Значение химических элементов для живых организмов
Химические элементы, обозначенные в таблице Д.И. Менделеева, встречаются как в неживой, так и в живой природе. Они присутствуют в составе атмосферы, гидросферы и литосферы нашей планеты.
Происхождение жизни в водной (морской) среде отразилось на составе химических элементов клеток и тканей не только водных, но и наземных живых организмов, в том числе высокоразвитых. Морская вода близка к физиологически уравновешенному раствору.
Она богата натрием, магнием, хлорид-ионами, которые присутствуют в плазме крови человека.
Минеральный состав морской воды и плазмы крови человека, %
Практически все атомы верхних оболочек Земли благодаря биологическому круговороту веществ за миллиарды лет неоднократно побывали в составе молекул живых организмов. Особенно атомы таких элементов, как кислород, углерод, азот и водород. Все они присутствуют в составе атмосферы, гидросферы и литосферы нашей планеты.
Элементы калий, магний, натрий, кальций, железо, сера, фосфор, хлор в клетке содержатся в меньших количествах, но также необходимы живым существам. Эти химические элементы широко распространены в природе. В клетки живых организмов они поступают вместе с пищей, водой и в процессе дыхания.
Впрочем, далеко не всегда необходимые химические элементы живые организмы с легкостью получают из окружающей среды. Например, есть немало мест на нашей планете, в которых отсутствует свободный кислород, необходимый для дыхания, или нет усваиваемых организмом соединений азота, хотя газообразный азот всегда в большом количестве присутствует в атмосфере.
Многие химические элементы являются жизненно необходимыми компонентами живых организмов.
Поступление большинства химических элементов в организм животных идет по цепям питания от растений, которые всасывают растворы минеральных солей из почвы.
Но натуралисты давно отметили, что многие животные (особенно крупные травоядные) в процессе своих миграций постоянно посещают одни и те же места, где на поверхности земли имеются выходы солей кальция, натрия, калия, серы.
Животные лижут эту землю и так восполняют нехватку данных элементов в своем организме.
Особенно велика роль микроэлементов, участвующих в обменных процессах живых существ. Они повышают устойчивость к болезням и неблагоприятным условиям внешней среды. Недостаток микроэлементов вызывают серьезные заболевания и даже гибель организма, особенно в его раннем возрасте. Микроэлементы необходимы всем представителям живой природы – растениям, грибам, животным и человеку.
Например, у растений микроэлемент марганец способствует увеличению содержания сахаров и оттоку их из листьев.
Селен в клетках млекопитающих выполняет функции антиоксиданта, кобальт присутствует в клетках растений и животных как порфириновое соединение – цианокобаламин (витамин B12), цинк входит в состав молекулы гормона поджелудочной железы инсулина и фермента ДНК-полимеразы, иод – необходимый компонент гормона щитовидной железы тироксина.
Геохимические заболевания
Недостаток или избыток некоторых жизненно важных химических элементов в почве различных географических регионов может вызывать массовые нарушения здоровья живых организмов, обитающих на этих территориях. Такие заболевания называют геохимическими или эндемичными (от греч.
endemos – местный). Как правило, их можно излечить или предупредить путем регулярного добавления в пищу или воду животным, в подкормку растениям элемента, дефицитного для природных условий данной территории.
Но заменить один микроэлемент другим нельзя, так как их участие в обменных процессах специфично.
Микроэлементы – это группа незаменимых минеральных веществ, обеспечивающих жизнедеятельность организмов.
Познакомимся с некоторыми примерами таких заболеваний человека и животных.
Зобная болезнь, или иодная недостаточность, характеризующаяся поражением щитовидной железы и нарушением обмена веществ в организме, возникает в местностях с низкой концентрацией иода в почве, воде и воздухе.
При этом заболевании щитовидная железа увеличивается в объеме, но это не единственный внешний признак зобной болезни. У детей может наблюдаться кретинизм. Для профилактики эндемического зоба в состав поваренной соли вводят небольшое количество иодида калия.
Такое сочетание солей устойчиво при хранении и хорошо усваивается организмом.
Беломышечная болезнь развивается при дефиците селена. Ядовитый для многих животных в больших количествах, селен оказывается незаменимым микроэлементом в микродозах. Его недостаток характеризуется нарушениями обмена веществ, особенно на этапе процессов окисления в клетках.
При этом происходят биохимические и морфологические изменения в сердечной мышце и скелетной мускулатуре. У человека и животных при нехватке селена наблюдается ослабление мышечного тонуса, тремор (мышечная дрожь), малая подвижность, синюшность слизистых оболочек, сердечная недостаточность.
Для лечения используется водный раствор селенита натрия.
Гипокупроз – тяжелая болезнь, возникающая при недостатке меди. Проявляется в анемии, нарушениях работы центральной нервной системы, органов пищеварения, печени, почек, извращении вкуса. У ягнят отмечают шатающуюся походку, поджатые задние ноги.
Серная недостаточность – заболевание, обусловленное недостаточным поступлением в организм серы. У животных деформируется роговое вещество копыт, замедляется рост шерсти и пера.
Перья у птиц обламываются, выпадают, наблюдается каннибализм (расклев). У овец шерсть становится тонкой, некачественной. Для лечения используют чистую серу, неорганические соли (сульфат натрия), органические соединения серы (метионин).
В качестве удобрения применяют гипс (сульфат кальция).
Кроме перечисленных болезней, можно назвать и многие другие, спровоцированные недостатком различных химических элементов. Но еще больше известно заболеваний, обусловленных избытком некоторых химических элементов в почве, воде, воздухе, пище.
Даже такой нужный организму элемент, как кальций, может в избыточных количествах отрицательно влиять на обмен веществ.
Например, паракератоз (недостаточность цинка) усугубляется при избытке кальция, так как кальций уменьшает всасывание цинка из желудочно-кишечного тракта в кровь.
Особенно опасны для живых организмов отравления химическими веществами, в больших количествах попадающими в окружающую среду из выхлопных газов автомобилей, плохо очищенных сточных вод промышленных предприятий, выбросов различных летучих отходов в атмосферу. То же происходит при несбалансированном внесении в почву искусственных удобрений, ядохимикатов (гербицидов, пестицидов, фунгицидов и т. д.).
В настоящее время широко распространены такие заболевания, как свинцовый токсикоз, флюороз (избыток фтора), молибденовый токсикоз, никелевый токсикоз, кадмиевый токсикоз, нитратно-нитритный токсикоз и др. Накапливаясь в молоке, жирах, мышечных тканях животных, ионы тяжелых металлов попадают в организм человека с животной пищей, нанося ему непоправимый вред.
Эндемические болезни животных – специфический объективный экологический индикатор негативных изменений биотического круговорота макро- и микроэлементов и геохимической обстановки в биогеоценозах тех ландшафтов, в которых проживают люди. И это естественно, так как имеющиеся там аномалии, характеризующиеся отсутствием или избыточностью тех или иных химических элементов в окружающей среде, непосредственно проявляются и в обменных процессах населения этих территорий.
