А. Біологічно важливі хімічні елементи. неорганічні сполуки

У природі зустрічається 81 стабільний хімічний елемент. До складу живої матерії входять 15 елементів, ще 8-10 елементів виявлені тільки в певних організмах. На схемі наведена частина Періодичної системи елементів, В якій містяться всі біологічно важливі хімічні елементи, дано їх фізичні та хімічні характеристики, а також вміст у живої матерії і організмі людини. Закономірності будови атомів, що лежать в основі періодичної системи, детально розглядаються в підручниках з хімії.

Живі організми майже на 99% складаються з чотирьох хімічних елементів: водню (Н), кисню (O), вуглецю (C) і азоту (N). Водень і кисень - складові елементи води, на яку припадає 60-70% маси клітини (див.). Поряд з вуглецем і азотом ці два елементи є також основними складовими органічних сполук, Що беруть участь в більшості процесів життєдіяльності. Багато біомолекули містять також атоми сірки (S) і фосфору (P). перераховані макроелементивходять до складу всіх живих організмів.

Хімічні елементи, що відносяться до другої важливої ​​в біологічному відношенні групі і в сумі становлять приблизно 0,5% маси людини, присутні, за небагатьма винятками, у вигляді іонів. Ця група включає лужні металинатрій (Na) і калій (K), лужноземельні металимагній (Mg) і кальцій (Ca). Галоген хлор (Cl) також завжди присутня в клітинах у формі аніона. Інші життєво важливі (есенціальні) хімічні елементи присутні в таких малих кількостях, що їх називають слідові елементами. Ця група включає перехідні метали залізо (Fe), цинк (Zn), мідь (Cu), кобальт (Co) і марганець (Mn). До життєво важливим мікроелементів належать також деякі неметали, такі, як йод (I) і селен (Se).

Статті розділу «Періодична система елементів Д. І. Менделєєва»:

• А. Біологічно важливі хімічні елементи

2012-2017. Наочна біохімія. Молекулярна біологія. Будова і обмін вуглеводів.

Довідкове видання в наочній формі - у вигляді кольорових схем - описує всі біохімічні процеси. Розглянуто біохімічно важливі хімічні сполуки, їх будова і властивості, основні процеси з їх участю, а також механізми і біохімія найважливіших процесів в живій природі. Для студентів і викладачів хімічних, біологічних і медичних вузів, біохіміків, біологів, медиків, а також всіх, хто цікавиться процесами життєдіяльності.

Надіслати свою хорошу роботу в базу знань просто. Використовуйте форму, розташовану нижче

Студенти, аспіранти, молоді вчені, які використовують базу знань в своє навчання і роботи, будуть вам дуже вдячні.

Розміщено на http://www.allbest.ru/

Біологічна роль хімічних елементів в живих організмах

1. Макро і мікроелементи в середовищі і організмі людини

Біологічна роль хімічних елементів в організмі людини надзвичайно різноманітна.

Головна функція макроелементів полягає в побудові тканин, підтримці сталості осмотичного тиску, іонного та кислотно-основного складу.

Мікроелементи, входячи до складу ферментів, гормонів, вітамінів, біологічно активних речовин в якості комплексоутворювачів або активаторів, беруть участь в обміні речовин, процесах розмноження, тканинному диханні, знешкодженні токсичних речовин. Мікроелементи активно впливають на процеси кровотворення, окислення - відновлення, проникність судин і тканин. Макро- і мікроелементи - кальцій, фосфор, фтор, йод, алюміній, кремній визначають формування кісткової і зубної тканин.

Є дані, що зміст деяких елементів в організмі людини змінюється з віком. Так, вміст кадмію в нирках і молібдену в печінці до старості підвищується. Максимальний вміст цинку спостерігається в період статевого дозрівання, потім воно знижується і в старості доходить до мінімуму. Зменшується з віком і зміст інших мікроелементів, наприклад ванадію і хрому.

Виявлено чимало захворювань, пов'язаних з нестачею або надлишковим накопиченням різних мікроелементів. Дефіцит фтору викликає карієс зубів, дефіцит йоду - ендемічний зоб, надлишок молібдену - ендемічну подагру. Такого роду закономірності пов'язані з тим, що в організмі людини підтримується баланс оптимальних концентрацій біогенних елементів - хімічний гомеостаз. Порушення цього балансу внаслідок нестачі або надлишку елемента може призводити до різних захворювань.

Крім шести основних макроелементів --- органогенов - вуглецю, водню, азоту, кисню, сірки і фосфору, з яких складаються вуглеводи, жири, білки і нуклеїнові кислоти, для нормального харчування людини і тварин необхідні «неорганічні» макроелементи - кальцій, хлор , магній, калій, натрій - і мікроелементи - мідь, фтор, йод, залізо, молібден, цинк, а також, можливо (для тварин доведено), селен, миш'як, хром, нікель, кремній, олово, ванадій.

