Химические элементы и неорганические вещества, входящие в состав клеток – биология

Урок 3. химический состав клетки. неорганические молекулы живого вещества – Биология – 9 класс – Российская электронная школа

Урок Дополнительные материалы
Клетки живых организмов состоят из разных химических элементов.Из известных на данный момент 118 химических элементов в состав живых клеток обязательно входят 24 элемента. Эти элементы образуют с водой легкорастворимые соединения.

Они содержатся и в объектах неживой природы, но соотношение этих элементов в живом и неживом веществе различается (рис. 1). Относительное содержание химических элементов в земной коре и организме человека.

В неживой природе преобладающими элементами являются кислород, кремний, алюминий и натрий.

В живых организмах преобладающими элементами являются водород, кислород, углерод и азот. Кроме этого выделяют ещё два важных для живых организмов элемента, а именно: фосфор и серу.
Шесть элементов, а именно углерод, водород, азот, кислород, фосфор и сера (C, H, N, O, P, S), называют органогенными, или биогенными элементами, так как именно они входят в состав органических соединений, а элементы кислород и водород, кроме того, образуют молекулы воды. На долю соединений биогенных элементов приходится 98% от массы любой клетки.
Около 2% от массы клеток приходится на следующие элементы: калий, натрий, кальций, хлор, магний, железо. Остальные химические элементы содержатся в клетке в значительно меньшем количестве.Таким образом, все химические элементы по содержанию в живом организме делятся на три большие группы.

Элементы, количество которых составляет до 10-2 % от массы тела – это макроэлементы.

Те элементы, на долю которых приходит от 10-2 до10-6 – микроэлементы.
Элементы, содержание которых не превышает 10-6 % массы тела – ультрамикроэлементы. Химические элементы в живом организме

Русский и украинский ученый В. И. Вернадский доказал, что все живые организмы способны усваивать (ассимилировать) элементы из внешней среды и накапливать (концентрировать) их в определенных органах и тканях. Например, большое количество микроэлементов накапливается в печени, в костной и мышечной ткани.

Химические элементы образуют неорганические и органические вещества.

Неорганические вещества в организмах: вода и минеральные вещества (ионы солей; катионы: калий, натрий, кальций и магний; анионы: хлор, сульфат анион, гидрокарбонат анион).

Органические вещества: мономеры (моносахариды, аминокислоты, нуклеотиды, жирные кислоты и липиды) и полимеры (полисахариды, белки, нуклеиновые кислоты). Классификация веществИз неорганических веществ, в клетке больше всего воды (от 40 до 95%), среди органических соединений в клетках животных преобладают белки (10-20%), а в клетках растений – полисахариды (клеточная стенка состоит из целлюлозы, а основное запасное питательные вещество растений – крахмал).

Элементы-органогены играют важную биологическую роль в жизнедеятельности живых организмов. Элемент углерод входит в состав всех органических веществ, их основу составляет углеродный скелет. Элемент кислород входит в состав воды и органических веществ.

Элемент водород тоже входит в состав всех органических веществ и воды. Азот входит в состав белков, нуклеиновых кислот и их мономеров (аминокислот и нуклеотидов). Сера входит в состав серосодержащих аминокислот, выполняет функцию агента переноса энергии.

Фосфор входит в состав АТФ, нуклеотидов и нуклеиновых кислот, минеральные соли фосфора – компонент эмали зубов, костной и хрящевой тканей.

Значение элементов – органогенов

Вода является одним из самых распространенных веществ на нашей планете. Для многих живых организмов вода важна вдвойне, т.к. она не только входит в состав их клеток, но и является средой обитания и средой для физиологических и биохимических процессов. Также вода является источником кислорода, необходимого живым организмам для дыхания.

Вода, как среда обитания. Вода имеет ряд свойств, исключительно важных для живых организмов. Уникальные свойства воды определяются структурой её молекулы. Молекула воды состоит из атома кислорода и двух атомов водорода. Атом кислорода как более электроотрицательный, чем атомы водорода, оттягивает электронную плотность на себя.

В результате она смещается в его сторону, и на атомах водорода возникает частично положительный заряд, а на атоме кислорода частично отрицательный заряд, в результате этого образуется угол (рис. 7), один конец несет положительный заряд, а другой – отрицательный. Поэтому молекулу воды называют диполем, или полярной молекулой.

Распределение заряда в молекуле воды

Частичный положительный заряд атома водорода одной молекулы взаимодействует с частичным отрицательным зарядом атома кислорода другой молекулы. Между ними возникает электростатическое взаимодействие, и образуются водородные связи.

Водородные связи слабые, но в воде их достаточно много, поэтому уникальные свойства воды как раз и определяется наличием водородных связей в воде.

Схема образования водородной связи между разноименно заряженными атомами в двух молекулах водыУчитывая данную способность воды, рассмотрим те физико-химические свойства воды, которые важны с биологической точки зрения.

Вода – универсальный растворитель. Она превосходный растворитель для полярных соединений.

К ним относятся ионные соединения, такие как соли, у которых заряженные частицы, ионы, диссоциируют, то есть отделяются друг от друга в воде, когда вещество растворяется.