Источник: http://blgy.ru/biology10pro/chemical-elements2
Химические элементы в клетках живых организмов
В человеческом организме обнаружено 86 химических элементов, входящих в состав Периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева. Эти элементы условно разделяют на четыре группы:
- макроэлементы – элементы, составляющие основную массу клетки (приблизительно 98-99% в пересчете на сухую массу), среди которых углерод (C), водород (H), кислород (O) и азот (N);
- элементы, содержание которых в клетке, в пересчете на сухую массу, составляет около 1,9%. Это калий (K), натрий (Na), кальций (Ca), магний (Mg), сера (S), фосфор (P), хлор (Cl) и железо (Fe);
- элементы, содержание которых в клетке, в пересчете на сухую массу, менее 0,01% — микроэлементы. Это цинк (Zn), медь (Cu), фтор (F), йод (I), кобальт (Co), молибден (Mo) и др.
- элементы, содержание которых в клетке, в пересчете на сухую массу, менее 0,00001% — ультрамикроэлементы: золото (Au), уран (U), радий (Ra) и др.
Роль химических элементов в клетках живых организмов
Каждый элемент, входящий в состав живого организма, отвечает за выполнение определенной функции (табл. 1).
Таблица 1.Роль химических элементов в клетках живых организмов.
| Углерод, водород, кислород, азот | Белки, нуклеиновые кислоты, липиды, углеводы и др. органические вещества | Синтез органических веществ и весь комплекс функций, осуществляемых этими органическими веществами |
| Калий, натрий | Na+ и K+ | Обеспечение функции мембран, в частности, поддержание электрического потенциала клеточной мембраны, работы Na+/Ka+ -насоса, проведение нервных импульсов, анионный, катионный и осмотический балансы |
| Кальций | Са+2 | Участие в процессе свертывания крови |
| Фосфат кальция, карбонат кальция | Костная ткань, зубная эмаль, раковины моллюсков | |
| Пектат кальция | Формирование срединной пластинки и клеточной стенки у растений | |
| Магний | Хлорофилл | Фотосинтез |
| Сера | Белки | Формирование пространственной структуры белка за счет образования дисульфидных мостиков |
| Фосфор | Нуклеиновые кислоты, АТФ | Синтез нуклеиновых кислот |
| Хлор | Cl— | Поддержание электрического потенциала клеточной мембраны, работы Na+/Ka+-насоса, проведение нервных импульсов, анионный, катионный и осмотический балансы |
| HCl | Активизация пищеварительных ферментов желудочного сока | |
| Железо | Гемоглобин | Транспорт кислорода |
| Цитохромы | Перенос электронов при фотосинтезе и дыхании | |
| Марганец | Декарбоксилазы, дегидрогеназы | Окисление жирных кислот, участие в процессах дыхания и фотосинтеза |
| Медь | Гемоцианин | Транспорт кислорода у некоторых беспозвоночных |
| Тирозиназа | Образование меланина | |
| Кобальт | Витамин В12 | Формирование эритроцитов |
| Цинк | Алькогольдегидрогеназа | Анаэробное дыхание у растений |
| Карбоангидраза | Транспорт СО2 у позвоночных | |
| Фтор | Фторид кальция | Костная ткань, зубная эмаль |
| Йод | Тироксин | Регуляция основного обмена |
| Молибден | Нитрогеназа | Фиксация азота |
Недостаток какого-либо элемента может привести к заболеванию, и даже гибели организма, так как каждый элемент играет определенную роль.
Макроэлементы первой группы составляют основу биополимеров — белков, углеводов, нуклеиновых кислот, а также липидов, без которых жизнь невозможна.
Сера входит в состав некоторых белков, фосфор — в состав нуклеиновых кислот, железо — в состав гемоглобина, а магний — в состав хлорофилла. Кальций играет важную роль в обмене веществ
Часть химических элементов, содержащихся в клетке, входит в состав неорганических веществ — минеральных солей и воды.
Минеральные соли находятся в клетке, как правило, в виде катионов (К+, Na+, Ca2+, Mg2+) и анионов (HPO42-, H2PO 4—, СI—, НСО3—), соотношение которых определяет важную для жизнедеятельности клеток кислотность среды, так слабощелочная среда многих клеток и ее рН почти не изменяется, потому что в ней постоянно поддерживается определенное соотношение катионов и анионов.
Вода играет большую роль в химических реакциях, протекающих в клетке в водных растворах. Она растворяет ненужные организму продукты обмена веществ и тем самым способствует выводу их из организма. Большое содержание воды в клетке придает ей упругость. Вода способствует перемещению различных веществ внутри клетки или из клетки в клетку.
Примеры решения задач
| Понравился сайт? Расскажи друзьям! |
Источник: http://ru.solverbook.com/spravochnik/ximiya/9-klass/ximicheskie-elementy-v-kletkax-zhivyx-organizmov/
Химический состав клетки
Все организмы на нашей планете состоят из клеток, которые схожи между собой химическим составом. В данной статье мы кратко расскажем о химическом составе клетки, его роли в жизнедеятельности всего организма, узнаем, какая наука изучает данный вопрос.
Наука, которая изучает составные части и строение живой клетки, называется цитологией.
Все элементы, входящие в химическую структуру организма, можно условно поделить на три группы:
- макроэлементы;
- микроэлементы;
- ультрамикроэлементы.
К макроэлементам относятся водород, углерод, кислород и азот. На их долю припадает почти 98% всех составных элементов.
Микроэлементы имеются в количестве десятых и сотых долей процента. И совсем малое содержание ультрамикроэлементов – сотые и тысячные доли процента.
В переводе с греческого «макрос» – большой, а «микро» – маленький.
Рис. 1 Содержание химических элементов в клетке
Учёные установили, что каких-либо особенных элементов, которые присущи только лишь живым организмам, нет. Поэтому, что живая, что неживая природа состоит из одних и тех же элементов. Этим доказывается их взаимосвязь.
Несмотря на количественное содержание химического элемента, отсутствие или уменьшение хотя бы одного из них ведёт к гибели всего организма. Ведь у каждого из них есть своё значение.
Макроэлементы являются основой биополимеров, а именно белков, углеводов, нуклеиновых кислот и липидов.
Микроэлементы входят в состав жизненно важных органических веществ, участвуют в обменных процессах. Они являются составными компонентами минеральных солей, которые находятся в виде катионов и анионов, их соотношение определяет щелочную среду. Чаще всего она слабощелочная, ведь соотношение минеральных солей не изменяется.
Гемоглобин содержит железо, хлорофилл – магний, белки – серу, нуклеиновые кислоты – фосфор, обмен веществ происходит при достаточном количестве кальция.
Рис. 2. Состав клетки
Некоторые химические элементы являются компонентами неорганических веществ, например, воды. Она играет большую роль в жизнедеятельности как растительной, так и животной клетки. Вода является хорошим растворителем, из-за этого все вещества внутри организма делятся на:
- Гидрофильные – растворяются в воде;
- Гидрофобные – не растворяются в воде.
