บทบาททางชีวภาพขององค์ประกอบทางเคมีในสิ่งมีชีวิต หน้าที่ขององค์ประกอบทางเคมีในร่างกายมนุษย์

องค์ประกอบของร่างกาย

โดย องค์ประกอบทางเคมีเซลล์ของสิ่งมีชีวิตที่แตกต่างกันอาจแตกต่างกันอย่างเห็นได้ชัด แต่ประกอบด้วยองค์ประกอบเดียวกัน ตารางธาตุประมาณ 70 ธาตุของ D.I. Mendeleev แต่มีเพียง 24 คนเท่านั้นที่มี ความสำคัญและมักพบในสิ่งมีชีวิต

ธาตุอาหารหลัก - ออกซิเจน ไฮโดรคาร์บอน ไฮโดรเจน ไนโตรเจน - เป็นส่วนหนึ่งของโมเลกุลของสารอินทรีย์ ธาตุมาโครเมื่อเร็ว ๆ นี้ ได้แก่ โพแทสเซียม โซเดียม แคลเซียม กำมะถัน ฟอสฟอรัส แมกนีเซียม เหล็ก คลอรีน เนื้อหาในเซลล์คือหนึ่งในสิบและร้อยเปอร์เซ็นต์

แมกนีเซียมเป็นส่วนหนึ่งของคลอโรฟิลล์ เหล็ก - เฮโมโกลบิน; ฟอสฟอรัส - เนื้อเยื่อกระดูก, กรดนิวคลีอิก; แคลเซียม - กระดูก, เต่าหอย, กำมะถัน - ในองค์ประกอบของโปรตีน; ไอออนโพแทสเซียม โซเดียม และคลอไรด์มีส่วนในการเปลี่ยนแปลงศักยภาพของเยื่อหุ้มเซลล์

ธาตุ ถูกนำเสนอในเซลล์ที่มีหนึ่งในร้อยและหนึ่งในพันของเปอร์เซ็นต์ ได้แก่ สังกะสี ทองแดง ไอโอดีน ฟลูออรีน โมลิบดีนัม โบรอน เป็นต้น

ธาตุเป็นส่วนหนึ่งของเอนไซม์ ฮอร์โมน เม็ดสี

Ultramicroelements - องค์ประกอบซึ่งมีเนื้อหาในเซลล์ไม่เกิน 0.000001% ได้แก่ ยูเรเนียม ทอง ปรอท ซีเซียม เป็นต้น

น้ำและความสำคัญทางชีวภาพ

ปริมาณน้ำจัดอยู่ในกลุ่ม สารประกอบทางเคมีอันดับหนึ่งในทุกเซลล์ สถานะการทำงานของเซลล์ ประเภทของสิ่งมีชีวิต และเงื่อนไขการมีอยู่ เนื้อหาในเซลล์แตกต่างกันไปอย่างมากทั้งนี้ขึ้นอยู่กับชนิดของเซลล์

เซลล์เนื้อเยื่อกระดูกประกอบด้วยน้ำไม่เกิน 20% เนื้อเยื่อไขมัน - ประมาณ 40% เซลล์กล้ามเนื้อ - 76% และเซลล์ตัวอ่อน - มากกว่า 90%

หมายเหตุ 1

ในเซลล์ของสิ่งมีชีวิตใด ๆ ปริมาณน้ำจะลดลงอย่างเห็นได้ชัดตามอายุ

ดังนั้นข้อสรุปที่ว่ายิ่งกิจกรรมการทำงานของสิ่งมีชีวิตโดยรวมและของแต่ละเซลล์แยกกันสูงขึ้น ปริมาณน้ำของพวกมันก็จะยิ่งมากขึ้น และในทางกลับกัน

หมายเหตุ2

ข้อกำหนดเบื้องต้นสำหรับกิจกรรมที่สำคัญของเซลล์คือการมีอยู่ของน้ำ มันเป็นส่วนหลักของไซโตพลาสซึมรองรับโครงสร้างและความเสถียรของคอลลอยด์ที่ประกอบเป็นไซโตพลาสซึม

บทบาทของน้ำในเซลล์ถูกกำหนดโดยคุณสมบัติทางเคมีและโครงสร้างของมัน ประการแรก เนื่องจากโมเลกุลมีขนาดเล็ก ขั้วของโมเลกุล และความสามารถในการรวมตัวโดยใช้พันธะไฮโดรเจน

พันธะไฮโดรเจนเกิดขึ้นจากการมีส่วนร่วมของอะตอมไฮโดรเจนที่เชื่อมต่อกับอะตอมอิเล็กโตรเนกาทีฟ (โดยปกติคือออกซิเจนหรือไนโตรเจน) ในกรณีนี้ อะตอมของไฮโดรเจนจะได้รับประจุบวกจำนวนมากจนสามารถสร้างพันธะใหม่กับอะตอมอิเล็กโตรเนกาทีฟอื่น (ออกซิเจนหรือไนโตรเจน) โมเลกุลของน้ำยังจับกันซึ่งปลายด้านหนึ่งมีประจุบวกและอีกด้านหนึ่งเป็นลบ โมเลกุลดังกล่าวเรียกว่า ไดโพล. อะตอมของออกซิเจนที่มีอิเล็กโตรเนกาทีฟมากกว่าของโมเลกุลน้ำหนึ่งตัวจะถูกดึงดูดไปยังอะตอมไฮโดรเจนที่มีประจุบวกของอีกโมเลกุลหนึ่งเพื่อสร้างพันธะไฮโดรเจน

เนื่องจากโมเลกุลของน้ำมีขั้วและสามารถสร้างพันธะไฮโดรเจนได้ น้ำจึงเป็นตัวทำละลายที่สมบูรณ์แบบสำหรับสารที่มีขั้วซึ่งเรียกว่า ชอบน้ำ. เหล่านี้เป็นสารประกอบที่มีลักษณะเป็นไอออนิก ซึ่งอนุภาคที่มีประจุ (ไอออน) จะแยกตัว (แยก) ในน้ำเมื่อสาร (เกลือ) ละลาย สารประกอบที่ไม่ใช่ไอออนิกบางชนิดมีความสามารถเหมือนกันในโมเลกุลที่มีหมู่ประจุ (ขั้ว) (ในน้ำตาล, กรดอะมิโน, แอลกอฮอล์อย่างง่าย, เหล่านี้คือหมู่ OH) สารที่ประกอบด้วยโมเลกุลที่ไม่มีขั้ว (ลิปิด) นั้นแทบจะไม่ละลายในน้ำ กล่าวคือ พวกมัน ไม่ชอบน้ำ.

เมื่อสารผ่านเข้าไปในสารละลาย อนุภาคโครงสร้างของสาร (โมเลกุลหรือไอออน) จะได้รับความสามารถในการเคลื่อนที่อย่างอิสระมากขึ้น ด้วยเหตุนี้ การเกิดปฏิกิริยาของสารจึงเพิ่มขึ้น ด้วยเหตุนี้น้ำจึงเป็นตัวกลางหลักที่ ปฏิกริยาเคมี. นอกจากนี้ ปฏิกิริยารีดอกซ์และปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสทั้งหมดเกิดขึ้นจากการมีส่วนร่วมของน้ำโดยตรง

น้ำมีความจุความร้อนจำเพาะสูงสุดของสารที่รู้จักทั้งหมด ซึ่งหมายความว่าด้วยพลังงานความร้อนที่เพิ่มขึ้นอย่างมาก อุณหภูมิของน้ำจะสูงขึ้นเล็กน้อย ทั้งนี้เนื่องมาจากการใช้พลังงานจำนวนมากในการทำลายพันธะไฮโดรเจน ซึ่งจำกัดการเคลื่อนที่ของโมเลกุลของน้ำ

เนื่องจากความจุความร้อนสูง น้ำจึงทำหน้าที่เป็นตัวป้องกันเนื้อเยื่อพืชและสัตว์จากอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วและรุนแรง และความร้อนสูงของการกลายเป็นไอเป็นพื้นฐานสำหรับการรักษาเสถียรภาพของอุณหภูมิร่างกายที่เชื่อถือได้ ความต้องการพลังงานจำนวนมากในการระเหยน้ำนั้นเกิดจากการมีพันธะไฮโดรเจนระหว่างโมเลกุล พลังงานนี้มาจาก สิ่งแวดล้อมดังนั้นการระเหยจะมาพร้อมกับความเย็น กระบวนการนี้สามารถสังเกตได้ในระหว่างการขับเหงื่อ ในกรณีของความร้อนในสุนัขก็เป็นสิ่งสำคัญในกระบวนการทำความเย็นอวัยวะที่คายน้ำของพืช โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาพทะเลทรายและในสภาพของสเตปป์แห้งและฤดูแล้งในภูมิภาคอื่น ๆ

น้ำยังมีค่าการนำความร้อนสูง ซึ่งช่วยกระจายความร้อนไปทั่วร่างกายอย่างสม่ำเสมอ ดังนั้นจึงไม่มีความเสี่ยงของ "จุดร้อน" ในท้องถิ่นที่อาจทำให้องค์ประกอบของเซลล์เสียหายได้ สูงมาก ความร้อนจำเพาะและค่าการนำความร้อนสูงสำหรับของเหลวทำให้น้ำเป็นสื่อในอุดมคติสำหรับการรักษาระบบการระบายความร้อนที่เหมาะสมของร่างกาย

น้ำมีแรงตึงผิวสูง คุณสมบัตินี้สำคัญมากสำหรับ กระบวนการดูดซับ, การเคลื่อนที่ของสารละลายผ่านเนื้อเยื่อ (การไหลเวียนโลหิต การเคลื่อนขึ้นและลงผ่านพืช ฯลฯ)

น้ำถูกใช้เป็นแหล่งของออกซิเจนและไฮโดรเจน ซึ่งถูกปล่อยออกมาในช่วงระยะแสงของการสังเคราะห์ด้วยแสง

คุณสมบัติทางสรีรวิทยาที่สำคัญของน้ำ ได้แก่ ความสามารถในการละลายก๊าซ ($O_2$, $CO_2$ เป็นต้น) นอกจากนี้ น้ำในฐานะตัวทำละลายยังมีส่วนร่วมในกระบวนการออสโมซิส ซึ่งมีบทบาทสำคัญในชีวิตของเซลล์และร่างกาย

คุณสมบัติของไฮโดรคาร์บอนและบทบาททางชีวภาพ

หากเราไม่คำนึงถึงน้ำ เราสามารถพูดได้ว่าโมเลกุลของเซลล์ส่วนใหญ่เป็นของไฮโดรคาร์บอน ซึ่งเรียกว่าสารประกอบอินทรีย์