Растворение вещества с ионной кристаллической решеткой и белков в воде. Образование гидратированных ионов.

Вода обладает большой теплоёмкостью – процесс поглощения большого количество теплоты при минимальном повышении собственной температуры. Большая теплоёмкость воды защищает организмы от перегрева и создает условия для протекания биохимических реакций в организме.

Вода обладает большой теплопроводностью, что обеспечит равномерное распределение тепла по всему организму. За счёт этого, биохимические процессы и все процессы жизнедеятельности проходят в относительно постоянных условиях. У воды относительно быстрое поверхностное испарение. Испарение воды сопровождается охлаждение организма.

Вода практически не сжимается, определяя объем и упругость клеток и тканей. Например, наша кожа упруга, а у круглых червей и медуз имеется гидростатический скелет. Вода характеризуется большим поверхностным натяжением, что связано с образованием водородных связей между молекулами воды и другими соединениями.

Многие мелкие организмы извлекают для себя пользу из этого поверхностного натяжения, оно позволяет им удерживаться на воде или скользить по её поверхности.

Использование поверхностного натяжения живыми организмами. Водомерка бежит по воде (слева). Кровь движется по капилляру (справа).Важные физико-химические свойства воды

Минеральные вещества составляют от 1 до 1,5% от сырой массы клетки, и находятся в клетке в виде солей диссоциированных на ионы, либо в твердом состоянии.

Химический состав клеток живых организмов

В живых организмах содержаться: катионы – калий, натрий, магний и кальций (обеспечивают раздражимость, обуславливают сцепление клеток между собой) и анионы – хлорид анион, гидрокарбонат анион, гидрофосфат анион, дигидрофосфат анион, карбонат анион, фосфат анион и нитрат анион (обеспечивают буферность (поддерживают рН среды на постоянном уровне).

Минеральные соли На что влияют
В виде катионовNa+, K+, Ca+, Mg+ Обеспечивают раздражимость, обуславливают сцепление клеток между собой
В виде анионовHPO42-, H2PO4-, Cl-, PO43-, CO32-, HCO3- и др. Обеспечивают буферность (поддерживают рН среды на постоянном уровне)

Список литературы:

Источник: http://resh.edu.ru/subject/lesson/1583/main/

Урок 14. Неорганические вещества, входящие в состав клетки Рабочая тетрадь по биологии Захаров Сухова 10-11 класс – ГДЗ Ответы

Главная › 10-11 класс › Биология › Рабочая тетрадь по биологии Захаров Сухова 10-11 класс1. Изучив соответствующий параграф, выпишите, не заглядывая в текст, функции жизненно важных элементов, входящих в состав клеток.

Ca, F – входят в состав зубной эмали;Na,  K,  Cl – обеспечивают  проведение импульсов по нервным волокнам;Fe –  связывает  и переносит кислород и углекислый газ; Са – принимает участие в свертываемости крови;Са, Р – чвляются компанентами  костной ткани;

Со – входит в состав витаминов.

2. В тексте главы 3 учебника помещен вывод о единстве органического мира. Перечислите химические элементы, вещества, содержащиеся в клетках растений и животных, в подтверждение этого вывода.

Ссе живое состоит из углерода, азота, кислорода и водорода.

3. Изучите материал учебника о воде, сформулируйте вывод о том, какие свойства воды обеспечивают ей способность быть хорошим растворителем для огромного количества неорганических и органических веществ.

Способность молекул воды образовывать водородные связи.Способность легко вступать в хим.реакции.

Полярность молекулы воды.

4. Рассмотрите схему пространственной решетки, которую благодаря своим связям образовали пять молекул воды. Какими цифрами обозначены водородные и ковалентные связи между атомами в этой схеме? Почему только в воде могут протекать все химические процессы, свойственные клетке?5. Вы знаете, что одно из важнейших свойств живых организмов – раздражимость. Какие химические элементы могут обеспечивать проявление этого свойства? В каком виде существуют эти элементы в клетках?

Явление раздражимости – это способность воспринимать изменения внешней среды, реагировать на них. Для восприятия используются механизмы денатурации белка. Рецепторные клетки содержат белки и возбуждаются при изменении свойств этих белков. Электрический сигнал идёт по передающим нейронам.

Те вырабатывают нейромедиаторы для передачи сигнала следующему нейрону(нейрон не может передать сигнал через стенку. Выбрасываются нейромедиаторы, которые раздражают стенку следующего нейрона и он создаёт уже свой электрический сигнал, который идёт дальше.

) По прибытию принимается решение и передаётся сигнал для реакции. Простых веществ тут кот наплакал – везде сложная биохимия. Хотя могу сказать, что на клеточном уровне это явление обеспечивается скачком мембранного потенциала.

Мембранный потенциал – это разница в концентрации ионов натрия, калия и хлора с разных сторон мембраны.

6. Какими свойствами обладают буферные растворы? Впишите в прямоугольники ответы.