Благодаря наличию воды клетка становится упругой, она способствует перемещению органических веществ в цитоплазме.
Рис. 3. Вещества клетки.
Чтобы наглядно понять, какие химические элементы входят в состав клетки, мы внесли их в следующую таблицу:
| Элементы | % | Значение |
| Макроэлементы | ||
| Кислород, углерод, водород, азот | До 98 | Содержатся во всех органических веществах и воде. |
| Кальций | 2 – 3 | Составной компонент оболочки у растений, в животном организме находится в составе костей и зубов, принимает активное участие в свёртываемости крови. |
| Фосфор | 1 | Содержится в нуклеиновых кислотах, ферментах, костной ткани и зубной эмали. |
| Микроэлементы | ||
| Сера | 0,2 – 0,3 | Является основой белков, ферментов и витаминов. |
| Калий | 0,2 – 0,3 | Обеспечивает передачу нервных импульсов, активирует синтез белка, процессы фотосинтеза и роста. |
| Хлор | 0,2 | Один из компонентов желудочного сока, провокатор ферментов. |
| Йод | 0,1 | Принимает активное участие в обменных процессах, компонент гормона щитовидной железы. |
| Натрий | 0,1 | Обеспечивает передачу импульсов в нервной системе, поддерживает постоянное давление внутри клетки, провоцирует синтез гормонов. |
| Магний | 0,07 | Составной элемент хлорофилла, костной ткани и зубов, провоцирует синтез ДНК и процессы теплоотдачи. |
| Железо | 0,01 | Составная часть гемоглобина, хрусталика, роговицы, синтезирует хлорофилл. Транспортирует кислород по организму. |
| Ультрамикроэлементы | ||
| Медь | < 0,01 | Составная часть процессов кровообразования, фотосинтеза, ускоряет внутриклеточные процессы окисления. |
| Марганец | < 0,01 | Активизирует фотосинтез, участвует в кровообразовании, обеспечивает высокую урожайность. |
| Фтор | < 0,01 | Составная часть зубной эмали. |
| Бор | < 0,01 | Регулирует рост растений. |
Каждая клетка живой природы имеет свой набор химических элементов. По своему составу предметы живой и неживой природы имеют сходства, это доказывает тесную их взаимосвязь. Каждая клеточка состоит из макроэлементов, микроэлементов и ультрамикроэлементов, у каждого из которых есть своя роль. Отсутствие хотя бы одного из них ведёт к заболеванию и даже гибели всего организма.
Будь в числе первых на доске почета
Источник: https://obrazovaka.ru/biologiya/himicheskiy-sostav-kletki-svoystva-kratko.html
Биологическая роль химических элементов и минеральных веществ
Минеральные вещества не обладают энергетической ценностью, как белки, жиры и углеводы.
Однако без них жизнь человека невозможна.
Так же, как и при недостатке основных пищевых веществ или витаминов, при дефиците минеральных веществ в организме человека возникают специфические нарушения, приводящие к характерным заболеваниям.
Микроэлементы и витамины в некотором смысле даже более важны, чем питательные вещества, ибо без них последние не будут правильно усваиваться организмом.
Особенно важны минеральные вещества детям, в период интенсивного роста костей, мышц, внутренних органов. Естественно, беременные женщины и кормящие матери нуждаются в повышенном потреблении минеральных веществ. С возрастом потребность в минеральных веществах снижается.
- Дефицит и избыток потребления минеральных веществВлияние микро- и макроэлементов на жизнедеятельность животных и человека активно изучается и в медицинских целях. Любая патология, любое отклонение в здоровье биологического организма сопровождается либо дефицитом жизненно необходимых (эссенциальных) элементов, либо избытком как эссенциальных, так и токсичных микроэлементов. Такой дисбаланс макро- и микроэлементов получил объединяющее название “микроэлементозы”.Начиная с 1970-х годов было много спекулятивных заявлений относительно того, что недостаток микроэлементов вносит значительный вклад в возникновение ряда хронических заболеваний. Во многих случаях это утверждение было экспериментально подтверждено, однако некоторые ученные и сегодня считают, что недостаточное потребление определенного микроэлемента является значимым только тогда, когда организм подвергается стрессу, который увеличивает потребность в данном микроэлементе.Химические вещества при всей своей важности и необходимости для организма человека способны оказывать и отрицательное влияние на растения, животных и человека, если концентрация их доступных форм превышает определенные пределы. Кадмий, олово, свинец и рубидий считаются условно необходимыми, т.к. они, по всей видимости, не очень важны для растений и животных и опасны для здоровья человека даже при относительно низких концентрациях. Биологическая роль некоторых микроэлементов в настоящее время не достаточно изучена.Необходимо помнить об определенных предосторожностях при употреблении минеральных комплексов (как лекарственных препаратов, так и биологически активных добавок к пище).Передозировка одного минерального вещества может привести к функциональным нарушениям и повышенному выделению другого минерального вещества. Возможно и развитие нежелательных побочных эффектов. Например, избыток цинка ведет к снижению уровня холестеринсодержащих липидов высокой плотности (“хорошего” холестерина).Избыток кальция может привести к недостатку фосфора, и наоборот.Избыток молибдена уменьшает содержание меди.Некоторые микроэлементы (селен, хром, медь) в избыточных дозах токсичны. Особенно это относится к солям многих металлов.При потреблении минеральных веществ, следует строго придерживаться медицинских рекомендаций.
- Действие на организм человека тяжелых металловВ последние годы выделяют отдельно действие на организм человека тяжелых металлов. Тяжелые металлы – это группа химических элементов с относительной атомной массой более 40.Появление в литературе термина “тяжелые металлы” было связано с проявлением токсичности некоторых металлов и опасности их для живых организмов.Однако в группу “тяжелых” вошли и некоторые микроэлементы, жизненная необходимость и широкий спектр биологического действия которых неопровержимо доказаны.”Тяжелые” металлы – это свинец, кадмий, цинк, медь, никель, хром.В последние годы все сильнее подтверждается важная биологическая роль большинства “тяжелых” металлов. Многочисленными исследованиями установлено, что влияние металлов весьма разнообразно и зависит от содержания их в окружающей среде и степени нуждаемости в них микроорганизмов, растений, животных и человека.Влияние “тяжелых” металлов на живые организмы весьма разнообразно. Это обусловлено, во-первых, химическими особенностями металлов, во-вторых, отношением к ним организмов и, в-третьих, условиями окружающей среды.Уже сейчас во многих регионах мира окружающая среда становится все более “агрессивной” с химической точки зрения. В последние десятилетия основными объектами биогеохимических исследований стали территории промышленных городов и прилегающих к ним земель, особенно если на них выращиваются, а затем используются в пищу сельскохозяйственные растения.
Источник: https://www.smed.ru/guides/184
Значение важнейших химических элементов и соединений для клетки и организма
По химическому составу клетки разных организмов могут заметно отличаться, однако состоят они из одинаковых элементов. В клетках обнаружено около 70 элементов периодической таблицы Д.И. Менделеева, но только 24 из них имеют важное значение и встречаются в живых организмах постоянно.