Недолік в харчовому раціоні таких елементів, як залізо, мідь, фтор, цинк, йод, кальцій, фосфор, магній і деяких інших, призводить до серйозних наслідків для здоров'я людини.

Однак необхідно пам'ятати, що для організму шкідливий не лише брак, а й надлишок біогенних елементів, так як при цьому порушується хімічний гомеостаз. Наприклад, при надходженні надлишку марганцю з їжею в плазмі підвищується рівень міді (синергізм Мn і Сu), а в нирках він знижується (антагонізм). Підвищення змісту молібдену в продуктах харчування призводить до збільшення кількості міді в печінці. Надлишок цинку в їжі викликає пригнічення активності залізовмісних ферментів (антагонізм Zn і Fe).

Мінеральні компоненти, які в мізерно малих кількостях є життєво необхідними, при більш високих концентраціях стають токсичними.

Ряд елементів (срібло, ртуть, свинець, кадмій і ін.) Вважаються токсичними, так як попадання їх в організм вже в микроколичествах призводить до тяжких патологічних явищ. Хімічний механізм токсичного впливу деяких мікроелементів буде розглянуто нижче.

Біогенні елементи знайшли широке застосування в сільському господарстві. Додавання в грунт незначних кількостей мікроелементів - бору, міді, марганцю, цинку, кобальту, молібдену - різко підвищує врожайність багатьох культур. Виявляється, що мікроелементи, збільшивши активність ферментів в рослинах, сприяють синтезу білків, вітамінів, нуклеїнових кислот, цукрів і крохмалю. Деякі з хімічних елементів позитивно діють на фотосинтез, прискорюють ріст і розвиток рослин, дозрівання насіння. Мікроелементи додають в корм тваринам, щоб підвищити їх продуктивність.

Широко використовують різні елементи і їх з'єднання в якості лікарських засобів.

Таким чином, вивчення біологічної ролі хімічних елементів, з'ясування взаємозв'язку обміну цих елементів і інших біологічно активних речовин - ферментів, гормонів, вітамінів сприяє створенню нових лікарських препаратів і розробці оптимальних режимів їх дозування як з лікувальною, так і з профілактичною метою.

Основою для вивчення властивостей елементів і, зокрема, їх біологічної ролі є періодичний закон Д.І. Менделєєва. Фізико-хімічні властивості, а, отже, їх фізіологічна і патологічна роль, визначаються положенням цих елементів у періодичній системі Д.І. Менделєєва.

Як правило, зі збільшенням заряду ядра атомів збільшується токсичність елементів даної групи і зменшується їх вміст в організмі. Зменшення вмісту, очевидно, пов'язано з тим, що багато елементів довгих періодів через великі атомних і іонних радіусів, високого заряду ядра, складності електронних конфігурацій, малої розчинності з'єднань погано засвоюються живими організмами. В організмі в значних кількостях містяться легкі елементи.

До макроелементів відносяться s-елементи першого (водень), третього (натрій, магній) і четвертого (калій, кальцій) періодів, а також р-елементи другого (вуглець, азот, кисень) і третього (фосфор, сірка, хлор) періодів. Всі вони життєво необхідні. Більшість інших s- і р-елементів перших трьох періодів (Li, В, Al, F) фізіологічно активні, s- і р-елементи великих періодів (n> 4) рідко виступають в якості незамінних. Виняток становлять s-елементи - калій, кальцій, йод. До фізіологічно активних відносять деякі s- і р-елементи четвертого і п'ятого періодів - стронцій, миш'як, селен, бром.

Серед d-елементів життєво необхідні в основному елементи четвертого періоду: марганець, залізо, цинк, мідь, кобальт. Останнім часом встановлено, що безсумнівна фізіологічна роль та деяких інших d-елементів цього періоду: титану, хрому, ванадію.

d-Елементи, п'ятого і шостого періодів, за винятком молібдену, не виявляють вираженої позитивної фізіологічної активності. Молібден ж входить до складу ряду окислювально-відновних ферментів (наприклад, ксантіноксіда-, альдегідоксидази) і відіграє велику роль в протіканні біохімічних процесів.

Деякі f-елементи (лантаноїди і актиноїди) в незначних кількостях містяться в організмі людини, наявність багатьох з них поки не встановлено. Як правило, вони високотокcічни, утворюють стійкі з'єднання з комплексонами, поліфосфатами, оксикислотами і іншими полідентатними лигандами. Тому потрапляння їх в організм може змінити перебіг багатьох біохімічних реакцій. Подібність і відмінність біологічного дії пов'язано з електронною будовою атомів і іонів. Близько значення атомних і іонних радіусів, енергій іонізації, координаційних чисел, схильність до утворення зв'язків з одними і тими ж елементами в молекулах біолігандами обумовлює ефекти заміщення елементів в біологічних системах. Таке заміщення іонів може відбуватися як з посиленням (синергізм), так з пригніченням активності (антагонізм) заміщає елемента.