Источник: https://dourokov.ru/10-11-klass/biologiya/rabochaya-tetrad-po-biologii-zaharov-suhova-10-11-klass/urok-14.-neorganicheskie-veshhestva-vhodyashhie-v-sostav-kletki.html

Химические элементы и неорганические вещества, входящие в состав клеток

ИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

федеральное государственное образовательное учреждение высшего образования

«Санкт-Петербургский государственный аграрный университет»

Кафедра (Агрономия)

Методические указания по изучению дисциплины

35.03.04..62 «Биология»

Агрономия

__________________________________________

(код и наименование направления подготовки бакалавра)

Агрономия

___________________________________________

(наименование профиля подготовки бакалавра)

 очная

____________________

Полесск

2016

Рецензент

кандидат химических наук О.Л. Косинский

Методические указания по изучению дисциплины «Биология» /сост.

С.А. Ермаков – Полесск: КФ ФГОУ ВО СПбГАУ, 2016. -66 с.

Б2.В.ДВ.4

Методические указания предназначены для преподавания дисциплины Б2.В.ДВ.4 «Биология»

студентам  очной формы обучения.

Составитель ____________________ С.А. Ермаков

2016 г. (подпись)

ВВЕДЕНИЕ

  Жизнь человека, его здоровье, материальное и духовное благополучие зависят от множества факторов, в том числе от правильности решений, принимаемых людьми. В свою очередь, деятельность каждого конкретного человека также влияет на судьбы других людей.

Именно поэтому в наше время возрастает значимость науки, образования и культуры в целом.

Образование определяет развитие личностных качеств каждого человека, его знаний, умений, формирует его мировоззрение и поведение; в конечном итоге образование определяет экономический, нравственный, культурный и духовный потенциал общества. Знание законов природы – это составная часть общей культуры человека.

Усвоить основы биологии как науки о жизни должен каждый культурный человек независимо от рода своей профессиональной деятельности. Игнорирование законов природы привело человечество к современному экологическому кризису.

В окружающей среде наблюдаются опасные необратимые явления, которые могут радикально изменить облик планеты и поставить под угрозу жизнь самого человечества. Интенсивная индустриализация и стремительный рост городов в XIX-XX вв. привели к разрушению природной среды и осознанию обществом необходимости согласовывать экономические потребности с возможностями природы.

ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ЖИВОЙ ПРИРОДЫ

Определение понятия «жизнь». Из всего, что нас окружает, самое труднообъяснимое явление – жизнь. В повседневности мы привыкли к тому, что жизнь существует вокруг нас и в нас самих, и поэтому утратили способность удивляться этому феномену. Нужно признать, что в науке пока нет общепринятого определения понятия «жизнь».

Известно множество его определений, но ни одно из них не охватывает всех особенностей этого уникального явления. Наиболее удачное современное определение жизни принадлежит отечественному ученому М. В.

Волькенштейну: «Живые существа, встречающиеся на Земле, представляют собой открытые, саморегулирующиеся и самовоспроизводящиеся системы, построенные из биополимеров – белков и нуклеиновых кислот».

Субстрат жизни. Уровень развития биологических знаний в конце XIX в. позволил установить, что основным субстратом жизни (от лат.субстратум – подстилка, подкладка) являются два класса биополимеров – белки и нуклеиновые кислоты.

В настоящее время на Земле не известно ни одной живой системы, которая не представляла бы собой совокупность белков и нуклеиновых кислот, обладающих высокой упорядоченностью на молекулярном уровне. В связи с этим известный отечественный биохимик В. А.

Энгельгардт подчеркивал, что «в способности живого создавать порядок из хаотического теплового движения молекул состоит наиболее глубокое, коренное отличие живого от неживого». В состав живых систем входят одни и те же химические элементы, что и в неживых телах. Однако соотношение химических элементов в живом и неживом разное.

В живых организмах 98% химических элементов приходится на такие элементы, как углерод, кислород, азот, водород. Живые организмы обладают единством химического состава. Основные свойства живых систем. Живые организмы могут быть рассмотрены как особые системы.

(Система – совокупность взаимосвязанных элементов, образующих определенную целостность, единство.) Открытость живой системы означает ее способность существовать только при условии постоянного обмена веществом и энергией с окружающей средой. Подавляющее большинство живых организмов используют энергию солнечных лучей.

Зеленые растения потребляют эту энергию для синтеза органических веществ, необходимых как самим растениям, так и другим организмам, живущим на Земле. Все организмы используют энергию, содержащуюся в пище, для поддержания своей жизнедеятельности, роста и размножения.

Уровни организации живого.

 Современная биология рассматривает живую природу как совокупность живых систем разного уровня организации. Обычно биологи выделяют следующие организационные уровни.

Молекулярный уровень. Любая живая система, как бы просто или сложно она ни была организована, состоит из макромолекул нуклеиновых кислот, белков, полисахаридов и других важных органических соединений. На молекулярном уровне проявляются обмен веществ и превращение энергии, происходит передача наследственной информации.

Клеточный уровень. Клетка – структурно-функциональная единица, а также единица размножения всех живых организмов, обитающих на Земле.

На клеточном уровне происходят разнообразные процессы жизнедеятельности: рост, развитие, передача информации, превращение веществ и энергии. Организменный уровень. Элементарная единица организменного уровня – особь.

Любая особь (организм) – это живая система. В другой форме жизнь на нашей планете не существует.