หมายเหตุ 3

ไฮโดรคาร์บอนมีความสามารถทางเคมีเฉพาะตัวซึ่งเป็นพื้นฐานของชีวิต เป็นพื้นฐานทางเคมีของไฮโดรคาร์บอน

เนื่องจากขนาดที่เล็กและการมีอยู่ของ เปลือกนอกอิเล็กตรอนสี่ตัว อะตอมของไฮโดรคาร์บอนสามารถสร้างพันธะโควาเลนต์ที่แรงสี่พันธะกับอะตอมอื่นๆ

สิ่งสำคัญที่สุดคือความสามารถของอะตอมไฮโดรคาร์บอนในการรวมตัวเข้าด้วยกัน ทำให้เกิดโซ่ วงแหวน และสุดท้ายคือโครงกระดูกของโมเลกุลอินทรีย์ขนาดใหญ่และซับซ้อน

นอกจากนี้ ไฮโดรคาร์บอนยังก่อตัวได้ง่าย พันธะโควาเลนต์กับองค์ประกอบทางชีวภาพอื่นๆ (มักจะมี $H, Mg, P, O, S$) สิ่งนี้อธิบายการมีอยู่ของสารประกอบอินทรีย์ต่าง ๆ ในปริมาณทางดาราศาสตร์ที่รับประกันการมีอยู่ของสิ่งมีชีวิตในทุกอาการ ความหลากหลายของพวกมันปรากฏอยู่ในโครงสร้างและขนาดของโมเลกุล คุณสมบัติทางเคมี, ระดับความอิ่มตัวของโครงกระดูกคาร์บอนและ รูปแบบที่แตกต่างโมเลกุลซึ่งถูกกำหนดโดยมุมของพันธะภายในโมเลกุล

ไบโอโพลีเมอร์

เหล่านี้มีน้ำหนักโมเลกุลสูง (น้ำหนักโมเลกุล 103 - 109) สารประกอบอินทรีย์ซึ่งมีโมเลกุลขนาดใหญ่ประกอบด้วย จำนวนมากลิงค์ที่ทำซ้ำ - โมโนเมอร์

ไบโอโพลีเมอร์เป็นโปรตีน กรดนิวคลีอิก, พอลิแซ็กคาไรด์และอนุพันธ์ของพวกมัน (แป้ง ไกลโคเจน เซลลูโลส เฮมิเซลลูโลส เพคติน ไคติน ฯลฯ) โมโนเมอร์สำหรับพวกมันคือกรดอะมิโน นิวคลีโอไทด์ และโมโนแซ็กคาไรด์ตามลำดับ

หมายเหตุ 4

ประมาณ 90% ของมวลแห้งของเซลล์ประกอบด้วยพอลิเมอร์ชีวภาพ: พอลิแซ็กคาไรด์มีอิทธิพลเหนือพืช ในขณะที่โปรตีนมีอิทธิพลเหนือในสัตว์

ตัวอย่างที่ 1

ในเซลล์แบคทีเรียมีโปรตีนประมาณ 3,000 ชนิดและกรดนิวคลีอิก 1,000 ชนิด และในมนุษย์จำนวนโปรตีนประมาณ 5 ล้าน

ไบโอโพลีเมอร์ไม่เพียงแต่สร้างพื้นฐานโครงสร้างของสิ่งมีชีวิตเท่านั้น แต่ยังมีบทบาทสำคัญในกระบวนการของชีวิตด้วย

พื้นฐานทางโครงสร้างของพอลิเมอร์ชีวภาพเป็นแบบเส้นตรง (โปรตีน กรดนิวคลีอิก เซลลูโลส) หรือสายโซ่กิ่ง (ไกลโคเจน)

และกรดนิวคลีอิก ปฏิกิริยาภูมิคุ้มกัน ปฏิกิริยาเมแทบอลิซึม - และเกิดขึ้นเนื่องจากการก่อตัวของสารเชิงซ้อนไบโอโพลีเมอร์และคุณสมบัติอื่นๆ ของไบโอโพลีเมอร์

ทุกวันนี้ มีการค้นพบและแยกออกมามากมายในรูปแบบที่บริสุทธิ์ องค์ประกอบทางเคมีตารางธาตุและหนึ่งในห้านั้นพบได้ในสิ่งมีชีวิตทุกชนิด เช่นเดียวกับอิฐเป็นส่วนประกอบหลักของสารอินทรีย์และอนินทรีย์

องค์ประกอบทางเคมีใดที่เป็นส่วนหนึ่งของเซลล์ตามชีววิทยาของสารที่สามารถตัดสินการปรากฏตัวของพวกมันในร่างกาย - เราจะพิจารณาทั้งหมดนี้ในบทความต่อไป

ความคงตัวขององค์ประกอบทางเคมีคืออะไร

เพื่อรักษาเสถียรภาพในร่างกาย แต่ละเซลล์ต้องรักษาความเข้มข้นของส่วนประกอบแต่ละส่วนให้อยู่ในระดับคงที่ ระดับนี้พิจารณาจากชนิดพันธุ์ ที่อยู่อาศัย ปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อม

เพื่อตอบคำถามว่าองค์ประกอบทางเคมีใดที่เป็นส่วนหนึ่งของเซลล์ จำเป็นต้องเข้าใจให้ชัดเจนว่าสารใดๆ มีส่วนประกอบใดๆ ของตารางธาตุ

บางครั้ง ในคำถามประมาณหนึ่งในร้อยและหนึ่งในพันของเปอร์เซ็นต์ของเนื้อหาในองค์ประกอบบางอย่างในเซลล์ แต่ในขณะเดียวกัน การเปลี่ยนแปลงในหมายเลขที่มีชื่ออย่างน้อยหนึ่งในพันส่วนอาจมีผลร้ายแรงต่อร่างกายอยู่แล้ว

จากองค์ประกอบทางเคมี 118 ชนิดในเซลล์ของมนุษย์ ควรมีอย่างน้อย 24 ชนิด ไม่มีส่วนประกอบดังกล่าวที่จะพบในสิ่งมีชีวิต แต่ไม่ได้เป็นส่วนหนึ่งของวัตถุธรรมชาติที่ไม่มีชีวิต ข้อเท็จจริงนี้ยืนยันความสัมพันธ์ที่ใกล้ชิดระหว่างสิ่งมีชีวิตกับสิ่งไม่มีชีวิตในระบบนิเวศ

บทบาทขององค์ประกอบต่างๆ ที่ประกอบเป็นเซลล์

แล้วองค์ประกอบทางเคมีที่ประกอบเป็นเซลล์คืออะไร? ควรสังเกตบทบาทของพวกเขาในชีวิตของสิ่งมีชีวิตโดยตรงขึ้นอยู่กับความถี่ของการเกิดขึ้นและความเข้มข้นของพวกมันในไซโตพลาสซึม อย่างไรก็ตาม ถึงแม้ว่า เนื้อหาที่แตกต่างกันธาตุในเซลล์มีความสำคัญเท่ากัน การขาดสิ่งเหล่านี้สามารถนำไปสู่ผลเสียต่อร่างกาย การปิดปฏิกิริยาทางชีวเคมีที่สำคัญที่สุดจากการเผาผลาญ

การระบุองค์ประกอบทางเคมีที่เป็นส่วนหนึ่งของเซลล์มนุษย์ เราต้องพูดถึงสามประเภทหลัก ซึ่งเราจะพิจารณาด้านล่าง:

องค์ประกอบทางชีวภาพหลักของเซลล์

ไม่น่าแปลกใจที่องค์ประกอบ O, C, H, N เป็นสารชีวภาพเนื่องจากก่อให้เกิดสารอินทรีย์และสารอนินทรีย์จำนวนมาก เป็นไปไม่ได้ที่จะจินตนาการถึงโปรตีน ไขมัน คาร์โบไฮเดรต หรือกรดนิวคลีอิก โดยปราศจากส่วนประกอบที่จำเป็นเหล่านี้สำหรับร่างกาย

หน้าที่ขององค์ประกอบเหล่านี้กำหนดเนื้อหาสูงในร่างกาย รวมกันคิดเป็น 98% ของน้ำหนักตัวแห้งทั้งหมด กิจกรรมของเอนไซม์เหล่านี้สามารถแสดงออกได้อย่างไร?

1. ออกซิเจน. ปริมาณในเซลล์ประมาณ 62% ของมวลแห้งทั้งหมด หน้าที่: การสร้างสารอินทรีย์และอนินทรีย์, การมีส่วนร่วมในระบบทางเดินหายใจ;
2. คาร์บอน. เนื้อหาถึง 20% ฟังก์ชั่นหลัก: รวมอยู่ในทั้งหมด;
3. ไฮโดรเจน. ความเข้มข้นของมันมีค่า 10% นอกเหนือจากการเป็นส่วนประกอบของอินทรียวัตถุและน้ำแล้ว องค์ประกอบนี้ยังมีส่วนร่วมในการเปลี่ยนแปลงพลังงาน
4. ไนโตรเจน จำนวนเงินไม่เกิน 3-5% บทบาทหลักคือการก่อตัวของกรดอะมิโน, กรดนิวคลีอิก, เอทีพี, วิตามินหลายชนิด, เฮโมโกลบิน, ฮีโมไซยานิน, คลอโรฟิลล์

เหล่านี้เป็นองค์ประกอบทางเคมีที่ประกอบขึ้นเป็นเซลล์และก่อให้เกิดสารส่วนใหญ่ที่จำเป็นสำหรับชีวิตปกติ

ความสำคัญของธาตุอาหารหลัก

ธาตุอาหารหลักยังช่วยในการแนะนำองค์ประกอบทางเคมีที่เป็นส่วนหนึ่งของเซลล์ จากหลักสูตรชีววิทยา เป็นที่แน่ชัดว่า 2% ของมวลแห้งประกอบด้วยส่วนประกอบอื่นๆ ของตารางธาตุ นอกเหนือจากหลักสูตรหลักแล้ว และธาตุอาหารหลักรวมถึงผู้ที่มีเนื้อหาไม่ต่ำกว่า 0.01% หน้าที่หลักของพวกเขาจะถูกนำเสนอในรูปแบบของตาราง