2. Загальні аспекти токсичності важких металів для живих організмів

Всебічне вивчення проблем, пов'язаних з оцінкою стану природного середовища показує, що досить важко провести чітку межу між природними та антропогенними факторами зміни екологічних систем. Протягом останніх десятиліть переконали нас в тому. що вплив людини на природу завдає їй не тільки безпосередній, легко визначається збиток, але і викликає ряд нових, часто прихованих процесів, що трансформують йди руйнують навколишнє середовище. Природні і антропогенні процеси в біосфері знаходяться в складному взаємозв'язку і взаємозалежності. Так, на хід хімічних перетворень, що призводять до утворення токсичних речовин, впливають клімат, стан грунтового покриву, вода, повітря, рівень радіоактивності і т.д. В умовах, що склалися при вивченні процесів хімічного забрудненняекосистем виникає проблема знаходження природних, обумовлених в основному природними факторами, рівнів вмісту тих чи інших хімічних елементів або сполук. Рішення даної проблеми можливе лише на основі проведення тривалих систематичних спостережень за станом компонентів біосфери, за змістом в них різних речовин, тобто па основі проведення екологічного моніторингу.

Забруднення навколишнього середовища важкими металами має пряме відношення до еколого-аналітичного моніторингу супертоксикантов, оскільки багато хто з них виявляють високу токсичність вже в невеликій кількості і здатні концентруватися в живих організмах.

Основні джерела забруднення природного середовища важкими металами можна розділити на природні (природні) і штучні (антропогенні). До природних відносять виверження вулканів, пилові бурі, лісові та степові пожежі, морські солі, підняті вітром, рослинність та ін. Природні джерела забруднення носять або систематичний рівномірний, або короткочасний стихійний характер і, як правило, мало впливають на загальний рівень забруднення. Головними і найбільш небезпечними джерелами забруднення природи важкими металами є антропогенні.

У процесі вивчення хімії металів і їх біохімічних циклів в біосфері виявляється двоїста роль, яку вони грають в фізіології: з одного боку, більшість металів є необхідними для нормального перебігу життя; з іншого, при підвищених концентраціях вони проявляють високу токсичність, тобто мають шкідливий вплив на стан і активність живих організмів. Кордон між необхідними і токсичними концентраціями елементів дуже розпливчаста, що ускладнює проведення достовірної оцінки їх впливу на навколишнє середовище. Кількість, при якому деякі метали стають дійсно небезпечними, залежить не тільки від ступеня забруднення ними екосистем, але також від хімічних особливостей їх біохімічного циклу. У табл. 1 представлені ряди молярної токсичності металів для різних видівживих організмів.

Таблиця 1. Представницька послідовність молярної токсичності металів

Для кожного виду організму порядок розташування металів в рядах таблиці зліва направо відображає збільшення молярного кількості металу, необхідного для прояву ефекту токсичності. Мінімальна молярна величина відноситься до металу з найбільшою токсичністю.

В.В. Ковальський, виходячи із значущості для життєдіяльності, поділив хімічні елементи на три групи:

Життєво необхідні (незамінні) елементи, постійно містяться в організмі (входять до складу ферментів, гормонів і вітамінів): Н, О, Са, N, К, Р, Nа, S, Mg, Cl, С, I, Мn, Сu, з, Fe, Мо, V. Їх дефіцит призводить до порушення нормальної життєдіяльності людини і тварин.

Таблиця 2. Характеристика деяких металлоферментов - біонеорганічної комплексів

металлоферментов	центральний атом	лігандная оточення	об'єкт концентрації	дія ферменту
Карбоангидраза		амінокислотні залишки	еритроцити	Каталізує оборотну гидратацию вуглекислого газу: СО 2 + Н 2 О-Н 2 СО 3 Н + + НСО 3
Карбоскіпептідаза		амінокислотні залишки	Підшлункова залоза, печінка, кишечник	Каталізує перетравлення білків, бере участь в гідролізі пептидного зв'язку: R 1 CO-NH-R 2 + H 2 O-R 1 -COOH + R 2 NH 2
каталаза		Амінокислотні залишки, гістидин, тирозин		Каталізує реакцію розкладання пероксиду водню: 2Н 2 О 2 = 2Н 2 О + О 2
пероксидаза			Тканина, кров	Окислення субстратів (RH 2) пероксиду водню: RH 2 + H 2 O 2 = R + 2H 2 O
оксіредуктази		амінокислотні залишки	Серце, печінка, нирки	Каталізує окислення за допомогою молекулярного кисню: 2H 2 R + O 2 = 2R + 2H 2 O
піруваткарбоксілази		білки тканин	Печінка, щитовидна залоза	Підсилює дії гормонів. Каталізує процес карбоксилирования піровиноградної кислотою
альдегідоксидазою		білки тканин		Бере участь в окисленні альдегідів
рибонуклеотидредуктазу		білки тканин		Бере участь в біосинтезі рибонуклеїнових кислот