Организмы бывают одноклеточными и многоклеточными. Многоклеточные организмы состоят из множества клеток. Клетки, сходные по происхождению, строению и выполняемым функциям, образуют ткани. Из тканей формируются органы. Иногда вычленяют тканевый и органный уровни как промежуточные между клеточным и организменным уровнями.

Популяционный уровень. Совокупность особей одного и того же вида, обитающих на общей территории, образует популяцию. Популяция – надорганизменная система, в которой происходят элементарные эволюционные процессы.

Биогеоценотический уровень. Популяции различных видов растений, животных, грибов, бактерий, взаимосвязанных между собой и с условиями неживой природы, составляют биогеоценоз. Основная функция этого комплекса живых организмов и окружающей среды – накопление и перераспределение энергии между ее членами.

Биосферный уровень. Биосферу можно рассматривать как совокупность всех биогеоценозов, как систему, охватывающую все процессы, связанные с жизнью на нашей планете.

Все уровни живой природы взаимосвязаны и подчиняются общим закономерностям существования.

Каждый предыдущий уровень – структурная единица последующего, что свидетельствует о целостности и дискретности живой природы.

Химические элементы и неорганические вещества, входящие в состав клеток

Группы химических элементов. В живых клетках обнаружено более 80 химических элементов. Их принято делить на три группы: макроэлементы, микроэлементы, ультрамикроэлементы. Макроэлелентысоставляют 99%массы клетки. Из них 98% приходится на такие элементы, как кислород, углерод, водород и азот.

Особую роль в составе живых организмов играет углерод. Везде, где его находят, есть жизнь (или когда-то была). Углерод обладает уникальными, наиболее важными для жизни химическими свойствами.

Его атомы, соединяясь между собой ковалентными связями, образуют стабильные цепи (прямые или разветвленные) или кольца, создавая «скелет» молекул органических соединений и обеспечивая их бесконечное разнообразие. К макроэлементам относятся также калий, магний, натрий, кальций, железо, сера, фосфор, хлор.

Их содержание в клетке исчисляется десятыми и сотыми долями процента. Микроэлементы содержатся в клетках в небольших количествах: от тысячных до миллионных долей процента. К ним относятся кобальт, медь, цинк, йод, бром, фтор. Атомы этих элементов входят в состав ферментов, гормонов, витаминов.

Несмотря на незначительное содержание микроэлементов в клетке, в случае их недостатка возникают серьезные нарушения обмена веществ. Ультрамикроэлементыобнаруживаются в клетках в следовых (ничтожно малых) количествах. К ним относятся уран, радий, золото, цезий и др. Физиологическая роль большинства

Неорганические вещества.

 К неорганическим веществам клетки относятся вода и минеральные соли. Минеральные соли обычно находятся в клетке в диссоциированном состоянии, в виде ионов. Положительно заряженные ионы (катионы) – калия, натрия, кальция, магния. Ионы калия и натрия участвуют в передаче нервных импульсов.

Основные отрицательно заряженные ионы (анионы) – остатки фосфорной, угольной и соляной кислот – участвуют в поддержании постоянства внутренней среды организма, влияя на кислотно-щелочное равновесие крови и межклеточной жидкости. Ионы могут находиться в клетке в связанном состоянии с органическими веществами.

Например, ионы железа входят в состав гемоглобина, а ионы магния содержатся в молекулах хлорофилла, многие ионы (цинка, железа, кобальта, хрома, марганца) влияют на активность некоторых ферментов и других макромолекул.

Минеральные соли могут находиться в организмах и в твердом состоянии; в костной ткани (фосфаты кальция и магния), в раковинах моллюсков (карбонат кальция). Почти 80% массы клетки составляет вода. Вода – хороший растворитель. Это связано с тем, что ее молекулы обладают полярностью.

В молекуле воды атомы водорода имеют частично положительный заряд, атом кислорода – частично отрицательный. Более электроотрицательный атом кислорода притягивает электроны атомов водорода, получается диполь (два полюса), за счет чего между молекулами воды образуется водородная связь.

Если энергия притяжения молекул воды к молекулам какого-либо вещества больше, чем энергия водородных связей между молекулами воды, то вещество растворяется в воде. К водорастворимым веществам относят многие минеральные соли, щелочи, некоторые углеводы (глюкоза, фруктоза, сахароза), спирты. В клетках живых организмов большинство реакций протекает в водных растворах.

Источник: https://studopedia.net/3_51375_himicheskie-elementi-i-neorganicheskie-veshchestva-vhodyashchie-v-sostav-kletok.html

Сайт преподавателя химии и биологии Коноваловой Лидии

Элементы, входящие в состав клетки. Неорганические вещества. Вода. Соли

Биологически важные химические соединения

Из известных более 100 хим. элементов в состав организмов входят около 80, причём только в отношении 24 известно, какие функции в клетке они выполняют.

Набор этих элементов не случаен. Жизнь зародилась в водах Мирового океана, и живые организмы состоят преимущественно из этих элементов, которые образуют легко растворимые в воде соединения.