แคลเซียม (Ca)		รับผิดชอบในการหดตัวของเส้นใยกล้ามเนื้อเป็นส่วนหนึ่งของเพคตินกระดูกและฟัน ช่วยเพิ่มการแข็งตัวของเลือด
ฟอสฟอรัส (P)		เป็นส่วนหนึ่งของแหล่งพลังงานที่สำคัญที่สุด - ATP
		มีส่วนร่วมในการก่อตัวของสะพานไดซัลไฟด์ในระหว่างการพับโปรตีนเป็นโครงสร้างระดับอุดมศึกษา รวมอยู่ในองค์ประกอบของ cysteine ​​​​และ methionine วิตามินบางชนิด
		โพแทสเซียมไอออนมีส่วนเกี่ยวข้องกับเซลล์และยังส่งผลต่อศักยภาพของเมมเบรน
		ประจุลบที่สำคัญในร่างกาย
โซเดียม (นา)		แอนะล็อกของโพแทสเซียมที่เกี่ยวข้องในกระบวนการเดียวกัน
แมกนีเซียม (มก.)		แมกนีเซียมไอออนเป็นตัวควบคุมกระบวนการ ในใจกลางของโมเลกุลคลอโรฟิลล์ก็มีอะตอมของแมกนีเซียมด้วย
		มีส่วนร่วมในการขนส่งอิเล็กตรอนผ่านการหายใจและการสังเคราะห์ด้วยแสง ฯลฯ เป็นการเชื่อมโยงโครงสร้างของ myoglobin, เฮโมโกลบินและเอนไซม์จำนวนมาก

เราหวังว่าจากข้างต้นจะเป็นเรื่องง่ายที่จะระบุว่าองค์ประกอบทางเคมีใดเป็นส่วนหนึ่งของเซลล์และเป็นองค์ประกอบมหภาค

ธาตุ

นอกจากนี้ยังมีส่วนประกอบของเซลล์โดยที่ร่างกายไม่สามารถทำงานได้ตามปกติ แต่เนื้อหาจะน้อยกว่า 0.01% เสมอ มาดูกันว่าองค์ประกอบทางเคมีใดที่เป็นส่วนหนึ่งของเซลล์และอยู่ในกลุ่มขององค์ประกอบขนาดเล็ก

		เป็นส่วนหนึ่งของเอนไซม์ของ DNA และ RNA polymerase รวมถึงฮอร์โมนหลายชนิด (เช่น อินซูลิน)
		มีส่วนร่วมในกระบวนการสังเคราะห์แสง การสังเคราะห์ฮีโมไซยานิน และเอนไซม์บางชนิด
		เป็นส่วนประกอบโครงสร้างของฮอร์โมน T3 และ T4 ของต่อมไทรอยด์
แมงกานีส (Mn)	น้อยกว่า 0.001	รวมอยู่ในเอ็นไซม์กระดูก มีส่วนร่วมในการตรึงไนโตรเจนในแบคทีเรีย
	น้อยกว่า 0.001	ส่งผลต่อกระบวนการเจริญเติบโตของพืช
		เป็นส่วนหนึ่งของกระดูกและเคลือบฟัน

สารอินทรีย์และอนินทรีย์

นอกจากนี้ องค์ประกอบทางเคมีอื่น ๆ ที่รวมอยู่ในองค์ประกอบของเซลล์คืออะไร? คำตอบสามารถพบได้โดยการศึกษาโครงสร้างของสารส่วนใหญ่ในร่างกาย ในหมู่พวกเขาโมเลกุลของแหล่งกำเนิดอินทรีย์และอนินทรีย์มีความโดดเด่นและแต่ละกลุ่มเหล่านี้มีองค์ประกอบคงที่ในองค์ประกอบ

สารอินทรีย์ประเภทหลักได้แก่ โปรตีน กรดนิวคลีอิก ไขมัน และคาร์โบไฮเดรต พวกมันถูกสร้างขึ้นจากองค์ประกอบทางชีวภาพหลักทั้งหมด: โครงกระดูกของโมเลกุลนั้นเกิดจากคาร์บอนเสมอ และไฮโดรเจน ออกซิเจน และไนโตรเจนเป็นส่วนหนึ่งของอนุมูล ในสัตว์ โปรตีนเป็นประเภทหลัก และในพืช โพลีแซ็กคาไรด์

สารอนินทรีย์ล้วนเป็นเกลือแร่และแน่นอนว่าเป็นน้ำ ในบรรดาสารอนินทรีย์ทั้งหมดในเซลล์ ส่วนใหญ่คือ H 2 O ซึ่งสารที่เหลือจะละลาย

จากทั้งหมดที่กล่าวมาจะช่วยให้คุณทราบได้ว่าองค์ประกอบทางเคมีใดที่เป็นส่วนหนึ่งของเซลล์ และหน้าที่ของพวกมันในร่างกายจะไม่เป็นปริศนาสำหรับคุณอีกต่อไป

ที่ สภาพที่ทันสมัยปัญหาเร่งด่วนที่สุดประการหนึ่งของการสอนวิชาเคมีคือการทำให้แน่ใจว่ามีการปฐมนิเทศความรู้ตามวิชาในเชิงปฏิบัติ ซึ่งหมายความว่าจำเป็นต้องชี้แจงความสัมพันธ์ที่ใกล้ชิดระหว่างตำแหน่งทางทฤษฎีที่ศึกษากับการปฏิบัติของชีวิต เพื่อแสดงลักษณะประยุกต์ของความรู้ทางเคมี นักเรียนรู้สึกตื่นเต้นที่จะเรียนรู้วิชาเคมี เพื่อรักษาความสนใจทางปัญญาของนักเรียน จำเป็นต้องโน้มน้าวพวกเขาถึงประสิทธิผลของความรู้ทางเคมี เพื่อสร้างความต้องการส่วนบุคคลสำหรับการเรียนรู้เนื้อหาทางการศึกษา

วัตถุประสงค์ของบทเรียนนี้:ขยายขอบเขตอันไกลโพ้นของนักเรียนและเพิ่มความสนใจทางปัญญาในการศึกษาเรื่อง สร้างแนวคิดเกี่ยวกับโลกทัศน์เกี่ยวกับการรู้จำของธรรมชาติ บทเรียนนี้เสนอให้จัดขึ้นในชั้นประถมศึกษาปีที่ 8 หลังจากศึกษาองค์ประกอบทางเคมีของตารางธาตุเมื่อเด็กมีความคิดเกี่ยวกับความหลากหลายแล้ว

ระหว่างเรียน

ครู:

ไม่มีอะไรอื่นในธรรมชาติ
ไม่ว่าที่นี่หรือที่นั่น ในส่วนลึกของอวกาศ:
ทุกสิ่งทุกอย่าง ตั้งแต่เม็ดทรายเล็กๆ ไปจนถึงดาวเคราะห์
ประกอบด้วยองค์ประกอบเดียว
เหมือนสูตร เหมือนตารางแรงงาน
โครงสร้างของระบบ Mendeleev นั้นเข้มงวด
โลกรอบตัวคุณมีชีวิตชีวา
เข้าไป หายใจเข้า สัมผัสมันด้วยมือของคุณ

บทเรียนเริ่มต้นด้วยฉากละคร “ใครสำคัญที่สุดในตาราง?” (ซม. ภาคผนวก 1).

ครู:ร่างกายมนุษย์มีองค์ประกอบทางเคมี 81 ชนิดจาก 92 ชนิดที่พบในธรรมชาติ ร่างกายมนุษย์เป็นห้องปฏิบัติการเคมีที่ซับซ้อน เป็นเรื่องยากที่จะจินตนาการว่าสุขภาพ อารมณ์ และความอยากอาหารในแต่ละวันของเราขึ้นอยู่กับแร่ธาตุ หากไม่มีพวกมัน วิตามินก็ไร้ประโยชน์ การสังเคราะห์และสลายโปรตีน ไขมันและคาร์โบไฮเดรตเป็นไปไม่ได้

บนโต๊ะของนักเรียนมีตาราง "บทบาททางชีวภาพขององค์ประกอบทางเคมี" (ดู ภาคผนวก 2). ใช้เวลาทำความรู้จักกับเธอ ครูร่วมกับนักเรียนวิเคราะห์ตารางโดยถามคำถาม

ครู:พื้นฐานของชีวิตคือองค์ประกอบหกประการของสามช่วงเวลาแรก (H, C, N, O, P, S) ซึ่งคิดเป็น 98% ของมวลของสิ่งมีชีวิต (องค์ประกอบที่เหลือของระบบธาตุไม่เกิน 2%)
คุณสมบัติหลักสามประการขององค์ประกอบทางชีวภาพ (H, C, N, O, P, S):

• อะตอมขนาดเล็ก
• มวลอะตอมสัมพัทธ์ขนาดเล็ก
• ความสามารถในการสร้างพันธะโควาเลนต์ที่แข็งแกร่ง

นักเรียนจะได้รับข้อความ (ดู ภาคผนวก 3). ภารกิจ: อ่านข้อความอย่างระมัดระวัง เน้นองค์ประกอบที่จำเป็นสำหรับชีวิตและองค์ประกอบที่เป็นอันตรายต่อสิ่งมีชีวิต พบพวกเขาในระบบธาตุและอธิบายบทบาทของพวกเขา
หลังจากทำงานเสร็จแล้ว นักเรียนหลายคนวิเคราะห์ข้อความต่างๆ

ครู:องค์ประกอบที่คล้ายคลึงกันในสภาพแวดล้อมทางธรรมชาติเข้าสู่การแข่งขันและสามารถแลกเปลี่ยนกันได้ในสิ่งมีชีวิตซึ่งส่งผลเสียต่อพวกมัน
การแทนที่โซเดียมและโพแทสเซียมในสิ่งมีชีวิตของสัตว์และมนุษย์ด้วยลิเธียมทำให้เกิดความผิดปกติของระบบประสาท เนื่องจากในกรณีนี้ เซลล์จะไม่ส่งกระแสประสาท ความผิดปกติดังกล่าวนำไปสู่โรคจิตเภท
แทลเลียมซึ่งเป็นคู่แข่งทางชีววิทยาของโพแทสเซียมเข้ามาแทนที่ในผนังเซลล์ ส่งผลต่อระบบประสาทส่วนกลางและอุปกรณ์ต่อพ่วง ระบบทางเดินอาหาร และไต
ซีลีเนียมสามารถแทนที่กำมะถันในโปรตีน นี่เป็นองค์ประกอบเดียวที่เมื่อพบในพืชที่มีความเข้มข้นสูง อาจทำให้สัตว์และมนุษย์ที่กินพวกมันเสียชีวิตอย่างกะทันหันได้
แคลเซียมเมื่อดินไม่เพียงพอจะถูกแทนที่ในร่างกายด้วยสตรอนเทียมซึ่งจะค่อยๆรบกวนโครงสร้างปกติของโครงกระดูก อันตรายอย่างยิ่งคือการแทนที่แคลเซียมด้วยสตรอนเทียม-90 ซึ่งสะสมในปริมาณมากในบริเวณที่เกิดการระเบิดของนิวเคลียร์ (เมื่อทำการทดสอบอาวุธนิวเคลียร์) หรือในระหว่างที่เกิดอุบัติเหตุที่โรงไฟฟ้านิวเคลียร์ radionuclide นี้ทำลายไขกระดูก
แคดเมียมแข่งขันกับสังกะสี องค์ประกอบนี้ช่วยลดการทำงานของเอนไซม์ย่อยอาหาร, ขัดขวางการก่อตัวของไกลโคเจนในตับ, ทำให้โครงกระดูกผิดรูป, ยับยั้งการเจริญเติบโตของกระดูก, และยังทำให้เกิดอาการปวดอย่างรุนแรงในหลังส่วนล่างและกล้ามเนื้อขา, ความเปราะบางของกระดูก (เช่น ซี่โครงหักเมื่อไอ) . ผลเสียอื่นๆ ได้แก่ มะเร็งปอดและมะเร็งช่องทวารหนัก ความผิดปกติของตับอ่อน ไตเสียหาย ระดับเลือดของธาตุเหล็ก แคลเซียม ฟอสฟอรัสลดลง องค์ประกอบนี้ยับยั้งกระบวนการทำให้บริสุทธิ์ในตัวเองในพืชน้ำและพืชบนบก (เช่น แคดเมียมในใบยาสูบเพิ่มขึ้น 20-30 เท่า)
ฮาโลเจนสามารถแลกเปลี่ยนในร่างกายได้ง่ายมาก ฟลูออรีนที่มากเกินไปในสิ่งแวดล้อม (น้ำที่มีฟลูออรีน การปนเปื้อนในดินด้วยสารประกอบฟลูออรีนรอบๆ โรงงานผลิตอะลูมิเนียม และสาเหตุอื่นๆ) จะป้องกันไม่ให้ไอโอดีนเข้าสู่ร่างกายมนุษย์ ส่งผลให้โรคไทรอยด์ ระบบต่อมไร้ท่อโดยทั่วไป.