домішкові елементи, постійно містяться в організмі: Ga, Sb, Sr, Br, F, B, Be, Li, Si, An, Cs, Al, Ba, Ge, As, Rb, Pb, Ra, Bi, Cd, Cr, Ni, Ti, Ag, Th, Hg, U, Se. Біологічна роль їх мало з'ясована або невідома.

домішкові елементи, виявлені в організмі Sc, Tl, In, La, Pr, Sm, W, Re, Tb і ін. Дані про кількість і біологічна роль не з'ясовані.

У таблиці наведено характеристику ряду металлоферментов, до складу яких входять такі життєво необхідні метали, як Zn, Fe, Cu, Mn, Mo.

Залежно від поведінки в живих системах метали можна розділити на 5 типів:

Необхідні елементи, при нестачі яких в організмі виникають функціональні порушення;

Стимулятори (як стимулятори можуть виступати як необхідні, так і не необхідні для організму метали);

інертні елементи, при певних концентраціях є нешкідливими, що не надають будь-які дії на організм (наприклад, інертні метали, використовувані в якості хірургічних імплантатів):

терапевтичні агенти, які використовуються в медицині;

токсичні елементи, при високих концентраціях призводять до незворотних функціональних порушень, загибелі організму.

Залежно від концентрації і часу контакту метал може діяти по одному із зазначених типів.

На малюнку 1 представлена ​​діаграма залежності стану організму від концентрації іонів металу. Суцільна крива на діаграмі описує негайний позитивну відповідь, оптимальний рівень і перехід позитивного ефекту до негативного після проходження значень концентрації необхідного елемента через максимум. При високих концентраціях необхідний метал переходить в розряд токсичних.

Пунктирна крива демонструє біологічний відповідь на токсичний для організму метал, що не володіє ефектом необхідного або стимулюючого елемента. Ця крива йде з деяким запізненням, яке свідчить про здатність живого організму «не реагувати» на невеликі кількості токсичної речовини (порогова концентрація).

З діаграми випливає, що необхідні елементи стають токсичними в надмірних кількостях. Організм тварин і людини підтримує концентрацію елементів в оптимальному інтервалі за допомогою комплексу фізіологічних процесів, званого гомеостазом. Концентрація всіх без винятку необхідних металів знаходиться під строгим контролем гомеостазу.

Рис.1 Біологічний відповідь в залежності від концентрації металу. (Взаємне розташування двох кривих щодо шкали концентрацій умовно)

метал токсичність іон отруєння

Особливий інтерес представляє вміст хімічних елементів в організмі людини. Органи людини по-різному концентрують в собі різні хімічні елементи, тобто макро- і мікроелементи нерівномірно розподіляються між різними органами і тканинами. Більшість мікроелементів (вміст в організмі знаходиться в межах 10 -3 -10 -5%) накопичується в печінці, кісткової і м'язових тканинах. Ці тканини є основним депо для багатьох металів.

Елементи можуть проявляти специфічну спорідненість по відношенню до деяких органам і міститися в них в високих концентраціях. Відомо, що цинк концентрується в підшлунковій залозі, йод в щитовидній залозі, ванадій поряд з алюмінієм і миш'яком накопичується у волоссі і нігтях, кадмій, ртуть, молібден - в нирках, олово в тканинах кишечника, стронцій - в передміхуровій залозі, кістковій тканині , марганець в гіпофізі і т.д. В організмі мікроелементи можуть перебувати як у зв'язаному стані, так і у вигляді вільних іонних форм. Встановлено, що алюміній, мідь і титан в тканинах головного мозку знаходяться у вигляді комплексів з білками, тоді як марганець - іонному вигляді.

У відповідь па надходження в організм надлишкових концентрацій елементів живий організм здатний обмежувати або навіть усувай, що виникає при цьому токсичний ефект завдяки наявності певних механізмів детоксикації. Специфічні механізми детоксикації щодо іонів металів в даний час вивчені недостатньо. Багато метали в організмі можуть переходити в менш шкідливі форми наступними шляхами:

утворення нерозчинних комплексів в кишковому тракті;

транспорт металу з кров'ю в інші тканини, де він може бути, иммобилизован (як, наприклад. Pb +2 в кістках);

Перетворення печінкою і нирками в менш токсичну форму.