В составе клеток человеческого тела преобладают элементы:

органогены: О2 – 65–75 %; С – 15–18 %; Н – 8–10 %; N – 1,5–3 %;

макроэлементы: Mg, Na, Ca, Fe, K, S, P, Cl ≈ 4–5 %;

микроэлементы: Zn, Cu, Co, J, F, Mn ≈ 0,1 %.

Сходный элементарный состав имеют клетки большинства животных; отличаются лишь клетки растений и микроорганизмов.

http://umka.nrpk8.ru/

Даже те элементы, которые в клетках содержатся в ничтожно малых количествах, ничем не могут быть заменены и совершенно необходимы для жизни. Так, содержание йода в клетках не превышает 0,01 %. Однако при недостатке его в почве (в пищевых продуктах) задерживается рост и развитие детей. Значение для клетки основных элементов смотрите в таблице на стр. 11–12 (см. учебник Беляева Д.К.).

Неорганические соединения

Вода – одно из самых распространённых веществ на Земле. Она покрывает большую часть земной поверхности. Почти все живые существа состоят в основном из воды.

У человека содержание Н2О в различных органах и тканях варьирует от 20 % (в костной ткани) до 85 % (в головном мозге). Около 2/3 массы человека состоит из воды, даже в сухих семенах растений вода составляет 10–12 %.

Уникальные свойства воды определяются структурой её молекул.

Схема образования связей между диполями воды

По прочности водородная связь ~ в 15–20 раз слабее ковалентной связи, следовательно легко разрывается. Т.  о., в жидкой воде молекулы воды легкоподвижные.

Функция воды в клетке: растворитель, источник кислорода, осмотический регулятор, среда для физиологических и биохимических процессов, среда для хим. реакций, терморегулятор, продукт хим. реакций.

Гидрофобные – практически не растворимые в воде вещества (жиры).

Гидрофильные – растворимые в воде (соли, сахар, аминокислоты).

Минералы в человеческом теле – это и так называемые макроэлементы (которых действительно много), и микроэлементы, которых в нем всего 0,04–0,06 %. Между человеческим организмом и окружающей средой постоянно идет обмен веществ, происходит убыль макро- и микроэлементов. Содержание и тех, и других человеку приходится непрерывно пополнять.

Функции некоторых ионов в клетке

Na+, K+ передача возбуждения по нерву или мышце
Ca+2, Mg+2 активизируют ферменты
Н2РО4-, НРО42- изменяют активность ферментов
HSO4-, SO42- выводят нерастворимые в воде чужеродные вещества

Соединения, питающие клетку и являющиеся минеральными удобрениями:

NaNO2, NaH2PO4, KNO2, CaSO4, KH2PO4

Макроэлементов (кальция Са, фосфора Р, магния Mg, калия К, натрия Na, хлора Cl, серы S) человеку требуется сравнительно много: до двух-трех граммов в сутки. А потребность человека в микроэлементах (таких, как железо Fe, медь Cu, марганец Mn, цинк Zn, кобальт Co, иод I, фтор F, хром Cr, молибден Mo и др.

) составляет в сутки всего лишь несколько миллиграммов, а порой и того меньше. Однако, если их не хватает, наступает беда: без одних нарушаются процессы кроветворения, без других не могут нормально функционировать железы внутренней секреции, иначе говоря, становятся невозможны рост, развитие и жизнедеятельность организма.

Все необходимые человеку макро- и микроэлементы должны присутствовать в рационе питания, причем в строго определенном соотношении.

В организме должно поддерживаться некоторое кислотно-щелочное равновесие: натрий, калий, кальций (элементы, которые биохимики и физиологи называют “щелочными”) должны преобладать над серой, фосфором, хлором, фтором и другими “кислотными” элементами.

В большинстве распространенных продуктов питания (мясе, рыбе, яйцах, сыре, крупе и мучных изделиях) основная часть минеральных веществ служит источником макро- и микроэлементов кислотного типа. Поэтому ограничиваться в рационе питания одними этими продуктами недопустимо.

Наибольшее “ощелачивающее” действие оказывают овощи и фрукты. Вдобавок овощи – это и важнейший источник калия, помогающего деятельности сердца.

Фосфаты кальция, в частности ортофосфат, составляют минеральную основу костей и зубов. Другие соединения кальция участвуют в нервной и мышечной деятельности, входят в состав тканевой жидкости, ядер и стенок клеточной ткани живого организма.

Кальций уменьшает аллергические реакции, а это особенно важно в наше время.

Суточная потребность в кальции от 0,8 до 2 г, а источники этого элемента – молоко и кефир, творог, сыр, рыба, фасоль, петрушка, зеленый лук, а также яйца, гречка, овсянка, морковь и горох.

Но в пище есть и “враги” кальция, которые препятствуют усвоению этого элемента. Главные “антикальцинисты” – это щавелевая кислота и фитин, связывающие кальций в неусвояемую форму. Со щавелевой кислотой кальций образует малорастворимый оксалат кальция, а фитин тоже довольно прочно удерживает кальций.

Важно не злоупотреблять блюдами из щавеля и шпината, в листьях которых 0,1–0,5 % щавелевой кислоты. Фитин, присутствующий в овощах и злаках, разрушается при нагревании, и поэтому причиняет меньше неприятностей.