ข้อความของนักเรียนเตรียมล่วงหน้า

นักเรียนคนที่ 1:

นักเล่นแร่แปรธาตุในยุคกลางถือว่าทองคำเป็นสิ่งสมบูรณ์แบบ และโลหะอื่นๆ ถือเป็นความผิดพลาดในการสร้างสรรค์ และอย่างที่คุณทราบ พวกเขาพยายามอย่างมากที่จะขจัดข้อผิดพลาดนี้ แนวคิดในการนำทองคำมาสู่การปฏิบัติทางการแพทย์นั้นมาจาก Paracelsus ซึ่งประกาศว่าเป้าหมายของเคมีไม่ควรเป็นการเปลี่ยนโลหะทั้งหมดให้เป็นทองคำ แต่เป็นการเตรียมยา ยาที่ทำจากทองคำและสารประกอบของทองคำได้พยายามรักษาโรคต่างๆ พวกเขาได้รับการรักษาสำหรับโรคเรื้อน โรคลูปัส และวัณโรค ในคนที่ไวต่อทองคำอาจทำให้เกิดการละเมิดองค์ประกอบของเลือด, ปฏิกิริยาจากไต, ตับ, ส่งผลต่ออารมณ์, การเจริญเติบโตของฟัน, ผม ทองคำช่วยรับรองการทำงานของระบบประสาท จะพบในข้าวโพด และความแข็งแรงของหลอดเลือดขึ้นอยู่กับเจอร์เมเนียม ผลิตภัณฑ์อาหารชนิดเดียวที่มีเจอร์เมเนียมคือกระเทียม

นักเรียนคนที่สอง:

ที่ ร่างกายมนุษย์ทองแดงจำนวนมากที่สุดพบได้ในสมองและตับ และกรณีนี้เพียงอย่างเดียวบ่งชี้ถึงความสำคัญในชีวิต พบว่าด้วยความเจ็บปวดความเข้มข้นของทองแดงในเลือดและน้ำไขสันหลังเพิ่มขึ้น ในซีเรียและอียิปต์ ทารกแรกเกิดสวมกำไลทองแดงเพื่อป้องกันโรคกระดูกอ่อนและโรคลมบ้าหมู

นักเรียนคนที่ 3:

อะลูมิเนียม

เครื่องใช้อลูมิเนียมเรียกว่าเครื่องใช้ของคนจนเนื่องจากโลหะนี้มีส่วนช่วยในการพัฒนาหลอดเลือดในวัยชรา เมื่อปรุงอาหารในจานดังกล่าวอลูมิเนียมบางส่วนจะผ่านเข้าสู่ร่างกายซึ่งสะสมอยู่

นักเรียนคนที่ 4:

• ธาตุใดที่พบในแอปเปิ้ล? (เหล็ก.)
• บทบาททางชีวภาพของมันคืออะไร? (ร่างกายมีธาตุเหล็ก 3 กรัม โดยในเลือด 2 กรัม ธาตุเหล็กเป็นส่วนหนึ่งของฮีโมโกลบิน ธาตุเหล็กที่ไม่เพียงพอจะทำให้ ปวดหัวอ่อนเพลียเร็ว)

จากนั้นนักเรียนทำการทดลองในห้องปฏิบัติการซึ่งมีจุดประสงค์เพื่อทดลองพิสูจน์ผลกระทบของเกลือของโลหะบางชนิดต่อโปรตีน พวกเขาผสมโปรตีนกับสารละลายของอัลคาไลและคอปเปอร์ซัลเฟต และสังเกตการตกตะกอนของตะกอนสีม่วง สรุปเกี่ยวกับการทำลายโปรตีน.

นักเรียนคนที่ 5:

มนุษย์ก็เป็นธรรมชาติเช่นกัน
เขายังเป็นพระอาทิตย์ตกและพระอาทิตย์ขึ้น
และมีสี่ฤดู
และการเคลื่อนไหวพิเศษทางดนตรี

และสีมงคลพิเศษ
ตอนนี้ด้วยความโหดร้ายตอนนี้ด้วยไฟที่ดี
ผู้ชายคือฤดูหนาว หรือฤดูร้อน
หรือฤดูใบไม้ร่วง ด้วยฟ้าร้องและฝน

ทั้งหมดมีอยู่ในตัวมันเอง - ไมล์และเวลา
และจากพายุปรมาณูเขาตาบอด
มนุษย์เป็นทั้งดินและเมล็ดพืช
และวัชพืชอยู่กลางทุ่ง และขนมปัง

และอากาศในนั้นเป็นอย่างไร?
มีความเหงามากแค่ไหน? ประชุม?
มนุษย์ก็คือธรรมชาติเช่นกัน...
มาดูแลธรรมชาติกันเถอะ!

(เอส. ออสโตรวอย)

เพื่อรวบรวมความรู้ที่ได้รับในบทเรียน การทดสอบ "รอยยิ้ม" จะดำเนินการ (ดู ภาคผนวก 4).
ต่อไป เสนอให้เติมคำไขว้ "เคมีคาไลโดสโคป" (ดู ภาคผนวก 5).
ครูสรุปบทเรียนโดยสังเกตจากนักเรียนที่กระตือรือร้นที่สุด

นักเรียนคนที่ 6:

เปลี่ยน เปลี่ยน!
การโทรกำลังเท
ในที่สุดก็เสร็จ
บทเรียนที่น่าเบื่อ!

ดึงกำมะถันโดยผมเปีย
แมกนีเซียมวิ่งผ่านไป
ไอโอดีนระเหยออกจากห้องเรียน
ราวกับว่ามันไม่เคยเกิดขึ้นเลย

ฟลูออรีนจุดไฟเผาน้ำโดยไม่ได้ตั้งใจ
คลอรีนกินหนังสือของคนอื่น
คาร์บอนกะทันหันกับไฮโดรเจน
ฉันกลายเป็นคนล่องหน

โพแทสเซียมโบรมีนต่อสู้กันที่มุม:
พวกเขาไม่ได้ใช้อิเล็กตรอนร่วมกัน
ออกซิเจน - ดื้อโบรอน
ที่ผ่านมาควบม้า

หนังสือมือสอง:

1. โอ.วี. Baidalinaด้านการประยุกต์ความรู้ทางเคมี “เคมีที่โรงเรียน” ครั้งที่ 5, 2005
2. เคมีและนิเวศวิทยาในหลักสูตรของโรงเรียน “ต้นเดือนกันยายน” ครั้งที่ 14, 2005
3. I.N. Pimenova, A.V. Pimenov“บรรยายเรื่อง ชีววิทยาทั่วไป”, ตำราเรียน, Saratov, สำนักพิมพ์ JSC “Lyceum”, 2003
4. เกี่ยวกับเคมีในข้อ ใครสำคัญที่สุดในตาราง? “ครั้งแรกของเดือนกันยายน” ครั้งที่ 15, 2005
5. โลหะในร่างกายมนุษย์ “เคมีที่โรงเรียน” ครั้งที่ 6, 2005
6. ปริศนาอักษรไขว้ "เคมีคาไลโดสโคป". “ต้นเดือนกันยายน” ครั้งที่ 1 4 ปี 2548
7. “ฉันจะไปเรียนเคมี” หนังสือสำหรับคุณครู M. “First of September”, 2002, p. 12.

บทบาททางชีวภาพขององค์ประกอบทางเคมีในสิ่งมีชีวิต

1. มาโครและจุลธาตุในสิ่งแวดล้อมและร่างกายมนุษย์

บทบาททางชีวภาพขององค์ประกอบทางเคมีในร่างกายมนุษย์นั้นมีความหลากหลายอย่างมาก

หน้าที่หลักของธาตุอาหารหลักคือการสร้างเนื้อเยื่อ รักษาแรงดันออสโมติกให้คงที่ องค์ประกอบอิออนและกรด-เบส

ธาตุตามรอย ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของเอนไซม์ ฮอร์โมน วิตามิน สารออกฤทธิ์ทางชีวภาพในฐานะสารก่อเชิงซ้อนหรือตัวกระตุ้น มีส่วนเกี่ยวข้องกับเมแทบอลิซึม กระบวนการสืบพันธุ์ การหายใจของเนื้อเยื่อ และการทำให้สารพิษเป็นกลาง ธาตุติดตามมีอิทธิพลอย่างแข็งขันในกระบวนการสร้างเม็ดเลือด, ออกซิเดชัน - ฟื้นตัว, การซึมผ่านของหลอดเลือดและเนื้อเยื่อ มาโครและองค์ประกอบขนาดเล็ก - แคลเซียม ฟอสฟอรัส ฟลูออรีน ไอโอดีน อลูมิเนียม ซิลิกอน กำหนดการก่อตัวของกระดูกและเนื้อเยื่อฟัน

มีหลักฐานว่าเนื้อหาขององค์ประกอบบางอย่างในร่างกายมนุษย์เปลี่ยนแปลงไปตามอายุ ดังนั้นปริมาณแคดเมียมในไตและโมลิบดีนัมในตับจึงเพิ่มขึ้นตามวัย ปริมาณสังกะสีสูงสุดจะสังเกตได้ในช่วงวัยแรกรุ่นจากนั้นจะลดลงและในวัยชราจะน้อยที่สุด เนื้อหาของธาตุอื่นๆ เช่น วาเนเดียมและโครเมียมก็ลดลงตามอายุเช่นกัน