Так, у відповідь на дію токсичних іонів свинцю, ртуті, кадмію та ін. Печінку і нирки людини збільшують синтез металлотіонінов - білків невисокою молекулярної маси, в складі яких приблизно 1/3 амінокислотних залишків є цистеїном. Високий вміст і певне розташування сульфгідрильних SH- груп забезпечують можливість міцного зв'язування іонів металів.

Механізми токсичності металів в цілому добре відомі, проте вельми складно знайти їх для якогось конкретного металу. Один з таких механізмів - концентрація між необхідними і токсичними металами за володіння місцями зв'язування в білках, так як іони металів стабілізують і активують багато білків, входячи до складу багатьох ферментних систем. Крім того, багато білкові макромолекули мають вільні сульфгідрильні групи, здатні вступати у взаємодію з іонами токсичних металів, таких як кадмій, свинець і ртуть, що призводить до виникнення токсичних ефектів. Проте, точно не встановлено, які саме макромолекули при цьому завдають шкоди живому організму. Прояв токсичності іонів металів в різних органах і тканинах не завжди пов'язано з рівнем їх накопичення - немає гарантії в тому, що найбільшої шкоди має місце в тій частині організму, де концентрація даного металу вище. Так іони свинцю (II), будучи більш ніж на 90% від загальної кількості в організмі іммобілізованими в кістках, проявляють токсичність за рахунок 10%, розподілених в інших тканинах організму. Іммобілізацію іонів свинцю в кістках можна розглядати як процес детоксикації.

Токсичність іона металу зазвичай не пов'язана з його необхідністю для організму. Однак для токсичності і необхідності є одна спільна риса: як правило, існує взаємозв'язок іонів металів один від одного, рівно, як і між іонами металів і неметалів, в загальному внеску в ефективність їх дії. Так, наприклад, токсичність кадмію проявляється яскравіше в системі з недостатністю по цинку, а токсичність свинцю посилюється недостатністю по кальцію. Подібним чином адсорбцію заліза з овочевої їжі пригнічують присутні в ній комплексообразующие ліганди, а надлишок іонів цинку може пригнічувати адсорбцію міді і т.д.

Визначення механізмів токсичності іонів металів часто ускладнюється існуванням різних шляхів їх проникнення в живий організм. Метали можуть потрапляти з їжею, водою, вбиратися через шкіру, проникати шляхом інгаляції та ін. Поглинання з пилом - ось головний шлях проникнення при промисловому забрудненні. В результаті вдихання більшість металів осідає в легенях і тільки потім поширюється в інші органи. Але найбільш поширений шлях надходження токсичних металів в організм - прийом з їжею і водою.

бібліографічний список

1. Карапетьянц М.Х., Дракин С.І. Загальна і неорганічна хімія. - М .: Хімія, 1993. - 590 с.

2. Ахметов Н.С. Загальна і неорганічна хімія. Підручник для вузів. - М .: Вища. шк., 2001. - 679 с.

3. Угай Я.А. Загальна і неорганічна хімія. - М .: Вища. шк., 1997. - 527 с.

4. Дроздов Д.А, Зломанов В.П., Мазо Г.Н., Спиридонов Ф.М. Неорганічна хімія. У 3-х томах. Т. Хімія неперехідних елементів. / Под ред. Ю.Д. Третьякова - М .: Изд. «Академія», 2004, 368с.

5. Тамм І.Є., Третьяков Ю.Д. Неорганічна хімія: У 3-х томах, Т.1. Фізико-хімічні основи неорганічної хімії. Підручник для студентів ВУЗВ / Под ред. Ю.Д. Третьякова. - М .: Изд. «Академія», 2004, 240с.

6. Коржук Н.Г. Загальна і неорганічна хімія. Учеб. Посібник. / Под ред В.І. Деляна-М .: Изд. МІСІС: ИНФРА-М, 2004, 512с.

7. Єршов Ю.А., Попков В.А., Берлянд А.С., Книжник А.З. Загальна хімія. Біофізична хімія. Хімія біогенних елементів. Підручник для ВНЗ. / Под ред. Ю.А. Єршова. 3-е изд., - М .: Інтеграл-Прес, 2007. - 728 с.

8. Глінка Н.Л. Загальна хімія. Навчальний посібникдля ВНЗ. Вид. 30-е виправлене. / Под ред. А.І. Єрмакова. - М .: Інтеграл-Пресс, 2007, - 728 с.

9. Черних, М.М. Овчаренко. Важкі метали та радіонукліди в Биогеоциноз. - М .: Агроконсалт, 2004.

10. Н.В. Гусакова. Хімія навколишнього середовища. - Ростов-на-Дону, Фенікс, 2004.

11. Балецький Л.Г. Неорганічна хімія. - Ростов-на-Дону, Фенікс, 2005.