Поэтому ржаной хлеб полезнее пшеничного – в нем фитина меньше (однако в некоторых случаях врачи прописывают фитин как лекарство).

Фосфор также относится к макроэлементам, необходимым организму. Помимо зубной, костной и нервной тканей, фосфорные соединения входят в состав жиров (фосфолипидов), многих белков, биологически активных веществ, таких как ферменты. Фосфор поступает в организм обычно с белковой пищей.

Ученые-медики считают, что следует строго выдерживать соотношение кальция и фосфора, поступающих человеку с пищей; оптимальным признано соотношение этих элементов, равное 1:1 по массе (или, в крайнем случае, 1:1,5). При избытке фосфора возможна даже потеря кальция костной тканью (остеопороз), что ведет к уменьшению их прочности и частым переломам.

Магний наряду с кальцием в виде ортофосфата образует костную ткань. Им богаты все зеленые овощи: магний входит в состав хлорофилла. Кушайте свежую зелень, желательно круглый год, и вы обеспечите потребность своего организма в магнии, составляющую ежесуточно 0,4 г.

Калий и натрий – два регулятора водно-солевого обмена в организме: калий выводит воду, а натрий накапливает. Обычно в растительной пище калия в 5–10 раз больше, чем натрия, поэтому при гипертонической болезни и при отеках, когда надо избавляться от лишней воды в организме, врачи назначают растительную и бессолевую (без хлорида натрия) диету.

Потребность человека в хлоре обычно удовлетворяется за счет поваренной соли NaCl. Хлор совершенно необходим для получения соляной кислоты HCl, которая постоянно образуется в желудке. Поскольку хлорид натрия выводится из организма, когда человек потеет, то потребность в поваренной соли у работающих в жарком климате или в горячих цехах больше. Она возрастает до 20–25 г в сутки.

Для кроветворения и тканевого дыхания необходимо железо, входящее в состав гемоглобина крови и миоглобина мышц. Этот элемент переносит кислород в организме.

Особенно богаты железом, причем в хорошо усвояемой форме, печень, мясо, рыба, икра, а из фруктов и овощей – яблоки, смородина, гранаты.

Однако некоторые медики в последние годы высказывали мнение, что железо усваивается организмом человека лишь из продуктов животного происхождения.

Потребность человека в микроэлементах в количественном отношении намного (в 400–500 раз) меньше, чем в макроэлементах, но это именно тот случай, когда “мал золотник, да дорог”.

Так, фтор необходим для здоровья костной и особенно зубной ткани; цинк, кобальт и медь – кроветворные элементы, а соединения марганца ответственны за рост, размножение и уровень холестерина в крови, недостаток этого элемента ведет к возникновению нервных расстройств.

Источником цинка, меди и кобальта служат овощи: морковь, капуста, петрушка и особенно свекла.

Химическая организация клетки. Неорганические вещества

Вещество Поступление в клетку Местонахождение и преобразование Функции
Вода У растений – из окружающей среды; у животных образуется непосредственно в клетке при расщеплении жиров, белков, углеводов и поступает из окружающей среды В цитоплазме, вакуолях, матриксе органелл, ядерном соке, клеточной стенке, межклетниках. Вступает в реакции синтеза, гидролиза и окисления Растворитель, источник кислорода, осмотический регулятор, среда для физиологических и биохимических процессов, химический компонент, терморегулятор
Соединения азота У растений – из окружающей среды в виде ионов NH4+ и NO3- ; у животных – с пищей в виде белков и аминокислот В клетках растений ионы аммония и нитратов восстанавливаются до NH2 и включаются в синтез аминокислот; у животных аминокислоты идут на построение собственных белков. При отмирании организмов включаются в круговорот веществ в форме свободного азота Входят в состав белков, аминокислот, нуклеиновых кислот (ДНК, РНК) и АТФ
Соединения фосфора У растений – из окружающей среды в виде ионов Н2РО4- и НРО42-; у животных – с пищей в форме органических (фосфолипиды) и неорганических соединений Соли фосфора – фосфаты, находясь в почве, растворяются корневыми выделениями растений и усваиваются. Остатки фосфорной кислоты при отмирании организмов минерализуются, образую соли. Входят в состав всех мембранных структур, нуклеиновых кислот (ДНК, РНК) и АТФ. ферментов, тканей (костной)
Соединения калия У растений – из внешней среды в виде иона К+; у животных – с пищей Калий содержится во всех клетках в виде ионов К+, концентрация которых намного выше, чем в окружающей среде. После отмирания возвращается в окружающую среду в виде ионов “Калиевый насос” клетки способствует проникновению веществ через мембрану. Активизирует жизнедеятельность клетки, проведение возбуждения и импульсов
Соединения кальция У растений – из внешней среды в виде ионов Са2+; у животных – с пищей Кальций содержится в клетках в виде ионов или кристаллов солей Образует межклеточное вещество и кристаллы в клетках растений. Входит в состав крови, способствует ее свертыванию. Входит в состав костей, раковин, известковых скелетов, коралловых полипов у животных

Выводы по лекции

  1. Клетки большинства животных имеют сходный элементарный состав. Элементарный состав клеток растений, а также микроорганизмов различен. Биологически важные химические элементы клетки: органогены, макроэлементы, микроэлементы.
  2. Неорганические соединения – вода, соли – играют важную роль в обеспечении процессов жизнедеятельности.
  3. Уникальные свойства воды определяются структурой её молекул.

