnijs utt.

Zīdītāju pienā tika atrasti 23 mikroelementi: litijs, rubīdijs, varš, sudrabs, bārijs, stroncijs, titāns, arsēns, vanādijs, hroms, molibdēns, jods, fluors, mangāns, dzelzs, kobalts, niķelis u.c.

Zīdītāju asiņu sastāvā ir 24 mikroelementi, bet cilvēka smadzeņu sastāvā - 18 mikroelementi.

Kā redzams, šūnā nav īpašu elementu, kas raksturīgi tikai dzīvajai dabai, t.i. atomu līmenis nav atšķirības starp dzīvo un nedzīvo dabu. Šīs atšķirības ir atrodamas tikai līmenī sarežģītas vielas- uz molekulārais līmenis. Tātad, kopā ar neorganiskās vielas(ūdens un minerālsāļi) dzīvo organismu šūnās ir tikai tām raksturīgas vielas - organiskās vielas (olbaltumvielas, tauki, ogļhidrāti, nukleīnskābes, vitamīni, hormoni u.c.). Šīs vielas tiek veidotas galvenokārt no oglekļa, ūdeņraža, skābekļa un slāpekļa, t.i., no makroelementiem. Mikroelementi šajās vielās satur nelielos daudzumos, tomēr to loma normālā organismu dzīvē ir milzīga. Piemēram, bora, mangāna, cinka, kobalta savienojumi krasi palielina atsevišķu lauksaimniecības augu ražu un palielina to izturību pret dažādām slimībām.

Cilvēks un dzīvnieki normālai dzīvei nepieciešamos mikroelementus saņem caur augiem, ar kuriem tie barojas. Ja pārtikā nav pietiekami daudz mangāna, tad iespējama augšanas aizkavēšanās, pubertātes sākuma palēninājums un vielmaiņas traucējumi skeleta veidošanās laikā. Miligramu mangāna sāļu frakciju pievienošana dienas deva dzīvnieki novērš šīs slimības.

Kobalts ir daļa no B12 vitamīna, kas ir atbildīgs par hematopoētisko orgānu darbu. Kobalta trūkums pārtikā bieži izraisa nopietnu slimību, kas izraisa ķermeņa izsīkumu un pat nāvi.

Mikroelementu nozīme cilvēkiem pirmo reizi atklājās, pētot tādu slimību kā endēmiskais goiters, ko izraisīja joda trūkums pārtikā un ūdenī. Jodu saturoša sāls uzņemšana noved pie atveseļošanās, un tā pievienošana pārtikai nelielos daudzumos novērš slimību. Šim nolūkam tiek veikta jodēta galda sāls, kurai pievieno 0,001-0,01% kālija jodīda.

Lielākajā daļā bioloģisko enzīmu katalizatoru sastāvā ietilpst cinks, molibdēns un daži citi metāli. Šie elementi, kas atrodas dzīvo organismu šūnās ļoti mazos daudzumos, nodrošina vissmalkāko bioķīmisko mehānismu normālu darbību un ir patiesi dzīvības procesu regulatori.

Daudzus mikroelementus satur vitamīni - dažādas ķīmiskas dabas organiskās vielas, kas nelielās devās nonāk organismā ar pārtiku un ļoti ietekmē vielmaiņu un vispārējo organisma vitālo aktivitāti. Savā bioloģiskajā darbībā tie ir tuvi fermentiem, bet fermentus veido organisma šūnas, un vitamīni parasti nāk no pārtikas. Kā vitamīnu avoti kalpo augi: citrusaugļi, rožu gurni, pētersīļi, sīpoli, ķiploki un daudzi citi. Daļu vitamīnu – A, B1, B2, K – iegūst sintētiski. Vitamīni savu nosaukumu ieguvuši no diviem vārdiem: vita — dzīvība un amīns — saturošs slāpeklis.

Mikroelementi ir arī daļa no hormoniem - bioloģiski aktīvām vielām, kas regulē cilvēka un dzīvnieku orgānu orgānu un sistēmu darbību. Viņi ņem savu vārdu no Grieķu vārds harmao - es uzvaru. Hormonus ražo endokrīnie dziedzeri, un tie nonāk asinīs, kas tos pārnes visā ķermenī. Daži hormoni tiek iegūti sintētiski.

1. Makroelementi un mikroelementi.

2. Mikroelementu nozīme augu, dzīvnieku un cilvēku dzīvē.

3. Organiskās vielas: olbaltumvielas, tauki, ogļhidrāti.

4. Fermenti.

5. Vitamīni.

6. Hormoni.

Kurā ķīmiskā elementa eksistences formu līmenī sākas atšķirība starp dzīvu un nedzīvu dabu?

Kāpēc atsevišķus makroelementus sauc arī par biogēniem? Uzskaitiet tos.

Nodarbības saturs nodarbības kopsavilkums atbalsta rāmis nodarbības prezentācijas akseleratīvas metodes interaktīvās tehnoloģijas Prakse uzdevumi un vingrinājumi pašpārbaudes darbnīcas, apmācības, lietas, uzdevumi mājasdarbi diskusijas jautājumi retoriski jautājumi no studentiem Ilustrācijas audio, video klipi un multivide fotogrāfijas, attēli grafikas, tabulas, shēmas humors, anekdotes, joki, komiksi, līdzības, teicieni, krustvārdu mīklas, citāti Papildinājumi tēzes raksti mikroshēmas zinātkāriem apkrāptu lapas mācību grāmatas pamata un papildu terminu glosārijs cits Mācību grāmatu un stundu pilnveidošanakļūdu labošana mācību grāmatā Inovācijas elementu fragmenta atjaunošana mācību grāmatā mācību stundā novecojušo zināšanu aizstāšana ar jaunām Tikai skolotājiem ideālas nodarbības kalendāra plāns uz gadu vadlīnijas diskusiju programmas Integrētās nodarbības