มีการระบุโรคจำนวนมากที่เกี่ยวข้องกับความบกพร่องหรือการสะสมของธาตุต่างๆ มากเกินไป การขาดฟลูออรีนทำให้เกิดฟันผุ การขาดสารไอโอดีน - โรคคอพอกเฉพาะถิ่น โมลิบดีนัมส่วนเกิน - โรคเกาต์เฉพาะถิ่น รูปแบบดังกล่าวเชื่อมโยงกับความจริงที่ว่าความสมดุลของความเข้มข้นที่เหมาะสมขององค์ประกอบทางชีวภาพนั้นยังคงอยู่ในร่างกายมนุษย์ - สภาวะสมดุลทางเคมี การละเมิดความสมดุลนี้เนื่องจากการขาดธาตุหรือส่วนเกินสามารถนำไปสู่โรคต่างๆ

นอกจากธาตุอาหารหลักหกชนิด - ออร์แกนิก - คาร์บอน, ไฮโดรเจน, ไนโตรเจน, ออกซิเจน, กำมะถันและฟอสฟอรัสซึ่งประกอบเป็นคาร์โบไฮเดรต, ไขมัน, โปรตีนและกรดนิวคลีอิก, ธาตุอาหารหลัก "อนินทรีย์" เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับโภชนาการของมนุษย์และสัตว์ตามปกติ - แคลเซียมคลอรีน , แมกนีเซียม, โพแทสเซียม, โซเดียม - และธาตุ - ทองแดง, ฟลูออรีน, ไอโอดีน, เหล็ก, โมลิบดีนัม, สังกะสีและเป็นไปได้ (พิสูจน์แล้วสำหรับสัตว์), ซีลีเนียม, สารหนู, โครเมียม, นิกเกิล, ซิลิกอน, ดีบุก, วานาเดียม

การขาดธาตุเหล็ก ทองแดง ฟลูออรีน สังกะสี ไอโอดีน แคลเซียม ฟอสฟอรัส แมกนีเซียม และอื่นๆ ในอาหารนำไปสู่ ผลกระทบร้ายแรงเพื่อสุขภาพของมนุษย์

อย่างไรก็ตาม ต้องจำไว้ว่าไม่เพียงแต่การขาดสารอาหาร แต่องค์ประกอบทางชีวภาพที่มากเกินไปยังเป็นอันตรายต่อร่างกาย เนื่องจากสิ่งนี้จะขัดขวางสภาวะสมดุลทางเคมี ตัวอย่างเช่น ด้วยการบริโภคแมงกานีสส่วนเกินกับอาหาร ระดับของทองแดงในพลาสมาจะเพิ่มขึ้น (การทำงานร่วมกันของ Mn และ Cu) และในไตจะลดลง (การเป็นปรปักษ์กัน) การเพิ่มเนื้อหาของโมลิบดีนัมในอาหารทำให้ปริมาณทองแดงในตับเพิ่มขึ้น สังกะสีที่มากเกินไปในอาหารทำให้เกิดการยับยั้งการทำงานของเอนไซม์ที่มีธาตุเหล็ก (การเป็นปรปักษ์กันของสังกะสีและเฟ)

ส่วนประกอบแร่ซึ่งมีความสำคัญในปริมาณเล็กน้อยจะเป็นพิษที่ความเข้มข้นที่สูงขึ้น

องค์ประกอบจำนวนหนึ่ง (เงิน ปรอท ตะกั่ว แคดเมียม ฯลฯ) ถือว่าเป็นพิษ เนื่องจากการเข้าสู่ร่างกายในปริมาณที่มากจนทำให้เกิดปรากฏการณ์ทางพยาธิวิทยาที่รุนแรง กลไกทางเคมีผลกระทบที่เป็นพิษของธาตุบางชนิดจะกล่าวถึงด้านล่าง

องค์ประกอบทางชีวภาพถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายใน เกษตรกรรม. การเพิ่มองค์ประกอบขนาดเล็กจำนวนเล็กน้อย - โบรอน, ทองแดง, แมงกานีส, สังกะสี, โคบอลต์, โมลิบดีนัม - ลงในดินจะเพิ่มผลผลิตของพืชผลหลายชนิดอย่างมาก ปรากฎว่าองค์ประกอบขนาดเล็กโดยการเพิ่มกิจกรรมของเอนไซม์ในพืชมีส่วนช่วยในการสังเคราะห์โปรตีน วิตามิน กรดนิวคลีอิก น้ำตาลและแป้ง องค์ประกอบทางเคมีบางอย่างมีผลดีต่อการสังเคราะห์แสง เร่งการเจริญเติบโตและการพัฒนาของพืช การสุกของเมล็ด มีการเพิ่มธาตุอาหารสัตว์เพื่อเพิ่มผลผลิต

องค์ประกอบและสารประกอบต่าง ๆ ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นยา

ดังนั้นการศึกษาบทบาททางชีวภาพขององค์ประกอบทางเคมีการอธิบายความสัมพันธ์ระหว่างการแลกเปลี่ยนองค์ประกอบเหล่านี้กับสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพอื่น ๆ - เอนไซม์ ฮอร์โมน วิตามิน มีส่วนช่วยในการสร้างยาใหม่และการพัฒนาของ โหมดที่เหมาะสมที่สุดการให้ยาเพื่อวัตถุประสงค์ในการรักษาและป้องกันโรค

พื้นฐานสำหรับการศึกษาคุณสมบัติของธาตุและโดยเฉพาะอย่างยิ่งบทบาททางชีวภาพของธาตุคือ กฎหมายเป็นระยะดี. เมนเดเลเยฟ. ลักษณะทางเคมีกายภาพและด้วยเหตุนี้บทบาททางสรีรวิทยาและพยาธิวิทยาของพวกมันจึงถูกกำหนดโดยตำแหน่งขององค์ประกอบเหล่านี้ใน ระบบเป็นระยะดี. เมนเดเลเยฟ.

ตามกฎแล้วด้วยการเพิ่มขึ้นของนิวเคลียสของอะตอมความเป็นพิษขององค์ประกอบของกลุ่มนี้จะเพิ่มขึ้นและเนื้อหาในร่างกายลดลง เห็นได้ชัดว่าเนื้อหาลดลงเนื่องจากองค์ประกอบหลายอย่างในระยะเวลานานถูกสิ่งมีชีวิตดูดซับได้ไม่ดีเนื่องจากรัศมีอะตอมและไอออนิกขนาดใหญ่ ประจุนิวเคลียร์สูง ความซับซ้อนของการกำหนดค่าทางอิเล็กทรอนิกส์ และความสามารถในการละลายของสารประกอบต่ำ ร่างกายมีองค์ประกอบแสงจำนวนมาก

องค์ประกอบมาโครรวมถึงองค์ประกอบ s ของช่วงแรก (ไฮโดรเจน) ช่วงที่สาม (โซเดียม แมกนีเซียม) และช่วงที่สี่ (โพแทสเซียม แคลเซียม) เช่นเดียวกับองค์ประกอบ p ของช่วงที่สอง (คาร์บอน ไนโตรเจน ออกซิเจน) และช่วงที่สาม (ฟอสฟอรัส กำมะถัน คลอรีน) ระยะเวลา ล้วนมีความสำคัญ องค์ประกอบ s- และ p ที่เหลือส่วนใหญ่ในสามช่วงแรก (Li, B, Al, F) มีการเคลื่อนไหวทางสรีรวิทยา องค์ประกอบ s- และ p ของคาบขนาดใหญ่ (n> 4) ไม่ค่อยทำหน้าที่เป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้ ข้อยกเว้นคือองค์ประกอบ s - โพแทสเซียม แคลเซียม ไอโอดีน การใช้งานทางสรีรวิทยารวมถึงองค์ประกอบ s- และ p บางส่วนของช่วงที่สี่และห้า ได้แก่ สตรอนเทียม สารหนู ซีลีเนียม โบรมีน

ในบรรดาองค์ประกอบ d ส่วนใหญ่เป็นองค์ประกอบของยุคที่สี่ที่มีความสำคัญ: แมงกานีส เหล็ก สังกะสี ทองแดง โคบอลต์ เมื่อเร็ว ๆ นี้ได้มีการกำหนดบทบาททางสรีรวิทยาขององค์ประกอบอื่น ๆ ในช่วงเวลานี้อย่างไม่ต้องสงสัย: ไททาเนียม โครเมียม วานาเดียม

d-Elements ในช่วงที่ห้าและหกยกเว้นโมลิบดีนัมไม่แสดงกิจกรรมทางสรีรวิทยาในเชิงบวกที่เด่นชัด โมลิบดีนัมยังเป็นส่วนหนึ่งของเอนไซม์รีดอกซ์จำนวนหนึ่ง (เช่น แซนทีนออกไซด์ อัลดีไฮด์ออกซิเดส) และมีบทบาทสำคัญในกระบวนการทางชีวเคมี

2. ลักษณะทั่วไปของความเป็นพิษของโลหะหนักต่อสิ่งมีชีวิต

การศึกษาปัญหาที่เกี่ยวข้องกับการประเมินสถานะของสภาพแวดล้อมทางธรรมชาติอย่างครอบคลุมแสดงให้เห็นว่าเป็นการยากมากที่จะวาดเส้นแบ่งที่ชัดเจนระหว่างปัจจัยทางธรรมชาติและมานุษยวิทยาในระบบนิเวศที่เปลี่ยนแปลงไป ทศวรรษที่ผ่านมาทำให้เราเชื่อมั่นในสิ่งนี้ ผลกระทบที่มนุษย์มีต่อธรรมชาติไม่เพียงก่อให้เกิดความเสียหายโดยตรงและระบุได้ง่ายเท่านั้น แต่ยังทำให้เกิดกระบวนการใหม่ๆ ที่ซ่อนอยู่จำนวนหนึ่งซึ่งเปลี่ยนแปลงหรือทำลายสิ่งแวดล้อมด้วย กระบวนการทางธรรมชาติและของมนุษย์ในชีวมณฑลมีความสัมพันธ์ที่ซับซ้อนและการพึ่งพาอาศัยกัน ดังนั้น การเปลี่ยนแปลงทางเคมีที่นำไปสู่การก่อตัวของสารพิษจึงได้รับอิทธิพลจากสภาพอากาศ สภาพของดินที่ปกคลุม น้ำ อากาศ ระดับของกัมมันตภาพรังสี ฯลฯ ภายใต้สภาวะปัจจุบัน เมื่อศึกษากระบวนการของมลภาวะทางเคมีของระบบนิเวศ ปัญหาเกิดจากการหาธรรมชาติโดยส่วนใหญ่เป็นเงื่อนไข ปัจจัยทางธรรมชาติระดับเนื้อหาขององค์ประกอบทางเคมีหรือสารประกอบบางอย่าง การแก้ปัญหานี้เป็นไปได้เฉพาะบนพื้นฐานของการสังเกตอย่างเป็นระบบในระยะยาวเกี่ยวกับสถานะของส่วนประกอบของชีวมณฑลเนื้อหาของสารต่าง ๆ ในนั้นนั่นคือบนพื้นฐานของการตรวจสอบสิ่งแวดล้อม