12. М. Хенце, П. Армоес, Й. Лякурянсен, Е. Арва. Очищення стічних вод. - М .: Мир, 2006.

13. Коровін Н.В. Загальна хімія. - М .: Вища. шк., 1998. - 558 с.

14. Петрова В.В. та ін. Огляд властивостей хімічних елементів та їхніх сполук. Навчальний посібник з курсу "Хімія в мікроелектроніці". - М .: Изд-во МІЕТ, 1993. - 108 с.

15. Харін А.Н., Катаєва Н.А., Харіна Л.Т. Курс хімії. - М .: Вища. шк., 1983. - 511 с.

Розміщено на Allbest.ru

подібні документи

Загальні аспекти токсичності важких металів для живих організмів. Біологічна і екологічна роль р-елементів та їх сполук. Застосування їх з'єднань в медицині. Токсикологія оксидів азоту, нітритів і нітратів. Екологічна роль сполук азоту.

курсова робота, доданий 06.09.2015


Презентація по хімії. Живі системи - знайдені в них хімічні елементи. Тісний контакт живих систем, так само людини, з навколишнім середовищем. Склад організму людини. Порушення мінерального обміну в організмі людини. Патологічні стани.

презентація, доданий 24.12.2008


Склад внутрішнього середовища організму людини. Біоактивність окремих елементів. Дія срібла і його солей на організм. Лікування при отруєнні ртуттю. Виявлення біологічної ролі окремих хімічних елементів у функціонуванні живих організмів.

контрольна робота, доданий 12.02.2015


Хімічні властивості металів, їх присутність в організмі людини. Роль в організмі макроелементів (калію, натрію, кальцію, магнію) і мікроелементів. Зміст макро- і мікроелементів в продуктах харчування. Наслідки дисбалансу певних елементів.

презентація, доданий 13.03.2013


Класифікація хімічних елементів, їх перетворення в природі, кругообіг та роль в біосфері. Атмосферні сполуки азоту, кисню, фосфору, вуглецю: їх значення для живих організмів; метали в природі. Токсичні елементи і проблеми екології людини.

реферат, доданий 02.12.2010


реферат, доданий 11.10.2011


Хімічні властивості марганцю та його сполук. Промислове отримання марганцю. Історія відкриття хрому, загальні відомості. Норми споживання марганцю і хрому, їх біологічна роль. Вплив нестачі або надлишку мікроелементів на організм людини.

реферат, доданий 20.01.2015


Характеристика та специфіка аналітичних і якісних хімічних реакцій на катіони і аніони, особливості їх виявлення і наявність групового реагенту. Способи виявлення бромід-іона, бромат-іона, арсеніт-іона, нітрат-іона, цитрат-іона, бензоат-іона.

дипломна робота, доданий 21.10.2010


Основні класи неорганічних сполук. Поширеність хімічних елементів. Загальні закономірності хімії s-елементів I, II і III груп періодичної системи Д.І. Менделєєва: фізичні, хімічні властивості, способи одержання, біологічна роль.

навчальний посібник, доданий 03.02.2011


Історія відкриття йоду французьким хіміком-технологом Б. Куртуа. Опис фізичних і хімічних властивостей йоду, його біологічна роль в організмі. Хвороби при надлишку або нестачі йоду. Методи кількісного визначення та якісний аналіз йоду.

Макроелементи. Мікроелементи. Ультрамікроелементи Елемент Кількість% Елемент Кількість% Кіслород65 - 75Кальцій0,04 - 2 Углерод15 - 18Магній0,02 - 0,03 Водород8 - 10Натрій0,02 - 0,03 Азот1,5 - 3Железо0,01 - 0,015 Фосфор0,2 - 1Цінк0,0003 Калій0, 15 - 0,4Медь 0,0002 Сера0,15 - 0,2Йод 0,0001 Хлор0,05 - 0,1Фтор 0,0001

Буферностью називають здатність клітини підтримувати слаболужну реакцію середовища свого вмісту на постійному рівні. здатність клітини підтримувати слаболужну реакцію середовища свого вмісту на постійному рівні. Роль буфера в клітці виконують іони НРО 4 2- і Н 2 РО 4 -, в позаклітинній рідині і в крові - іони НСО 3 -

Функції води Забезпечує тургор (пружність) клітини. Забезпечує тургор (пружність) клітини. Бере участь в терморегуляції, (оберігає клітину від різких змін температури, від перегріву і переохолодження). Бере участь в терморегуляції, (оберігає клітину від різких змін температури, від перегріву і переохолодження). Рівномірно розподіляє тепло по клітці. Рівномірно розподіляє тепло по клітці. Сприяє переміщенню речовин в клітині. Сприяє переміщенню речовин в клітині. Бере участь в хімічних реакціях, що відбуваються в клітині. Бере участь в хімічних реакціях, що відбуваються в клітині. Грає роль розчинника. Грає роль розчинника.