Вопросы для самоконтроля

  1. Какие химические элементы составляют большую часть массы клетки?
  2. Что такое микроэлементы? Приведите примеры, охарактеризуйте их биологическое значение.
  3. Каковы особенности пространственного строения молекулы воды?
  4. Каковы функции воды в клетке?
  5. Какие минеральные соли входят в состав живых организмов?

Источник: http://lidijavk.ucoz.ru/load/studentam/lekcii_po_biologii/ehlementy_vkhodjashhie_v_sostav_kletki_neorganicheskie_veshhestva_voda_soli/48-1-0-208

Какие химические элементы входят в состав клетки? Роль и функции химических элементов, входящих в состав клетки

Образование 29 апреля 2016

Сегодня обнаружено и выделено в чистом виде много химических элементов таблицы Менделеева, а пятая их часть встречается в каждом живом организме. Они, подобно кирпичикам, являются главными составляющими органических и неорганических веществ.

Какие химические элементы входят в состав клетки, по биологии каких веществ можно судить об их наличии в организме – все это мы рассмотрим далее в статье.

Что такое постоянство химического состава

Для соблюдения стабильности в организме каждая клетка должна поддерживать концентрацию каждой своей составляющей на постоянном уровне. Этот уровень определяется видовой принадлежностью, средой обитания, экологическими факторами.

Чтобы ответить на вопрос, какие химические элементы входят в состав клетки, необходимо четко понимать, что в составе любого вещества находятся какие-либо из составляющих таблицы Менделеева.

Порой идет речь о сотых и тысячных долях процента содержания определенного элемента в клетке, но при этом изменение названного числа хотя бы на тысячную часть уже может нести серьезные последствия для организма.

Из 118 химических элементов периодической системы в клетке человека должно быть как минимум 24. Нет таких составляющих, которые встречались бы в живом организме, но не входили в состав неживых объектов природы. Этот факт подтверждает тесную связь между живым и неживым в экосистеме.

Роль различных элементов, входящих в состав клетки

Так какие химические элементы входят в состав клетки? Их роль в жизнедеятельности организма, следует заметить, напрямую зависит от частоты встречаемости и концентрации их в цитоплазме.

Однако, несмотря на разное содержание элементов в клетке, значимость каждого из них в равной степени высока.

Дефицит любого из них может привести к пагубному воздействию на организм, отключив из метаболизма важнейшие биохимические реакции.

Перечисляя, какие химические элементы входят в состав клетки человека, нужно упомянуть три основных вида, которые мы рассмотрим далее:

  1. Основные биогенные.
  2. Макроэлементы.
  3. Микроэлементы.

Видео по теме

Основные биогенные элементы клетки

Неудивительно, что элементы О, С, Н, N относятся к биогенным, ведь именно они образуют все органические и многие неорганические вещества. Невозможно представить белки, жиры, углеводы или нукленовые кислоты без этих важнейших для организма составляющих.

Функция этих элементов определила их высокое содержание в организме. На их долю в совокупности приходится 98% от всей сухой массы тела. В чем еще может проявляться активность этих ферментов?

  1. Кислород. Его содержание в клетке около 62% от общей сухой массы. Функции: построение органических и неорганических веществ, участие в цепи дыхания;
  2. Углерод. Его содержание достигает 20%. Основная функция: входит в состав всех органических соединений;
  3. Водород. Его концентрация принимает значение в 10%. Кроме того, что этот элемент является составляющей органических веществ и воды, он также учавствует в преобразованиях энергии;
  4. Азот. Количество не превышает 3-5%. Его основная роль – это образование аминокислот, нуклеиновых кислот, АТФ, многих витаминов, гемоглобина, гемоцианина, хлорофилла.

Вот какие химические элементы входят в состав клетки и образуют большинство необходимых для нормальной жизнедеятельности веществ.

Значение макроэлементов

Макроэлементы также помогут подсказать, какие химические элементы входят в состав клетки. Из курса биологии становится понятно, что, кроме основных, 2% сухой массы составляют другие составляющие периодической таблицы. И к макроэлементам относятся те из них, содержание которых не ниже 0,01%. Их основные функции представлены в виде таблицы.

Элемент

Содержание в %

Функции

Кальций (Са)

2,5

Отвечает за сокращение мышечных волокон, входит в состав пектина, костей и зубов. Усиливает свертываемость крови.

Фосфор (Р)

1

Входит в состав важнейшего источника энергии – АТФ.

Сера (S)

0,25

Участвует в образовании дисульфидных мостиков при сворачивании белка в третичную структуру. Входит в состав цистеина и метионина, некоторых витаминов.

Калий (К)

0,25

Ионы калия участвуют в активном транспорте клетки, а также влияют на потенциал мембраны.

Хлор

0,2

Главный анион организма

Натрий (Na)

0,1

Аналог калия, участвующий в тех же процессах.