มลภาวะต่อสิ่งแวดล้อมด้วยโลหะหนักนั้นเกี่ยวข้องโดยตรงกับการเฝ้าติดตามทางนิเวศวิทยาและเชิงวิเคราะห์ของสารยิ่งยวด เนื่องจากสารเหล่านี้ส่วนมากมีความเป็นพิษสูงอยู่แล้วในปริมาณเพียงเล็กน้อย และสามารถมุ่งความสนใจไปที่สิ่งมีชีวิตได้

แหล่งที่มาหลักของมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อมด้วยโลหะหนักสามารถแบ่งออกเป็นธรรมชาติ (ธรรมชาติ) และเทียม (มนุษย์) ธรรมชาติ ได้แก่ ภูเขาไฟระเบิด พายุฝุ่น ไฟป่าและที่ราบกว้างใหญ่ เกลือทะเลปลิวไปตามลม พืชพรรณ ฯลฯ แหล่งกำเนิดมลพิษทางธรรมชาติมีทั้งแบบเป็นระบบ สม่ำเสมอ หรือเกิดขึ้นเองในระยะสั้น และตามกฎแล้วจะมีผลเพียงเล็กน้อยต่อ ระดับทั่วไปมลพิษ. แหล่งมลพิษธรรมชาติหลักและอันตรายที่สุดด้วยโลหะหนักนั้นเกิดจากมนุษย์

ในกระบวนการศึกษาเคมีของโลหะและวัฏจักรทางชีวเคมีของพวกมันในชีวมณฑล บทบาทคู่ที่พวกเขาเล่นในด้านสรีรวิทยาถูกเปิดเผย: ในอีกด้านหนึ่ง โลหะส่วนใหญ่มีความจำเป็นสำหรับวิถีชีวิตปกติ ในทางกลับกัน ที่ความเข้มข้นสูง มีความเป็นพิษสูง กล่าวคือ มี อิทธิพลที่ไม่ดีเกี่ยวกับสภาพและกิจกรรมของสิ่งมีชีวิต ขอบเขตระหว่างความเข้มข้นที่จำเป็นและเป็นพิษของธาตุนั้นคลุมเครือมาก ซึ่งทำให้การประเมินผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมมีความน่าเชื่อถือได้ยาก ปริมาณโลหะบางชนิดกลายเป็นอันตรายอย่างแท้จริง ไม่เพียงแต่ขึ้นอยู่กับระดับการปนเปื้อนของระบบนิเวศของพวกมันเท่านั้น แต่ยังขึ้นกับลักษณะทางเคมีของวัฏจักรชีวเคมีของพวกมันด้วย ในตาราง. 1 แสดงชุดของความเป็นพิษต่อฟันกรามของโลหะสำหรับ ประเภทต่างๆสิ่งมีชีวิต.

ตารางที่ 1. ลำดับตัวแทนของความเป็นพิษต่อฟันกรามของโลหะ

อนุกรมวิธานของสิ่งมีชีวิต สาหร่าย 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>>SrMammalsAg, Hg, Cd> Cu, Pb, Sn, เป็น>> Mn, Zn, Ni, Fe , Cr >> Sr >Сs, Li, Al

สำหรับสิ่งมีชีวิตแต่ละประเภท ลำดับของโลหะในแถวของตารางจากซ้ายไปขวาสะท้อนให้เห็นถึงการเพิ่มขึ้นของปริมาณโมลาร์ของโลหะที่จำเป็นสำหรับการแสดงผลกระทบที่เป็นพิษ ค่าโมลาร์ต่ำสุดหมายถึงโลหะที่มีความเป็นพิษสูงสุด

วี.วี. Kovalsky ตามความสำคัญต่อชีวิตแบ่งองค์ประกอบทางเคมีออกเป็นสามกลุ่ม:

องค์ประกอบสำคัญ (ไม่สามารถถูกแทนที่ได้) ที่มีอยู่ในร่างกายตลอดเวลา (เป็นส่วนหนึ่งของเอนไซม์ ฮอร์โมน และวิตามิน): H, O, Ca, N, K, P, Na, S, Mg, Cl, C, I, Mn, Cu , Co, Fe, Mo, V. ความบกพร่องเหล่านี้นำไปสู่การหยุดชะงักของชีวิตปกติของมนุษย์และสัตว์

ตารางที่ 2. ลักษณะของเมทัลโลเอนไซม์บางชนิด - สารเชิงซ้อนอนินทรีย์ชีวภาพ

โลหะ-เอนไซม์ อะตอมกลาง ลิแกนด์ สิ่งแวดล้อม วัตถุของความเข้มข้น การกระทำของเอนไซม์ Carboanhydrase Zn (II) กรดอะมิโนตกค้าง เซลล์เม็ดเลือดแดง เร่งปฏิกิริยาการให้น้ำแบบย้อนกลับของคาร์บอนไดออกไซด์: CO 2+โฮ 2อ้น 2ดังนั้น 3N ++สนช 3Zn (II) carboxypeptidase กรดอะมิโนตกค้าง ตับอ่อน ตับ ลำไส้ กระตุ้นการย่อยโปรตีน มีส่วนร่วมในการไฮโดรไลซิสพันธะเปปไทด์: R 1CO-NH-R 2+โฮ 2O↔R 1-COOH+R 2NH 2Catalase Fe (III) กรดอะมิโนตกค้าง ฮิสติดีน ไทโรซีน เลือดเร่งปฏิกิริยาการสลายตัวของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์: 2H 2อู๋ 2= 2H 2โอ + โอ 2Fe(III) peroxidaseProteinsเนื้อเยื่อ เลือด ออกซิเดชันของซับสเตรต (RH 2) ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์: RH 2+ โฮ 2อู๋ 2=R+2H 2Oxireductase Cu (II) กรดอะมิโนตกค้าง หัวใจ ตับ ไต เร่งปฏิกิริยาออกซิเดชันด้วยความช่วยเหลือของโมเลกุลออกซิเจน: 2H 2R+O 2= 2R + 2H 2O Pyruvate carboxylase Mn (II) โปรตีนเนื้อเยื่อ ตับ ต่อมไทรอยด์ ช่วยเพิ่มการออกฤทธิ์ของฮอร์โมน กระตุ้นกระบวนการคาร์บอกซิเลชันด้วยกรดไพรูวิก Aldehyde oxidase Mo (VI) โปรตีนเนื้อเยื่อ ตับ มีส่วนร่วมในการออกซิเดชันของอัลดีไฮด์ Ribonucleotide reductase Co (II) โปรตีนเนื้อเยื่อ ตับ มีส่วนร่วมในการสังเคราะห์ทางชีวเคมีของกรดไรโบนิวคลีอิก

• สิ่งเจือปนที่มีอยู่ในร่างกายอย่างถาวร: 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. บทบาททางชีววิทยาของพวกเขาไม่ค่อยเข้าใจหรือไม่รู้จัก
• ธาตุเจือปนที่พบในร่างกาย Sc, Tl, In, La, Pr, Sm, W, Re, Tb เป็นต้น ข้อมูลเกี่ยวกับปริมาณและบทบาททางชีวภาพไม่ชัดเจน
• ตารางแสดงคุณลักษณะของเมทัลโลเอนไซม์จำนวนหนึ่ง ซึ่งรวมถึงโลหะสำคัญเช่น Zn, Fe, Cu, Mn, Mo
• ขึ้นอยู่กับพฤติกรรมในระบบสิ่งมีชีวิต โลหะสามารถแบ่งออกเป็น 5 ประเภท:
• - องค์ประกอบที่จำเป็นโดยขาดความผิดปกติในการทำงานที่เกิดขึ้นในร่างกาย
• - สารกระตุ้น (โลหะที่จำเป็นและไม่จำเป็นสำหรับร่างกายสามารถทำหน้าที่เป็นตัวกระตุ้น)
• องค์ประกอบเฉื่อยที่ไม่เป็นอันตรายที่ความเข้มข้นที่แน่นอนและไม่มีผลกระทบต่อร่างกาย (เช่น โลหะเฉื่อยที่ใช้เป็นการปลูกถ่าย)
• ยารักษาโรคที่ใช้ในทางการแพทย์
• องค์ประกอบที่เป็นพิษที่ความเข้มข้นสูงทำให้เกิดความผิดปกติของการทำงานที่ไม่สามารถย้อนกลับได้ ร่างกายจะเสียชีวิต
• โลหะสามารถทำหน้าที่ตามประเภทที่ระบุได้ ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับความเข้มข้นและเวลาในการสัมผัส
• รูปที่ 1 แสดงไดอะแกรมของการพึ่งพาสถานะของสิ่งมีชีวิตต่อความเข้มข้นของไอออนโลหะ เส้นโค้งทึบในแผนภาพอธิบายการตอบสนองเชิงบวกทันที ระดับที่เหมาะสมที่สุด และการเปลี่ยนแปลงของผลบวกเป็นค่าลบหลังจากค่าความเข้มข้นขององค์ประกอบที่ต้องการผ่านค่าสูงสุด ที่ความเข้มข้นสูง โลหะที่ต้องการจะเป็นพิษ
• เส้นโค้งเส้นประแสดงการตอบสนองทางชีวภาพต่อโลหะที่เป็นพิษต่อร่างกายโดยไม่มีผลกระทบขององค์ประกอบที่จำเป็นหรือสิ่งกระตุ้น เส้นโค้งนี้มาพร้อมกับความล่าช้า ซึ่งบ่งชี้ความสามารถของสิ่งมีชีวิตในการ "ไม่ตอบสนอง" ต่อสารพิษจำนวนเล็กน้อย (ความเข้มข้นตามเกณฑ์)
• จากแผนภาพแสดงให้เห็นว่าองค์ประกอบที่จำเป็นกลายเป็นพิษในปริมาณที่มากเกินไป ร่างกายของสัตว์และมนุษย์รักษาความเข้มข้นขององค์ประกอบในช่วงที่เหมาะสมผ่านกระบวนการทางสรีรวิทยาที่ซับซ้อนที่เรียกว่าสภาวะสมดุล ความเข้มข้นของโลหะที่จำเป็นทั้งหมดนั้นอยู่ภายใต้การควบคุมอย่างเข้มงวดของสภาวะสมดุล