Макроэлементы – кислород, углеводород, водород, азот – входят в состав молекул органических веществ. К макроэлементам в последнее время относят калий, натрий, кальций, сера, фосфор, магний, железо, хлор. Их содержание в клетке составляет десятые и сотые доли процента.
Магний входит в состав хлорофилла; железо – гемоглобина; фосфор – костной ткани, нуклеиновых кислот; кальций – костей, черепашек моллюсков, сера – в состав белков; калий, натрий и хлор-ионы берут участие в смене потенциала клеточной мембраны.
Микроэлементы представлены в клетке сотыми и тысячными долями процента. Это цинк, медь, йод, фтор, молибден, бор и др.
Микроэлементы входят в состав ферментов, гормонов, пигментов.
Ничего непонятно?
Попробуй обратиться за помощью к преподавателям
Ультрамикроэлементы – элементы, содержание которых в клетке не превышает 0,000001%. Это уран, золото, ртуть, цезий и др.
Вода и её биологическое значение
Вода количественно занимает среди химических соединений первое место во всех клетках. В зависимости от типа клеток, их функционального состояния, вида организма и условий его нахождения её содержание в клетках существенно колеблется.
Клетки костной ткани содержат не больше 20% воды, жировой ткани – около 40%, мышечные клетки – 76%, а клетки зародыша – более 90%.
Замечание 1
В клетках любого организма с возрастом количество воды заметно уменьшается.
Отсюда – вывод, что чем выше функциональная активность организма в целом и каждой клетки отдельно тем большим в них есть содержание воды, и наоборот.
Замечание 2
Обязательным условием жизненной активности клеток является наличие воды. Она является основной частью цитоплазмы, поддерживает её структуру и стойкость коллоидов, входящих в состав цитоплазмы.
Роль воды в клетке определяется её химическими и структурными свойствами. Прежде всего это связано с небольшим размером молекул, их полярностью и способностью соединяться с помощью водородных связей.
Водородные связи образуются при участии атомов водорода, соединённых с электронегативным атомом (обычно кислородом или азотом). При этом атом Гидрогена приобретает настолько большой позитивный заряд, что может образовать новую связь с другим электронегативным атомом (кислорода или азота).
Так же связываются друг с другом молекулы воды, у которых один конец имеет позитивный заряд, а другой – негативный. Такую молекулу называют диполем.
Более электронегативный атом кислорода одной молекулы воды притягивается к позитивно заряженному атому водорода другой молекулы с образованием водородной связи.
Благодаря тому, что молекулы воды полярные и способны образовывать водородные связи, вода является совершенным растворителем для полярных веществ, которые называются гидрофильными.
Такими являются соединения ионного характера, в которых заряженные частички (ионы) диссоциируют (разделяются) в воде при растворении вещества (соли).
Такую же способность имеют и некоторые неионные соединения, в молекуле которых находятся заряженные (полярные) группы (в сахарах, аминокислотах, простых спиртах это ОН-группы). Вещества, состоящие из неполярных молекул (липиды), в воде практически нерастворимы, то есть они гидрофобы.
При переходе вещества в раствор, его структурные частички (молекулы или ионы) приобретают возможность двигаться свободнее, а, соответственно, возрастает реакционная способность вещества.
Благодаря этому вода является основной средой, где происходит большинство химических реакций.
Кроме того, все окислительно-восстановительные реакции и реакции гидролиза проходят при непосредственном участии воды.
Вода имеет наибольшую удельную теплоёмкость среди всех известных веществ. Это означает, что при существенном увеличении тепловой энергии температура воды повышается сравнительно немного. Это обусловлено использованием значительного количества этой энергии на разрыв водородных связей, которые ограничивают подвижность молекул воды.
Благодаря большой теплоёмкости вода служит защитой для тканей растений и животных от сильного и быстрого повышения температуры, а высокая теплота парообразования является основой для надёжной стабилизации температуры тела организма.
Необходимость значительного количества энергии для испарения воды вызвана тем, что между её молекулами существуют водородные связи. Эта энергия поступает из окружающей среды, потому испарение сопровождается охлаждением.
Этот процесс можно наблюдать во время потоотделения, в случае тепловой задышки у собак, важна она и в процессе охлаждения транспирирующих органов растений, особенно в пустынных условиях и в условиях сухих степей и периодов засухи в других регионах.
Вода имеет так же высокую теплопроводность, чем обеспечивается равномерное распределение тепла по организму.
Таким образом нет риска возникновения локальных «горячих точек», которые могут стать причиной повреждения элементов клеток.
Значит, высокая удельная теплоёмкость и высокая для жидкости теплопроводность делают воду идеальной средой для поддержания оптимального теплового режима организма.
Для воды характерно высокое поверхностное натяжение. Это её свойство очень важно для адсорбционных процессов, движения растворов по тканях (кровообращение, восходящее и нисходящее движение по растению и т.п.).
Вода используется как источник кислорода и водорода, которые выделяются во время световой фазы фотосинтеза.
К важным физиологическим свойствам воды относится её способность растворять газы ($O_2$, $CO_2$ и др.). Кроме того, вода как растворитель участвует в процессе осмоса, что играет важную роль в жизнедеятельности клеток и организма.
Свойства углеводорода и его биологическая роль
Если не брать во внимание воду, можно сказать, что большая часть молекул клетки принадлежит к углеводородным, так называемым органическим, соединениям.
Замечание 3
Углеводород, имея уникальные химические способности, фундаментальные для жизни, составляет её химическую основу.
Благодаря небольшому размеру и наличию на внешней оболочке четырёх электронов атом углеводорода может образовывать четыре крепких ковалентных связи с другими атомами.
Самое важное значение имеет способность атомов углеводорода соединяться друг с другом, образуя цепи, кольца и, в конце концов, скелет больших и сложных органических молекул.
К тому же углеводород легко образует ковалентные связи с другими биогенными элементами (обычно с $H, Mg, P, O, S$).
Именно этим объясняется существование астрономического количества разнообразных органических соединений, которые обеспечивают существование живых организмов во всех его проявлениях.
Разнообразие их проявляется в структуре и размерах молекул, их химических свойствах, степени насыщенности карбонового скелета и различной форме молекул, что определяется углами внутримолекулярных связей.
Биополимеры
Это высокомолекулярные (молекулярная масса 103 – 109) органические соединения, макромолекулы которых состоят из большого количества звеньев, которые повторяются, – мономеров.
К биополимерам относятся белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды и их производные (крахмал, гликоген, целлюлоза, гемицеллюлоза, пектиновые вещества, хитин и пр.). Мономерами для них являются соответственно аминокислоты, нуклеотиды и моносахариды.
Замечание 4
Около 90% сухой массы клетки составляют биополимеры: у растений преобладают полисахариды, а у животных – белки.
Пример 1
В клетке бактерий находится около 3 тыс. видов белков и 1 тыс. нуклеиновых кислот, а у человека количество белков оценивают в 5 млн.