По відношенню до води речовини бувають: Гідрофільні (грец. «Гідр» і «філіо» - люблячий воду) - речовини, розчинні у воді (деякі солі, амінокислоти, деякі білки, цукор і ін.). Гідрофобні (грец. «Гідр» і «Фобос» - боїться води) - речовини, не розчинні у воді (жири, багато білків).

Завдання 1. Яка особливість будови молекули води робить її хорошим розчинником? 1) хороша теплопровідність; 1) хороша теплопровідність; 2) малі розміри; 2) малі розміри; 3) іонна зв'язок; 3) іонна зв'язок; 4) полярність молекул. 4) полярність молекул.

Завдання 2. Вода грає велику роль в житті клітини, так як вона: 1) бере участь у багатьох хімічних реакціях; 1) бере участь у багатьох хімічних реакціях; 2) забезпечує нейтральну реакцію середовища; 2) забезпечує нейтральну реакцію середовища; 3) прискорює хімічні реакції; 3) прискорює хімічні реакції; 4) є джерелом енергії. 4) є джерелом енергії.

Завдання 5. Які особливості будови і властивостей молекул води визначають її велику роль в клітці? 5. Які особливості будови і властивостей молекул води визначають її велику роль в клітці? 1) здатність утворювати водневі зв'язки; 1) здатність утворювати водневі зв'язки; 2) наявність багатих енергією зв'язків; 2) наявність багатих енергією зв'язків; 3) полярність молекул; 3) полярність молекул; 4) здатність до утворення іонних зв'язків; 4) здатність до утворення іонних зв'язків; 5) здатність утворювати пептидні зв'язку; 5) здатність утворювати пептидні зв'язку; 6) здатність взаємодіяти з іонами. 6) здатність взаємодіяти з іонами.

Біологія- наука про життя. Найважливіше завдання біології - вивчення різноманіття, будови, життєдіяльності, індивідуального розвитку і еволюції живих організмів, їх взаємовідносин із середовищем проживання.

Живі організмимають ряд особливостей, що відрізняють їх від неживої природи. Окремо кожне з відмінностей є досить умовним, тому їх слід розглядати в комплексі.

Ознаки, що відрізняють живу матерію від неживої:

1. здатність до розмноження і передачі спадкової інформації наступному поколінню;
2. обмін речовин і енергії;
3. збудливість;
4. адаптованість до умов проживання;
5. будівельний матеріал - біополімери (найважливіші з них - білки і нуклеїнові кислоти);
6. спеціалізація від молекул до органів і високий ступінь їх організації;
7. зріст;
8. старіння;
9. смерть.

Рівні організації живої матерії:

1. молекулярний,
2. клітинний,
3. тканинної,
4. органний,
5. організменний,
6. популяційно-видовий,
7. биогеоценотический,
8. біосферний.

різноманіття життя

Першими на нашій планеті з'явилися без'ядерні клітини. Більшістю вчених приймається, що ядерні організми з'явилися в результаті симбіозу давніх архей з синьо-зелених водоростей і бактеріями-окислювачами (теорія симбиогенеза).

цитологія

цитологія- наука про клітці. Вивчає будову і функції клітин одноклітинних і багатоклітинних організмів. Клітина є елементарною одиницею будови, функціонування, зростання і розвитку всіх живих істот. Тому процеси і закономірності, характерні для цитології, лежать в основі процесів, що вивчаються багатьма іншими науками (анатомія, генетика, ембріологія, біохімія та ін.).

Хімічні елементи клітини

Хімічний елемент- певний вид атомів з однаковим позитивним зарядом ядра. У клітинах виявлено близько 80 хімічних елементів. Їх можна розділити на чотири групи:
1 група - вуглець, водень, кисень, азот (98% від вмісту клітини),
2 група - калій, натрій, кальцій, магній, сірка, фосфор, хлор, залізо (1,9%),
3 група - цинк, мідь, фтор, йод, кобальт, молібден і ін. (Менше 0,01%),
4 група - золото, уран, радій і ін. (Менше 0,00001%).

Елементи першої і другої груп в більшості посібників називають макроелементами, Елементи третьої групи - мікроелементами, Елементи четвертої групи - ультрамікроелементи. Для макро- і мікроелементів з'ясовані процеси і функції, в яких вони беруть участь. Для більшості ультрамікроелементов біологічна роль не виявлено.