• รูปที่ 1 การตอบสนองทางชีวภาพขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของโลหะ (การจัดเรียงร่วมกันของเส้นโค้งทั้งสองที่สัมพันธ์กับมาตราส่วนความเข้มข้นนั้นเป็นเงื่อนไข)
• ความเป็นพิษของโลหะไอออนพิษ
• สิ่งที่น่าสนใจเป็นพิเศษคือเนื้อหาขององค์ประกอบทางเคมีในร่างกายมนุษย์ อวัยวะของมนุษย์ต่างให้ความสนใจกับองค์ประกอบทางเคมีต่างๆ ในตัวเอง กล่าวคือ มาโครและองค์ประกอบขนาดเล็กมีการกระจายอย่างไม่สม่ำเสมอระหว่างอวัยวะและเนื้อเยื่อต่างๆ องค์ประกอบการติดตามส่วนใหญ่ (เนื้อหาในร่างกายอยู่ภายใน 10 -3-10-5%) สะสมในตับ กระดูก และเนื้อเยื่อของกล้ามเนื้อ ผ้าเหล่านี้เป็นคลังเก็บหลักสำหรับโลหะหลายชนิด
• องค์ประกอบอาจแสดงความสัมพันธ์เฉพาะเจาะจงสำหรับอวัยวะบางอย่างและรวมอยู่ในนั้นด้วยความเข้มข้นสูง เป็นที่ทราบกันดีว่าสังกะสีมีความเข้มข้นในตับอ่อน ไอโอดีนในต่อมไทรอยด์ วานาเดียม พร้อมด้วยอลูมิเนียมและสารหนู สะสมในเส้นผมและเล็บ แคดเมียม ปรอท โมลิบดีนัม - ในไต ดีบุกในเนื้อเยื่อลำไส้ สตรอนเทียม - ใน ต่อมลูกหมาก เนื้อเยื่อกระดูก แมงกานีสในต่อมใต้สมอง ฯลฯ ในร่างกาย ธาตุต่างๆ สามารถพบได้ใน รัฐที่ถูกผูกไว้และอยู่ในรูปแบบของไอออนิกอิสระ มีการพิสูจน์แล้วว่าอลูมิเนียม ทองแดง และไททาเนียมในเนื้อเยื่อสมองอยู่ในรูปของสารเชิงซ้อนที่มีโปรตีน ในขณะที่แมงกานีสอยู่ในรูปไอออนิก
• ในการตอบสนองต่อการบริโภคองค์ประกอบที่มีความเข้มข้นมากเกินไปในร่างกาย สิ่งมีชีวิตสามารถจำกัดหรือขจัดผลกระทบที่เป็นพิษที่เกิดขึ้นได้เนื่องจากมีกลไกการล้างพิษบางอย่าง กลไกเฉพาะของการล้างพิษที่เกี่ยวข้องกับไอออนของโลหะยังไม่เป็นที่เข้าใจในขณะนี้ โลหะจำนวนมากในร่างกายสามารถเปลี่ยนเป็นรูปแบบที่เป็นอันตรายน้อยกว่าได้ ด้วยวิธีดังต่อไปนี้:
• การก่อตัวของสารเชิงซ้อนที่ไม่ละลายน้ำใน ลำไส้;
• การขนส่งโลหะด้วยเลือดไปยังเนื้อเยื่ออื่นที่สามารถตรึงได้ (เช่น Pb + 2 ในกระดูก);

- การเปลี่ยนแปลงของตับและไตให้อยู่ในรูปแบบที่เป็นพิษน้อยลง

ดังนั้น ในการตอบสนองต่อการกระทำของไอออนที่เป็นพิษของตะกั่ว ปรอท แคดเมียม ฯลฯ ตับและไตของมนุษย์เพิ่มการสังเคราะห์โลหะโลไธโอน - โปรตีนที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำ ซึ่งประมาณ 1 ใน 3 ของกรดอะมิโนตกค้างคือซิสเทอีน . เนื้อหาสูงและ บางสถานที่ sulfhydryl SH-groups ให้ความเป็นไปได้ในการจับกับไอออนของโลหะอย่างแรง

กลไกของความเป็นพิษของโลหะโดยทั่วไปเป็นที่รู้จักกันดี แต่เป็นการยากที่จะหากลไกเหล่านี้สำหรับโลหะชนิดใดชนิดหนึ่ง หนึ่งในกลไกเหล่านี้คือความเข้มข้นระหว่างโลหะจำเป็นและโลหะที่เป็นพิษสำหรับจับตำแหน่งในโปรตีน เนื่องจากไอออนของโลหะทำให้เสถียรและกระตุ้นโปรตีนหลายชนิด ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของระบบเอนไซม์จำนวนมาก นอกจากนี้ โมเลกุลโปรตีนจำนวนมากยังมีหมู่ซัลฟาไฮดริลอิสระที่สามารถโต้ตอบกับไอออนของโลหะที่เป็นพิษ เช่น แคดเมียม ตะกั่ว และปรอท ส่งผลให้เกิดผลกระทบที่เป็นพิษ อย่างไรก็ตาม ในกรณีนี้โมเลกุลขนาดใหญ่ไม่ได้สร้างความเสียหายให้กับสิ่งมีชีวิตอย่างแน่นอน การสำแดงความเป็นพิษของไอออนโลหะใน ร่างกายที่แตกต่างกันและเนื้อเยื่อไม่ได้เกี่ยวข้องกับระดับการสะสมเสมอไป - ไม่มีการรับประกันว่าความเสียหายที่ยิ่งใหญ่ที่สุดจะเกิดขึ้นในส่วนนั้นของร่างกายที่มีความเข้มข้นของโลหะนี้สูงกว่า ดังนั้นตะกั่ว (II) ไอออน ซึ่งมากกว่า 90% ของปริมาณทั้งหมดในร่างกายที่ถูกตรึงในกระดูก แสดงความเป็นพิษเนื่องจาก 10% กระจายในเนื้อเยื่ออื่น ๆ ของร่างกาย การตรึงตะกั่วไอออนในกระดูกถือเป็นกระบวนการล้างพิษ

ความเป็นพิษของโลหะไอออนมักไม่เกี่ยวข้องกับความต้องการต่อร่างกาย อย่างไรก็ตามสำหรับความเป็นพิษและความจำเป็นมีหนึ่ง ลักษณะทั่วไป: ตามกฎแล้ว มีความสัมพันธ์ของไอออนโลหะจากกันและกัน เช่นเดียวกับระหว่างไอออนของโลหะและอโลหะ ในการมีส่วนร่วมโดยรวมต่อประสิทธิผลของการกระทำของพวกเขา ตัวอย่างเช่น ความเป็นพิษของแคดเมียมจะเด่นชัดมากขึ้นในระบบที่มีการขาดธาตุสังกะสี ในขณะที่ความเป็นพิษของตะกั่วนั้นรุนแรงขึ้นจากการขาดแคลเซียม ในทำนองเดียวกัน การดูดซับธาตุเหล็กจากอาหารผักถูกยับยั้งโดยลิแกนด์เชิงซ้อนที่มีอยู่ในนั้น และสังกะสีไอออนที่มากเกินไปสามารถยับยั้งการดูดซับของทองแดง ฯลฯ

การกำหนดกลไกความเป็นพิษของไอออนโลหะมักจะซับซ้อนโดยการมีอยู่ของวิธีการต่างๆ ของการแทรกซึมเข้าไปในสิ่งมีชีวิต โลหะสามารถกลืนกินไปกับอาหาร น้ำ ซึมผ่านผิวหนัง ทะลุทะลวงโดยการหายใจเข้า ฯลฯ การดูดซึมด้วยฝุ่นคือ ทางหลักการเจาะ ที่ มลพิษทางอุตสาหกรรม. เป็นผลมาจากการหายใจเข้าไป โลหะส่วนใหญ่จะเกาะติดในปอดและแพร่กระจายไปยังอวัยวะอื่นๆ เท่านั้น แต่เส้นทางที่พบมากที่สุดสำหรับโลหะที่เป็นพิษเข้าสู่ร่างกายคือการกลืนกินทางอาหารและน้ำ

รายการบรรณานุกรม

1. Karapetyants M.Kh. , Drakin S.I. เคมีทั่วไปและอนินทรีย์. - ม.: เคมี, 2536. - 590 น.

Akhmetov N.S. เคมีทั่วไปและอนินทรีย์. หนังสือเรียนสำหรับโรงเรียนมัธยม. - ม.: สูงกว่า. โรงเรียน 2544. - 679 น.

Drozdov D.A. , Zlomanov V.P. , Mazo G.N. , Spiridonov F.M. เคมีอนินทรีย์. ใน 3 เล่ม. ต. เคมีขององค์ประกอบอกรรมกริยา. / เอ็ด. ยูดี Tretyakova - M .: เอ็ด "สถาบันการศึกษา", 2547, 368

5. Tamm I.E. , Tretyakov Yu.D. เคมีอนินทรีย์: ใน 3 เล่ม V.1 ฐานทางกายภาพและเคมีเคมีอนินทรีย์. หนังสือเรียนสำหรับนักศึกษามหาวิทยาลัย / อ. ยูดี เทรตยาคอฟ. - ม.: เอ็ด. "สถาบันการศึกษา", 2547, 240

Korzhukov N.G. เคมีทั่วไปและอนินทรีย์. Proc. ประโยชน์. / ภายใต้กองบรรณาธิการของ V.I. Delyan-M .: เอ็ด. MISIS: INFRA-M, 2004, 512 วินาที

Ershov Yu.A. , Popkov V.A. , Berlyand A.S. , Knizhnik A.Z. เคมีทั่วไป. เคมีชีวฟิสิกส์. เคมีขององค์ประกอบทางชีวภาพ หนังสือเรียนสำหรับมหาวิทยาลัย / เอ็ด. ยูเอ เอิร์ชอฟ ฉบับที่ 3, - ม.: Integral-Pres, 2550. - 728 น.

กลินก้า เอ็น.แอล. เคมีทั่วไป. กวดวิชาสำหรับมหาวิทยาลัย เอ็ด แก้ไขครั้งที่ 30/ อ. AI. เออร์มาคอฟ - M.: Integral-Press, 2550, - 728 น.

Chernykh, MM อฟชาเรนโก โลหะหนักและนิวไคลด์กัมมันตภาพรังสีในไบโอจีโอซิโนส - ม.: ที่ปรึกษาเกษตร, 2547.