Биополимеры не только образуют структурную основу живых организмов, но и в процессах жизнедеятельности играют проводящую роль.
Структурной основой биополимеров являются линейные (белки, нуклеиновые кислоты, целлюлоза) или разветвлённые (гликоген) цепи.
Такая структура обусловливает ряд характерных свойств:
- для взаимодействия биополимеров характерна кооперативность, то есть тесная взаимосвязь всех функциональных групп. Это значит, что одни группы биополимера, взаимодействуя, изменяют характер взаимодействия других его групп.Пример 2Примером такого кооперативного взаимодействия является связывание гемоглобином – белком эритроцитов крови – молекул кислорода в процессе дыхания.
- Полимеры имеют способность образовывать интерполимерные комплексы, возникающие между отдельными частями молекулы или между различными молекулами.
Замечание 5
Все основные биологические процессы в организме – биосинтез белков и нуклеиновых кислот, имунные реакции, реакции обмена веществ – и осуществляются благодаря образованию биополимерных комплексов и другим свойствам биополимеров.
Источник: https://spravochnick.ru/biologiya/znachenie_vazhneyshih_himicheskih_elementov_i_soedineniy_dlya_kletki_i_organizma/
Химические элементы живых организмов — Науколандия
Несмотря на то, что в живых организмах обнаружено большинство существующих химических элементов, их соотношение сильно отличается от неживой природы. Это отличие является общим для всех форм жизни на Земле, что говорит либо об универсальности проявления жизни, либо о единстве происхождения всех организмов.
Различные химические элементы, составляющие живые организмы, находятся в них не в равных соотношениях. Одних элементов по массе намного больше, чем других. Атомы углерода способны образовывать длинные цепи, что легло в основу химии жизни. Благодаря углеродным цепям могут существовать сложные молекулы. Такие молекулы являются отличительным признаком жизни.
Кроме углерода в организмах много водорода, кислорода и азота. Эти четыре элемента относят к макроэлементам первой группы. Эти элементы составляют таких важнейшие для жизни молекулы как нуклеиновые кислоты, белки, углеводы и жиры. Доля макроэлементов первой группы — около 98% от массы.
К макроэлементам второй группы относятся фосфор, сера, калий, магний, натрий, кальций, железо, хлор.
Несмотря на то, что их содержание в организмах составляет десятые или сотые доли процентов, они являются крайне необходимыми. Так в состав нуклеиновых кислот входит фосфор, а в состав белков — сера.
Натрий, калий, хлор участвуют в проведении импульсов в нервной ткани. Железо входит в состав гемоглобина. Магний входит в состав хлорофилла. И т. д.
Поскольку фосфор и сера непосредственно входят в состав органических молекул, то их объединяют с макроэлементами первой группы в так называемую группу биоэлементов.
Микроэлементы содержатся в организмах в очень малых количествах. Этих элементов достаточно много и их роль весьма разнообразна. Недостаток микроэлементов может приводить к серьезным заболеваниям.
В организмы животных микроэлементы поступают в основном с пищей и водой, а в растения — преимущественно из почвы с водой.
Многие микроэлементы входят в состав ферментов, гормонов и витаминов. Следовательно, они влияют на обмен веществ. Так йод входит в состав гормона щитовидной железы, цинк оказывает влияние на рост, входит в состав гормона инсулина, кобальт входит в состав витамина B12.
По необходимости тех или иных микроэлементов и их роли растения и животные несколько отличаются, т. к. их обмены веществ имеют ряд существенных отличий.
Также в живых организмах обнаружены некоторые элементы в чрезвычайно малых количествах и их роль не выяснена. Такие элементы относят к группе ультрамикроэлементов (золото, серебро и др).
Источник: https://scienceland.info/biology10/elements
Состав клетки. Химические элементы
В клетках разных организмов обнаружено около 70 элементов периодической системы элементов Д. И. Менделеева, но лишь 24 из них имеют вполне установленное значение и встречаются постоянно во всех типах клеток.
Наибольший удельный вес в элементном составе клетки приходится на кислород, углерод, водород и азот. Это так называемые основные или биогенные элементы.
На долю этих элементов приходится более 95 % массы клеток, причем их относительное содержание в живом веществе гораздо выше, чем в земной коре. Жизненно важными являются также кальций, фосфор, сера, калий, хлор, натрий, магний, йод и железо.
Их содержание в клетке исчисляется десятыми и сотыми долями процента. Перечисленные элементы составляют группу макроэлементов.
Другие химические элементы: медь, марганец, молибден, кобальт, цинк, бор, фтор, хром, селен, алюминий, йод, железо, кремний — содержатся в исключительно малых количествах (менее 0,01 % массы клеток). Они относятся к группе микроэлементов.
Процентное содержание в организме того или иного элемента никоим образом не характеризует степень его важности и необходимости в организме.
Так, например, многие микроэлементы входят в состав различных биологически активных веществ — ферментов, витаминов (кобальт входит в состав витамина B12), гормонов (йод входит в состав тироксина);оказывают влияние на рост и развитие организмов (цинк, марганец, медь), кроветворение (железо, медь), процессы клеточного дыхания (медь, цинк) и т. д. Содержание и значение для жизнедеятельности клеток и организма в целом различных химических элементов приведено в таблице:
| Кислород | O | 62 | Входит в состав воды и органических веществ; участвует в клеточном дыхании |
| Углерод | C | 20 | Входит в состав всех органических веществ |
| Водород | H | 10 | Входит в состав воды и органических веществ; участвует в процессах преобразования энергии |
| Азот | N | 3 | Входит в состав аминокислот, белков, нуклеиновых кислот, АТФ, хлорофилла, витаминов |
| Кальций | Ca | 2,5 | Входит в состав клеточной стенки у растений, костей и зубов, повышает свертывание крови и сократимость мышечных волокон |
| Фосфор | P | 1,0 | Входит в состав костной ткани и зубной эмали, нуклеиновых кислот, АТФ, некоторых ферментов |
| Сера | S | 0,25 | Входит в состав аминокислот (цистеин, цистин и метионин), некоторых витаминов, участвует в образовании дисульфидных связей при образовании третичной структуры белков |
| Калий | K | 0,25 | Содержится в клетке только в виде ионов, активирует ферменты белкового синтеза, обуславливает нормальный ритм сердечной деятельности, участвует в процессах фотосинтеза, генерации биоэлектрических потенциалов |
| Хлор | Cl | 0,2 | Преобладает отрицательный ион в организме животных. Компонент соляной кислоты в желудочном соке |
| Натрий | Na | 0,1 | Содержится в клетке только в виде ионов, обуславливает нормальный рит сердечной деятельности, влияет на синтез гормонов |
| Магний | Mg | 0,07 | Входит в состав молекул хлорофилла, а также костей и зубов, активирует энергетический обмен и синтез ДНК |
| Йод | I | 0,01 | Входит в состав гормонов щитовидной железы |
| Железо | Fe | Следы | Входит в состав многих ферментов, гемоглобина и миоглобина, участвует в биосинтезе хлорофилла, в транспорте электронов, в процессах дыхания и фотосинтеза |
| Медь | Cu | Следы | Входит в состав гемоцианинов у беспозвоночных, в состав некоторых ферментов, участвует в процессах кроветворения, фотосинтеза, синтеза гемоглобина |
| Марганец | Mn | Следы | Входит в состав или повышает активность некоторых ферментов, участвует в развитии костей, ассимиляции азота и процессе фотосинтеза |
| Молибден | Mo | Следы | Входит в состав некоторых ферментов (нитратредуктаза), участвует в процессах связывания атмосферного азота клубеньковыми бактериями |
| Кобальт | Co | Следы | Входит в состав витамина B12, участвует в фиксации атмосферного азота клубеньковыми бактериями |
| Бор | B | Следы | Влияет на ростовые процессы растений, активирует восстановительные ферменты дыхания |
| Цинк | Zn | Следы | Входит в состав некоторых ферментов, расщепляющих полипептиды, участвует в синтезе растительных гормонов (ауксинов) и гликолизе |
| Фтор | F | Следы | Входит в состав эмали зубов и костей |
Источник: http://jbio.ru/sostav-kletki-ximicheskie-elementy
Основные химические элементы клетки и их значение для жизнедеятельности организмов
В клетках живых организмов обнаружено около 70 элементов периодической системы элементов Д.И. Менделеева. Все эти элементы встречаются и в неживой природе, что указывает на единство живой и неживой природы.