Хімічний елемент	Речовини, в яких хімічний елемент міститься	Процеси, в яких хімічний елемент бере участь
Вуглець, водень, кисень, азот	Білки, нуклеїнові кислоти, ліпіди, вуглеводи та ін. Органічні речовини	Синтез органічних речовин і весь комплекс функцій, здійснюваних цими органічними речовинами
Калій, натрій	Na + і K +	Обеспечивание функції мембран, зокрема, підтримку електричного потенціалу клітинної мембрани, роботи Na + / Ka + -насоса, проведення нервових імпульсів, аніонний, катіонний і осмотичний баланси
кальцій	Са +2	Участь в процесі згортання крові
	Фосфат кальцію, карбонат кальцію	Кісткова тканина, зубна емаль, раковини молюсків
	пектати кальцію	Формування серединної пластинки і клітинної стінки у рослин
магній	хлорофіл	фотосинтез
сірка	білки	Формування просторової структури білка за рахунок утворення дисульфідних містків
фосфор	Нуклеїнові кислоти, АТФ	Синтез нуклеїнових кислот
хлор	Cl -	Підтримка електричного потенціалу клітинної мембрани, роботи Na + / Ka + -насоса, проведення нервових імпульсів, аніонний, катіонний і осмотичний баланси
	HCl	Активізація травних ферментів шлункового соку
Залізо	гемоглобін	транспорт кисню
	цитохроми	Перенесення електронів при фотосинтезі і диханні
Марганець	Декарбоксилази, дегідрогенази	Окислення жирних кислот, участь в процесах дихання і фотосинтезу
мідь	гемоцианин	Транспорт кисню у деяких безхребетних
	тирозиназа	Освіта меланіну
кобальт	Вітамін В 12	формування еритроцитів
цинк	Алькогольдегідрогеназа	Анаеробне дихання у рослин
	Карбоангидраза	Транспорт СО 2 у хребетних
фтор	фторид кальцію	Кісткова тканина, зубна емаль
йод	тироксин	Регуляція основного обміну
молібден	нитрогеназа	фіксація азоту

Атоми хімічних елементів в живих організмах утворюють неорганічні(Вода, солі) і органічні сполуки(Білки, нуклеїнові кислоти, ліпіди, вуглеводи). На атомному рівні розходжень між живою та неживою матерією немає, відмінності з'являться на наступних, більш високих рівнях організації живої матерії.

вода

вода- найпоширеніше неорганічне з'єднання. Вміст води становить від 10% (зубна емаль) до 90% маси клітини (розвивається ембріон). Без води життя неможливе, біологічне значенняводи визначається її хімічними і фізичними властивостями.

Молекула води має кутову форму: атоми водню по відношенню до кисню утворюють кут, рівний 104,5 °. Та частина молекули, де знаходиться водень, заряджена позитивно, частина, де знаходиться кисень, - негативно, в зв'язку з цим молекула води є диполем. Між диполями води утворюються водневі зв'язку. Фізичні властивості води:прозора, максимальна щільність - при 4 ° С, висока теплоємність, практично не стискається; чиста водапогано проводить тепло і електрику, замерзає при 0 ° С, кипить при 100 ° С і т.д. Хімічні властивості води:хороший розчинник, утворює гідрати, вступає в реакції гідролітичного розкладання, взаємодіє з багатьма оксидами і т.д. По відношенню до здатності розчинятися у воді розрізняють: гідрофільні речовини- добре розчинні, гідрофобні речовини- практично нерозчинні в воді.

Біологічне значення води:

1. є основою внутрішньої та внутрішньоклітинного середовища,
2. забезпечує підтримку просторової структури,
3. забезпечує транспорт речовин,
4. гидратирует полярні молекули,
5. служить розчинником і середовищем для дифузії,
6. бере участь в реакціях фотосинтезу і гідролізу,
7. сприяє охолодженню організму,
8. є місцем існування для багатьох організмів,
9. сприяє міграції та поширенню насіння, плодів, личинкових стадій,
10. є середовищем, в якій відбувається запліднення,
11. у рослин забезпечує транспирацию і проростання насіння,
12. сприяє рівномірному розподілу тепла в організмі і мн. ін.

Інші неорганічні сполуки клітини

Інші неорганічні сполуки представлені в основному солями, які можуть міститися або в розчиненому вигляді (диссоційованними на катіони і аніони), або твердому. Важливе значення для життєдіяльності клітини мають катіони K +, Na +, Ca 2+, Mg 2+ (див. Таблицю вище) і аніони HPO 4 2-, Cl -, HCO 3 -, що забезпечують буферні властивості клітини. Буферна- здатність підтримувати рН на певному рівні (рН - десятковий логарифм величини, зворотної концентрації водневих іонів). Величина рН, що дорівнює 7,0, відповідає нейтральному, нижче 7,0 - кислого, вище 7,0 - лужному розчину. Для клітин і тканин характерна слаболужна середу. За підтримку цієї слаболужною реакції відповідають фосфатная (1) і бикарбонатная (2) буферні системи.