เอ็น.วี. กูซาคอฟ. เคมีของสิ่งแวดล้อม - รอสตอฟ-ออน-ดอน ฟีนิกซ์ 2547

Baletskaya L.G. เคมีอนินทรีย์. - รอสตอฟ-ออน-ดอน, ฟีนิกซ์, 2548

M. Henze, P. Armoes, J. Lakuriansen, E. Arvan. ทำความสะอาด น้ำเสีย. - ม.: มีร์, 2549.

Korovin N.V. เคมีทั่วไป. - ม.: สูงกว่า. โรงเรียน 2541. - 558 น.

เปโตรวา วี.วี. และการทบทวนคุณสมบัติขององค์ประกอบทางเคมีและสารประกอบอื่นๆ หนังสือเรียนรายวิชา เคมี ไมโครอิเล็กทรอนิกส์. - ม.: สำนักพิมพ์ MIET, 2536. - 108 น.

Kharin A.N. , Kataeva N.A. , Kharina L.T. วิชาเคมี. - ม.: สูงกว่า. โรงเรียน 2526 - 511 น.

>> เคมี : องค์ประกอบทางเคมีในเซลล์ของสิ่งมีชีวิต

พบองค์ประกอบมากกว่า 70 รายการในองค์ประกอบของสารที่สร้างเซลล์ของสิ่งมีชีวิตทั้งหมด (มนุษย์ สัตว์ พืช) องค์ประกอบเหล่านี้มักจะแบ่งออกเป็นสองกลุ่ม: มาโครและองค์ประกอบไมโคร

ธาตุอาหารหลักที่พบในเซลล์ใน ปริมาณมาก. อย่างแรกเลย ได้แก่ คาร์บอน ออกซิเจน ไนโตรเจน และไฮโดรเจน โดยรวมแล้วคิดเป็นเกือบ 98% ของเนื้อหาทั้งหมดของเซลล์ นอกจากธาตุเหล่านี้แล้ว ธาตุอาหารหลักยังรวมถึงแมกนีเซียม โพแทสเซียม แคลเซียม โซเดียม ฟอสฟอรัส กำมะถัน และคลอรีน เนื้อหาทั้งหมดของพวกเขาคือ 1.9% ดังนั้นส่วนแบ่งขององค์ประกอบทางเคมีอื่น ๆ จึงคิดเป็นประมาณ 0.1% เหล่านี้เป็นสารอาหารรอง ได้แก่ เหล็ก สังกะสี แมงกานีส โบรอน ทองแดง ไอโอดีน โคบอลต์ โบรมีน ฟลูออรีน อะลูมิเนียม เป็นต้น

พบธาตุ 23 ในนมของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม: ลิเธียม รูบิเดียม ทองแดง เงิน แบเรียม สตรอนเทียม ไททาเนียม สารหนู วานาเดียม โครเมียม โมลิบดีนัม ไอโอดีน ฟลูออรีน แมงกานีส เหล็ก โคบอลต์ นิกเกิล ฯลฯ

องค์ประกอบของเลือดของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมประกอบด้วย 24 microelements และองค์ประกอบของสมองมนุษย์ - 18 microelements

อย่างที่คุณเห็น ไม่มีองค์ประกอบพิเศษใดในเซลล์ที่มีลักษณะเฉพาะสำหรับธรรมชาติของสิ่งมีชีวิต เช่น on ระดับอะตอมไม่มีความแตกต่างระหว่างธรรมชาติที่มีชีวิตและไม่มีชีวิต ความแตกต่างเหล่านี้พบได้ที่ระดับเท่านั้น สารที่ซับซ้อน- บน ระดับโมเลกุล. ดังนั้นพร้อมกับ สารอนินทรีย์(น้ำและเกลือแร่) เซลล์ของสิ่งมีชีวิตประกอบด้วยสารที่มีลักษณะเฉพาะสำหรับพวกมันเท่านั้น - สารอินทรีย์ (โปรตีน ไขมัน คาร์โบไฮเดรต กรดนิวคลีอิก วิตามิน ฮอร์โมน ฯลฯ) สารเหล่านี้สร้างขึ้นจากคาร์บอน ไฮโดรเจน ออกซิเจน และไนโตรเจนเป็นส่วนใหญ่ เช่น จากองค์ประกอบมหภาค ธาตุที่มีอยู่ในสารเหล่านี้ในปริมาณเล็กน้อย อย่างไรก็ตาม บทบาทของพวกมันในชีวิตปกติของสิ่งมีชีวิตนั้นมีมากมายมหาศาล ตัวอย่างเช่น สารประกอบของโบรอน แมงกานีส สังกะสี โคบอลต์ช่วยเพิ่มผลผลิตของพืชทางการเกษตรแต่ละชนิดได้อย่างมากและเพิ่มความต้านทานต่อโรคต่างๆ

มนุษย์และสัตว์ได้รับธาตุที่จำเป็นสำหรับชีวิตปกติผ่านพืชที่พวกมันกิน หากอาหารมีแมงกานีสไม่เพียงพอ การชะลอการเจริญเติบโต การชะลอตัวเมื่อเริ่มมีวัยแรกรุ่น และความผิดปกติของการเผาผลาญระหว่างการก่อตัวของโครงกระดูก การเติมเกลือแมงกานีสหนึ่งมิลลิกรัมลงใน ปันส่วนรายวันสัตว์กำจัดโรคเหล่านี้

โคบอลต์เป็นส่วนหนึ่งของวิตามินบี 12 ซึ่งมีหน้าที่ในการทำงานของอวัยวะสร้างเม็ดเลือด การขาดโคบอลต์ในอาหารมักทำให้เกิดการเจ็บป่วยที่รุนแรงซึ่งนำไปสู่การพร่องของร่างกายและแม้กระทั่งความตาย

ความสำคัญของธาตุสำหรับมนุษย์ถูกเปิดเผยครั้งแรกในการศึกษาโรคเช่น โรคคอพอกเฉพาะถิ่น ซึ่งเกิดจากการขาดไอโอดีนในอาหารและน้ำ การบริโภคเกลือที่มีไอโอดีนนำไปสู่การฟื้นตัว และการเติมอาหารในปริมาณเล็กน้อยจะช่วยป้องกันโรคได้ เพื่อจุดประสงค์นี้จะทำเกลือเสริมไอโอดีนซึ่งเติมโพแทสเซียมไอโอไดด์ 0.001-0.01%

องค์ประกอบของตัวเร่งปฏิกิริยาของเอนไซม์ชีวภาพส่วนใหญ่ประกอบด้วยสังกะสี โมลิบดีนัม และโลหะอื่นๆ องค์ประกอบเหล่านี้ ซึ่งบรรจุอยู่ในเซลล์ของสิ่งมีชีวิตในปริมาณที่น้อยมาก ทำให้แน่ใจถึงการทำงานปกติของกลไกทางชีวเคมีที่ดีที่สุด และเป็นผู้ควบคุมกระบวนการที่สำคัญอย่างแท้จริง

ธาตุต่างๆ มากมายมีอยู่ในวิตามิน ซึ่งเป็นสารอินทรีย์ที่มีลักษณะทางเคมีต่างๆ ซึ่งเข้าสู่ร่างกายด้วยอาหารในปริมาณที่น้อย และมีอิทธิพลอย่างมากต่อการเผาผลาญอาหารและกิจกรรมสำคัญโดยรวมของร่างกาย ในการกระทำทางชีวภาพ พวกมันอยู่ใกล้กับเอ็นไซม์ แต่เอ็นไซม์ถูกสร้างขึ้นโดยเซลล์ของร่างกาย และวิตามินมักจะมาจากอาหาร พืชทำหน้าที่เป็นแหล่งของวิตามิน: ผลไม้เช่นมะนาว, โรสฮิป, ผักชีฝรั่ง, หัวหอม, กระเทียมและอื่น ๆ อีกมากมาย วิตามินบางชนิด - A, B1, B2, K - ได้มาจากการสังเคราะห์ วิตามินได้ชื่อมาจากคำสองคำ: vita - life และ amine - ประกอบด้วยไนโตรเจน

ธาตุตามรอยยังเป็นส่วนหนึ่งของฮอร์โมน ซึ่งเป็นสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพที่ควบคุมการทำงานของอวัยวะและระบบต่างๆ ของอวัยวะมนุษย์และสัตว์ พวกเขาใช้ชื่อมาจาก คำภาษากรีกฮาร์มาโอ - ฉันชนะ ฮอร์โมนผลิตโดยต่อมไร้ท่อและเข้าสู่กระแสเลือดซึ่งส่งผ่านไปทั่วร่างกาย ฮอร์โมนบางชนิดได้มาจากการสังเคราะห์

1. ธาตุมาโครและธาตุขนาดเล็ก

2. บทบาทของธาตุต่อชีวิตของพืช สัตว์ และมนุษย์

3. สารอินทรีย์: โปรตีน ไขมัน คาร์โบไฮเดรต

4. เอ็นไซม์

5. วิตามิน.

6. ฮอร์โมน

ความแตกต่างระหว่างธรรมชาติที่มีชีวิตและไม่มีชีวิตเริ่มต้นที่ระดับใดของรูปแบบการดำรงอยู่ขององค์ประกอบทางเคมี

เหตุใดธาตุอาหารหลักแต่ละชนิดจึงเรียกว่าไบโอเจนิค? รายการพวกเขา

เนื้อหาบทเรียน สรุปบทเรียนสนับสนุนการนำเสนอบทเรียนกรอบแบบเร่งรัด เทคโนโลยีแบบโต้ตอบ ฝึกฝน งานและแบบฝึกหัด แบบทดสอบตนเอง เวิร์กช็อป การฝึกอบรม เคส เควส การบ้าน คำถาม อภิปราย คำถามเชิงวาทศิลป์จากนักเรียน ภาพประกอบ เสียง คลิปวิดีโอ และมัลติมีเดียรูปถ่าย, รูปภาพกราฟิก, ตาราง, อารมณ์ขันแบบแผน, เกร็ดเล็กเกร็ดน้อย, เรื่องตลก, อุปมาการ์ตูน, คำพูด, ปริศนาอักษรไขว้, คำพูด ส่วนเสริม บทคัดย่อชิปบทความสำหรับแผ่นโกงที่อยากรู้อยากเห็น ตำราพื้นฐานและคำศัพท์เพิ่มเติมอื่น ๆ การปรับปรุงตำราและบทเรียนแก้ไขข้อผิดพลาดในตำราเรียนการปรับปรุงชิ้นส่วนในตำราองค์ประกอบนวัตกรรมในบทเรียนแทนที่ความรู้ที่ล้าสมัยด้วยความรู้ใหม่ สำหรับครูเท่านั้น บทเรียนที่สมบูรณ์แบบ แผนปฏิทินเป็นเวลาหนึ่งปี แนวทางโปรแกรมสนทนา บทเรียนแบบบูรณาการ