Магний (Mg)

0,07

Ионы магния – это регуляторы процесса репликации ДНК. В центре молекулы хлорофилла также распологается атом магния.

Железо

0,01

Участвует в транспорте электронов по ЭТЦ дыхания и фотосинтеза, является структурным звеном миоглобина, гемоглобина и многих ферментов.

Надеемся, из перечисленного несложно определить, какие химические элементы входят в состав клетки и относятся к макроэлементам.

Микроэлементы

Есть и такие составляющие клетки, без которых организм не может нормально функционировать, однако их содержание всегда меньше 0,01%. Давайте определим, какие химические элементы входят в состав клетки и относятся к группе микроэлементов.

Элемент

Содержание в %

Функции

Цинк (Zn)

0,003

Входит в состав ферментов ДНК- и РНК-полимераз, а также многих гормонов (например, инсулин).

Медь (Cu)

0,002

Участвует в процессах фотосинтеза, синтеза гемоглобина, входит в состав гемоцианина и некоторых ферментов.

Йод (I)

0,001

Является структурной составляющей гормонов Т3 и Т4 щитовидной железы

Марганец (Mn)

менее 0,001

Входит в состав ферментов, костей. Участвует в азотфиксации у бактерий

Бор (В)

менее 0,001

Влияет на процесс роста растений.

Фтор (F)

0,0001

Входит в состав костей и эмали зубов.

Органические и неорганические вещества

Кроме перечисленных, еще какие химические элементы входят в состав клетки? Ответы можно найти, просто изучив строение большинства веществ организма. Среди них выделяют молекулы органического и неорганического происхождения, и каждая из этих групп имеет в составе фиксированный набор элементов.

Основные классы органических веществ – это белки, нуклеиновые кислоты, жиры и углеводы. Они построены полностью из основных биогенных элементов: скелет молекулы всегда образован углеродом, а водород, кислород и азот входят в состав радикалов.

У животных доминирующим классом являются белки, а у растений – полисахариды.

Неорганические вещества – это все минеральные соли и, конечно же, вода. Среди всей неорганики в клетке больше всего Н2О, в которой растворены остальные вещества.

Все сказанное выше поможет вам определить, какие химические элементы входят в состав клетки, и их функции в организме больше не будут для вас загадкой.

Источник: fb.ruЗакон
Какие объекты не входят в состав наследства?

После нелегкой потери человека – смерти наследодателя – начинается, как правило, непростая юридическая пора, которая зачастую осложняется самими правопреемниками и разнообразием передаваемого в их собственность имущес…

Образование
Значение, роль и функции белков в клетке. Какую функцию в клетке выполняют белки?

Белки – это важнейшие органические вещества, количество которых преобладает над всеми другими макромолекулами, которые присутствуют в живой клетке. Они составляют больше половины веса сухого вещества как растите…

Компьютеры
Как настроить автоматический вход в систему

Сейчас я вам расскажу о том, как сохранить в реестре пароль, чтобы ваш компьютер смог выполнить автоматический вход в систему Windows 7. Это избавит вас от необходимости вводить каждый раз пароль собственной учетной з…

Красота
Косметика декоративная – это что такое и как применять? Что входит в современные наборы декоративной косметики?

Современные девушки используют два типа косметики: один предназначается для ухода за кожей и волосами, второй – для того, чтобы подчеркнуть красоту и выразительность глаз, губ, сделать привлекательнее форму лица…

Новости и общество
Деньги в экономике – это… Роль и функции денег. Количество денег в обращении

Деньги в экономике – это незаменимая составляющая существования современного общества, надобность в которой преследует каждого из нас на протяжении всей жизни. Однако не все знают о том, откуда вообще они появил…

Здоровье
Из каких органов состоит пищеварительная система человека? Описание, строение и функции

Пищеварительная система занимает особо место в организме человека. Именно с помощью нее переваривается пища, усваиваются полезные компоненты, необходимые для поддержания жизнедеятельности. От того, насколько хорошо он…

Новости и общество
Социальные институты общества: роль и функции

Понятие “социальный институт” имеет различные значения в зависимости от контекста трактовки и науки, которая его определяет. В этой статье упор будет сделан на социологический взгляд. Несмотря на, опять же, существова…

Бизнес
Какие вещества входят в состав арбуза?

Химический состав арбуза, возможно, долго не был бы известен европейскому миру, если бы путешественник Д. Ливингстон не набрел на ягоды этого растения при исследовании пустынных районов Калахари. Он обратил внимание, …

Еда и напитки
Как выбрать коньяк? Что входит в состав коньяков?

Коньяк ценят за его тонкий цветочно-фруктовый аромат и приятное послевкусие. Однако не все ценители этого алкогольного напитка знают где, как и из чего его производят. Не менее важным является вопрос о том, чем отлича…

Здоровье
Какие травы входят в состав монастырского чая и как приготовить его самому

В последнее время можно часто увидеть рекламки о том, насколько полезен монастырский чай. Производители настойчиво утверждают, что такой напиток способен избавить вас от самых сложных и запущенных болезней. Ведь созда…

Источник: http://monateka.com/article/182310/

Ссылка на основную публикацию