Содержание химических элементов существенно отличается в клетках живых организмов и в Земной коре. Имеються различия в составе и биологической роли химических элементов в клетках растений и животных.
| МАКРОЭЛЕМЕНТЫ › 99% О, С, Н, N, P, K, Cl, Ca, Mg, Na, Fe |
| МИКРОЭЛЕМЕНТЫ ≈0,01% I, Co, Mn, Cu идр. |
| УЛЬТРАМИКРОЭЛЕМЕНТЫ От 10-4 до 10-6% Pb, Br,Ag и др. |
В зависимости от содержания химических элементов в клетке их разделяют на группы: макроэлементы, микроэлементы и ультрамикроэлементы.
Отдельную групу среди макроелементов составляют органогенные элементы (O, C, H, N), которие образуют молекулы всех органических веществ.
Макроэлементы, их роль в клетке. Органогенные элементы – кислород, углерод, водород и азот составляют ≈ 98% химического содержания клетки. Они легко образуют ковалентные связи за счет обобщения двух электронов (по одному от каждого атома) и благодаря этому формируют большое разнообразие органических веществ в клетке.
Жизненно важными являются и другие макроэлементы в клетках животных и человека (калий, натрий, магний, кальций, хлор, железо), на долю которых приходится около 1,9% .
Так, ионы Калия и Натрия регулируют осмотическое давление в клетке, обуславливают нормальный ритм сердечной деятельности, возникновение и проведение нервного импульса. Ионы Кальция принимают участие в свертывание крови, сокращении мышечных волокон. Нерастворимые соли Кальция принимают участие в формировании костей и зубов.
Ионы магния играют важную роль в функционировании рибосом и митохондрий. Железо входит в состав гемоглобина.
Микроэлементы, их роль в клетке. Биологическая роль микро- и ультрамикроэлементов определяется не их процентным содержанием, а тем, что они входят в состав ферментов, витаминов и гормонов. Например, Кобальт входит в состав витамина В12, Йод – в состав гормона тироксина, Медь – в состав ферментов, катализирующих окислительно-востановительные процессы.
Ультрамикроэлементы, их роль в клетке. Их концентрация не привышает 0,000001 %. Это такие элементы: золото, серебро, свинец, уран, селен, цезий, берилий, радий, и др.
Физиологическая роль многих химических элементов еще не установлена, но они необходимы для нормального функционирования организма.
Например, дефицит ультрамикроэлемента Селена приводит к развитию раковых заболеваний.
Обобщенные сведения о биологическом значении основных химических элементов, содержащихся в клетках живых организмов, представлены в таблице 4.1.
При недостаче важного химического элемента в почве определенного региона, что обусловливает дефицит его в организме местных жителей, возникают так называемые эндемические болезни.
Все химические элементы содержатся в клетке в виде ионов или входят в состав химических веществ.
Табл. 4.1.Основные химические элементы клетки и их значение для жизнидеятольности организмов
| Элемент | Символ | Содержание | Значение для клетки и организма |
| Углерод | o | 15—18 | Главный структурный компонент всех органических соединений клетки |
| Кислород | N | 65—75 1,5—3,0 | Главный структурный компонент всех органических соединений клетки |
| Азот | H | 8—10 | Обязательный компонент аминокислот |
| Водород | K | 0.0001 | Главный структурный компонент всех органических соединений клетки |
| Фосфор | S | 0,15—0,4 | Входит в состав костной ткани и зубной эмали, нуклеиновых кислот, АТФ и некоторых ферментов |
| Калий | Cl | 0,15—0,20 | Содержится в клетке только в виде ионов, активирует ферменты белкового синтеза, обуславливает ритм сердечной деятельности, участвует в процессах фотосинтеза |
| Сера | Ca | 0,05—0,10 | Входит в состав некоторых аминокислот, ферментов, витамина В |
| Хлор | Mg | 0,04—2,00 | Важнейший отрицательный ион в организме животных, компонент НС1 в желудочном соке |
| Кальций | Na | 0,02—0,03 | Входит в состав клеточной стенки растений, костей и зубов, активирует свертывание крови и сокращение мышечных волокон |
| Магний | Fe | 0,02-0,03 | Входит в состав молекул хлорофилла, а также костей и зубов, активирует энергетический обмен и синтез ДНК |
| Натрий | I | 0,010—0,015 | Содержится в клетке только в виде ионов, обуславливаетнормальный ритм сердечной деятельности, влияет на синтез гормонов |
| Железо | Cu | 0,0001 | Входит в состав многих ферментов, гемоглобина и миоглобина, участвует в биосинтезе хлорофилла, в процессах дыхания и фотосинтеза |
| Йод | Mn | 0,0002 | Входит в состав гормонов щитовидной железы |
| Медь | Mo | 0.0001 | Входит в состав некоторых ферментов, участвует в процессах кровообразования, фотосинтеза, синтеза гемоглобина |
| Марганец | Co | 0,0001 | Входит в состав некоторых ферментов или повышает их активность, принимает участие в развитии костей, ассимиляции азота и процессе фотосинтеза |
| Молибден | Zn | 0.0001 | Входит в состав некоторых ферментов, участвует н процессах связывания атмосферного азота растениями |
| Кобальт | o | 0,0003 | Входит в состав витамина В12, участвует в фиксации ат- мосферного азота растениями, развитии эритроцитов |
| Цинк | N | 15—18 | Входит в состав некоторых ферментов, участвует в синтезе растительных гормонов (фуксина) и спиртовом брожении |
Химические вещества клетки
| НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ 1-1,5 % |
Источник: https://infopedia.su/14xe18f.html
Химические элементы в организме человека и животных
Многим химикам известны крылатые слова, сказанные в 40-х годах текущего столетия немецкими учеными Вальтером и Идой Ноддак, что в каждом булыжнике на мостовой присутствуют все элементы Периодической системы. Вначале эти слова были встречены далеко не с единодушным одобрением.
Однако, по мере того как разрабатывались все более точные методы аналитического определения химических элементов, ученые все больше убеждались в справедливости этих слов. Если согласиться с тем, что в каждом булыжнике содержатся все элементы, то это должно быть справедливо и для живого организма.
Все живые организмы на Земле, в том числе и человек, находятся в тесном контакте с окружающей средой. Жизнь требует постоянного обмена веществ в организме.
Поступлению в организм химических элементов способствуют питание и потребляемая вода.
Актуальность выбранной темы проявляется в том, что тяжелая экологическая ситуация, возрастание стрессовых ситуаций, современные методы обработки продуктов питания, «убивающие» биологически активные вещества, являются основными причинами повсеместного роста дефицита жизненно важных элементов и избытка токсичных, наносящих непоправимый вред здоровью.
В соответствии с рекомендацией диетологической комиссии Национальной академии США ежедневное поступление химических элементов с пищей должно находиться на определенном уровне (рис. 1). Столько же химических элементов должно ежесуточно выводиться из организма, поскольку их содержания находятся в относительном постоянстве.
Предположения некоторых ученых идут дальше. Они считают, что в живом организме не только присутствуют все химические элементы, но каждый из них выполняет определенную биологическую функцию. Вполне возможно, что эта гипотеза не подтвердится. Однако, по мере того как развиваются исследования в данном направлении, выявляется биологическая роль все большего числа химических элементов.
Организм человека состоит на 60% из воды, 34% приходится на органические вещества и 6% – на неорганические. Основными компонентами органических веществ являются углерод, водород, кислород, в их состав входят также азот, фосфор и сера.
В неорганических веществах организма человека обязательно присутствуют 22 химических элемента: Са, Р, О, Na, Мg, S, В, С1, К, V, Мn, Fе, Со, Ni, Сu, Zn, Мо, Сг, Si, I, F, Se. Например, если вес человека составляет 70 кг, то в нем содержится (в граммах): кальция – 1700, калия – 250, натрия – 70, магния – 42, железа – 5, цинка – З.
Живые организмы в своем составе содержат различные химические элементы. Условно, в зависимости от концентрации химических элементов в организме, выделяют макро- и микроэлементы.
Рис.1. Суточное поступление химических элементов в организм человека
Макроэлементами принято считать те химические элементы, содержание в организме которых более 0,005% массы тела. К макроэлементам относятся водород, углерод, кислород, азот, натрий, магний, фосфор, сера, хлор, калий, кальций.
Микроэлементами называются химические элементы, содержащиеся в организме в очень малых количествах. Их содержание не превышает 0,005% массы тела, а концентрация в тканях – не более 0,000001%. Среди всех микроэлементов в особую группу выделяют так называемые незаменимые микроэлементы.
Незаменимые микроэлементы – микроэлементы, регулярное поступление которых с пищей или водой в организм абсолютно необходимо для нормальной его жизнедеятельности. Незаменимые микроэлементы входят в состав ферментов, витаминов, гормонов и других биологически активных веществ. Незаменимыми микроэлементами являются железо, йод, медь, марганец, цинк, кобальт, молибден, селен, хром, фтор.
Физиологическое значение минеральных элементов определяется их участием: в структуре и функции большинства ферментативных систем и процессов, протекающих в организме; в пластических процессах и построении тканей (фосфор и кальций – основные структурные компоненты костей); в поддержании кислотно-основного состояния и водно-солевого обмена; в поддержании солевого состава крови и участии в структуре формирующих ее элементов.
Жизненно необходимые элементы
Роль макроэлементов, входящих в состав неорганических веществ, очевидна. Например, основное количество кальция и фосфора входит в кости (гидроксофосфат кальция Са10(РО4)6(ОН)2), а хлор в виде соляной кислоты содержится в желудочном соке.
Микроэлементы вошли в отмеченный выше ряд 22 элементов, обязательно присутствующих в организме человека. Установлено, что многие биологические катализаторы – ферменты содержат ионы переходных металлов.
Например, известно, что марганец входит в состав 12 различных ферментов, железо – в 70, медь – в 30, а цинк – более чем в 100. Микроэлементы называют жизненно необходимыми, если при их отсутствии или недостатке нарушается нормальная жизнедеятельность организма.
Характерным признаком необходимого элемента является колоколообразный вид кривой доза (n) – ответная реакция (R, эффект) – рис.2.
Рис.2. Зависимость ответной реакции (R) от дозы (n) для жизненно необходимых элементов
При малом поступлении данного элемента организму наносится существенный ущерб. Он функционирует на грани выживания. В основном это объясняется снижением активности ферментов, в состав которых входит данный элемент. При повышении дозы элемента ответная реакция возрастает и достигает нормы (плато).
При дальнейшем увеличении дозы проявляется токсическое действие избытка данного элемента, в результате чего не исключается и летальный исход. Кривую на рис. 2 можно трактовать так: все должно быть в меру и очень мало и очень много вредно.
Например, недостаток в организме железа приводит к анемии, так как оно входит в состав гемоглобина крови, а точнее, его составной части – тема. У взрослого человека в крови содержится около 2,6 г железа.
В процессе жизнедеятельности в организме происходят постоянный распад и синтез гемоглобина. Для восполнения железа, потерянного с распадом гемоглобина, человеку необходимо суточное поступление в организм с пищей в среднем около 12 мг этого элемента.
Связь анемии с недостатком железа была известна врачам давно, так как еще в XVII веке в некоторых европейских странах при малокровии прописывали настой железных опилок в красном вине. Однако избыток железа в организме тоже вреден.
С ним связан сидероз глаз и легких – заболевания, вызываемые отложением соединений железа в тканях этих органов. Главный регулятор содержания железа в крови – печень.
Недостаток в организме меди приводит к деструкции кровеносных сосудов, патологическому росту костей, дефектам в соединительных тканях. Кроме того, считают, что дефицит меди служит одной из причин раковых заболеваний.
В некоторых случаях поражение легких раком у людей пожилого возраста врачи связывают с возрастным снижением содержания меди в организме.
Однако избыток меди в организме приводит к нарушению психики и параличу некоторых органов (болезнь Вильсона).
Человеку причиняют вред лишь относительно большие количества соединений меди. В малых дозах их используют в медицине как вяжущее и бактериостазное (задерживающее рост и размножение бактерий) средство.
Так, например, сульфат меди (II) применяют при лечении конъюктивитов в виде глазных капель (25%-ный раствор), а также для прижиганий при трахоме в виде глазных карандашей (сплав сульфата меди(II), нитрата калия, квасцов и камфоры). При ожогах кожи фосфором проводят ее обильное смачивание 5%-ным раствором сульфата меди (II).
Она оказывает на организм многогранное действиу, влияет на развитие, воспроизводство, гемоглобинообразование и на активность лейкоцитов.
Медь является переносчиком кислорода при образовании пигментов. В регионах с недостатком меди в почве отмечается анемия сельскохозяйственных животных. Дефицит меди приводит к разупорядочению соединительной ткани кровеносных сосудов вследствие блокирования связей между коллагеном и эластином у свиней, индюков.
Избыток меди у животных вызывает поражение печени и развитие желтухи, у человека – острый панкреатит, язву двенадцатиперстной кишки, бронхиальную астму, гиперкупремию и др. Токсичность меди проявляется в способности её блокировать SH – группы белков, в особенности ферментов, повышать проницаемость мембраны митохондрий.
Белки, в состав которых входит медь, оказывают влияние на углеводный обмен, синтез жиров, образование витаминов P и B. Ежедневная потребность в меди для человека составляет около 2 – 3 мг. Особенно богаты этим элементом молоко и дрожжи.
Однако в больших количествах соединения меди вредны: приём внутрь 2г медного купороса может привести к смерти.
Жизненно необходимые элементы натрий и калий функционируют в паре. Надежно установлено, что всем живым организмам присуще явление ионной асимметрии – неравномерное распределение ионов внутри и вне клетки.
Например, внутри клеток мышечных волокон, сердца, печени, почек имеется повышенное содержание ионов калия по сравнению с внеклеточным. Концентрация ионов натрия, наоборот, выше вне клетки, чем внутри ее. Наличие градиента концентраций калия и натрия – экспериментально установленный факт.
Интересно, что по мере старения организма градиент концентраций ионов калия и натрия на границе клеток падает. При наступлении смерти концентрации калия и натрия внутри и вне клетки сразу же выравниваются. В организме человека содержится в среднем около 140 г калия и около 100 г. натрия.
С пищей мы ежедневно потребляем от 1,5 до 7 г ионов калия и от 2 до 15 г ионов натрия.
Потребность в ионах Na настолько велика, что их необходимо специально добавлять в пищу (в виде поваренной соли). Значительная потеря ионов натрия (они выводятся из организма с мочой и потом) неблагоприятно сказывается на здоровье человека. Поэтому в жаркую погоду врачи рекомендуют есть больше солёного.
Однако и избыточное содержание их в пище вызывает негативную реакцию организма, например повышение артериального давления. Биологическая функция других щелочных металлов в здоровом организме пока неясна. Однако имеются указания, что введением в организм ионов лития удается лечить одну из форм маниакально-депрессивного психоза. На рис.3.
представлены другие жизненно необходимые элементы.
Рис.3. Характерные симптомы дефицита химических элементов в организме человека
Необходимо также отметить значение таких элементов, как магний, стронций, фосфор, селен, йод, хром, цинк, и конечно, кислород.
Магний присутствует в животных и растительных организмах. В теле человека в среднем содержится 19 г магния. Особенно он необходим растениям, т. к. является составной частью хлорофилла. Соединения магния участвуют в формировании костей, в регуляции работы нервной ткани, обмене веществ.
Ежедневно человеку требуется примерно 300 – 400 мг этого элемента. Он попадает в наш организм с хлебом, в 100 г которого содержится 90 мг магния, крупой (в 100 г овсяной крупы – 116 мг магния). В молочных продуктах этот элемент присутствует в легко усвояемой форме – в виде растворимого в воде цитрата магния (соли лимонной кислоты).
Особенно богаты магнием орехи: на 100 г. приходится до 230 мг этого элемента.
С пищей и питьевой водой человек ежедневно получает около 15 – 20 мг стронция . В большем количестве соединения этого элемента вредны для здоровья. Ионы стронция способны замещать в костях ионы кальция, что приводит к различным заболеваниям. Поэтому предельно допустимая концентрация ионов Sr в питьевой воде – 7 мг/л.
В виде фосфатов кальция фосфор присутствует в костях человека и животных. В теле человека массой 70 кг содержится около 780 г. фосфора. Входит он и в состав белков, фосфолипидов, нуклеиновых кислот; соединения фосфора участвуют в энергетическом обмене (аденозинтрифосфорная кислота, АТФ).
Ежедневная потребность человеческого организма в фосфоре составляет 1,2 г. Основное его количество мы потребляем с молоком и хлебом (в 100 г. хлеба – примерно 200 мг фосфора). Наиболее богаты фосфором рыба (180 мг в 100 г. продукта), фасоль (540 мг на 100 г. продукта), некоторые виды сыра (до 600 мг на 100 г.
продукта).
Интересно, что для правильного питания необходимо соблюдать баланс между количеством потребляемого фосфора и кальция : оптимальное соотношение этих элементов в пище составляет 1,5: 1. Избыток богатой фосфором пищи приводит к вымыванию кальция из костей, а при избытке кальция развивается мочекаменная болезнь.
В организме человека содержится также около 14 мг селена . Он относится к числу важных микроэлементов – стимулирует синтез серосодержащих аминокислот, входит в состав фермента глутатионпероксидазы, предохраняющего гемоглобин крови от окисления пероксидами.
Недостаток селена в организме человека приводит к ослаблению его иммунной защиты (больше всего селена – около 0,2–0,3 мг/кг – содержится в мясе и твороге).
Однако переизбыток этого элемента вреден – он ведёт к отравлению, одним из симптомов которого является выпадение волос.
В организме человека содержится от 12 до 20 мг йода , причём большая его часть сконцентрирована в щитовидной железе в составе белка тиреоглобулина, ответственного за синтез некоторых гормонов. При недостатке йода у детей и взрослых развиваются тяжёлые заболевания, такие как базедова болезнь.
Во избежание этого в местностях с пониженным содержанием йода в почве и воздухе в продажу поступает йодированная поваренная соль, содержащая добавки иодида (KI) или иодата (KIO3) калия, а также различные пищевые добавки (пивные дрожжи, отруби). Молекулы йода обладают уникальной способностью проникать в организм даже через неповреждённую кожу.
Поэтому настойку йода применяют и для лечения внутрикожных воспалений.
В организме взрослого человека содержится всего около 6 мг хрома . Многие соединения этого элемента (особенно хроматы и дихроматы) токсичны, а некоторые из них являются канцерогенами, т.е. способны вызывать рак. Содержание цинка, входящего в состав более 40 ферментов, регулирующих углеводный и энергетический обмен в клетках составляет 2,3 грамма в организме человека и животных.
Одним из основных элементов, составляющих основу жизни любого живого организма, является кислород , широко распространённый в природе.
В свободном виде он содержится в воздухе (21% по объёму), в составе различных соединений (оксидов, солей) – в земной коре (47%). Самым известным его соединением является вода.
Подсчитано, что в организме человека массой 70 кг 43 кг приходится на атомы кислорода. Взрослый человек за сутки потребляет в среднем 100 л кислорода.
Источник: http://biofile.ru/bio/19356.html
Загрузка...
