§ 1. Утрыманне хімічных элементаў у арганізме. Макра- і мікраэлементы
| Сайт: | Профильное обучение |
| Курс: | Біялогія. 11 клас |
| Книга: | § 1. Утрыманне хімічных элементаў у арганізме. Макра- і мікраэлементы |
| Напечатано:: | Гость |
| Дата: | Пятница, 1 Ноябрь 2024, 05:28 |
Жывыя арганізмы маюць асаблівы хімічны састаў, які адрознівае іх ад аб’ектаў нежывой прыроды. Гэта праяўляецца, перш за ўсё, у адрозненнях будовы і колькасных суадносін хімічных рэчываў. Аднак рэчывы, што ўваходзяць у састаў жывых арганізмаў, утвораны атамамі тых жа хімічных элементаў, з якіх складаюцца аб’екты нежывой прыроды. У жывых арганізмах масавая доля адных элементаў дасягае 10 % і больш, другіх змяшчаецца менш, а некаторыя прысутнічаюць у выключна малых колькасцях.
Макраэлементы. Хімічныя элементы, утрыманне якіх у жывых арганізмах складае больш за 0,01 %, называюцца макраэлементамі. У жывой прыродзе найбольш распаўсюджаны чатыры макраэлементы: кісларод (О), вуглярод (С), вадарод (Н) і азот (N). Іх сумарная масавая доля перавышае 98 %. Гэтыя элементы з’яўляюцца асновай будовы арганічных злучэнняў. Акрамя гэтага, вадарод і кісларод уваходзяць у састаў вады.
Малекулы шмат якіх арганічных рэчываў таксама змяшчаюць атамы серы (S) і фосфару (Р). Акрамя таго, да макраэлементаў належаць натрый (Na), калій (K), магній (Mg), кальцый (Ca) і хлор (Cl).
*У чалавека ключавую ролю ў ажыццяўленні такіх працэсаў жыццядзейнасці, як згусанне крыві, скарачэнне мышцаў, правядзенне нервовых імпульсаў і многіх іншых, адыгрывае кальцый. Разама з фосфарам гэты макраэлемент забяспечвае нармальнае развіццё і функцыянаванне касцей і зубоў. У арганізме дарослага чалавека змяшчаецца прыблізна 1,7 кг кальцыю, прычым каля 99 % — у касцявой тканцы.
Утрыманне кальцыю ў арганізме рэгулюецца шэрагам гармонаў, прычым асноўную ролю адыгрываюць гармоны парашчытападобных і шчытападобнай залоз. Патрэбнасць у кальцыі залежыць ад узросту чалавека. Так, для дарослых людзей і дзяцей ва ўзросце ад 4 да 8 гадоў яна складае 800—1000 мг у суткі, а для падлеткаў — 1300 мг (падумайце чаму?). Даволі шмат кальцыю змяшчаецца ў малочных прадуктах, зерневых, бабовых, арэхах, капусце. Засваенню гэтага важнага элемента спрыяюць вітамін D (успомніце яго асноўныя крыніцы), малочны цукар — лактоза, а таксама ненасычаныя тлустыя кіслоты, на якія багатыя алеі, рыба, авакада і інш.
Больш падрабязная інфармацыя пра змест макраэлементаў у жывых арганізмах і іх біялагічную ролю прыведзена ў табліцы 1.1.
Табліца 1.1. Макраэлементы
|
Элемент |
Утрыманне, %1 |
Біялагічная роля |
|
Кісларод (О) |
65—75 |
Уваходзіць у састаў большасці арганічных і многіх неарганічных рэчываў. Забяспечвае клетачнае дыханне і іншыя акісляльныя працэсы, падчас якіх вылучаецца патрэбная арганізму энергія |
|
Вуглярод (С) |
15—18 |
З’яўляецца асновай будовы ўсіх арганічных рэчываў |
|
Вадарод (Н) |
8—10 |
Уваходзіць у састаў вады і ўсіх арганічных рэчываў |
|
Азот (N) |
1,5—3 |
Уваходзіць у састаў многіх арганічных рэчываў, у тым ліку бялкоў, нуклеінавых кіслот, АТФ |
|
Кальцый (Ca) |
0,04—2 |
З’яўляецца найважнейшым кампанентам касцявой тканкі і эмалі зубоў, забяспечвае скарачэнне мышцаў, удзельнічае ў згусанні крыві. У раслін уваходзіць у склад клетачнай сценкі |
|
Фосфар (Р) |
0,2—1 |
Уваходзіць у састаў некаторых арганічных рэчываў (ДНК, РНК, АТФ, фосфаліпідаў і інш.), касцявой тканкі і эмалі зубоў |
|
Калій (К) |
0,15—0,4 |
Удзельнічае ў генерацыі нервовых імпульсаў, рэгулюе рытм сардэчнай дзейнасці. Таксама ўдзельнічае ў працэсе фотасінтэзу |
|
Сера (S) |
0,15—0,2 |
Уваходзіць у састаў некаторых арганічных рэчываў, напрыклад бялкоў, *вітаміну В1*. Удзельнічае ў фарміраванні прасторавай структуры бялковых малекул |
|
Хлор (Cl) |
0,05—0,1 |
Адыгрывае важную ролю ў водна-салявым абмене жывых арганізмаў. Уваходзіць у састаў страўнікавага соку жывёл |
|
Натрый (Na) |
0,02—0,03 |
Удзельнічае ў генерацыі нервовых імпульсаў, падтрымлівае нармальны рытм сардэчнай дзейнасці, уплывае на сінтэз гармонаў. Адыгрывае важную ролю ў водна-салявым абмене жывых арганізмаў |
|
Магній (Mg) |
0,02—0,03 |
Уваходзіць у састаў хларафілу, многіх ферментаў, а таксама ў склад касцявой тканкі і эмалі зубоў |
|
1 Утрыманне хімічных элементаў прыведзена не для запамінання |
||
Мікраэлементы. Хімічныя элементы, масавая доля якіх у жывых арганізмах не перавышае 0,01 %, належаць да мікраэлементаў. У склад гэтай групы ўваходзяць такія металы, як жалеза (Fe), цынк (Zn), медзь (Сu), марганец (Мn), кобальт (Со), а таксама неметалы фтор (F), ёд (I) і інш.
Мікраэлементы неабходны жывым арганізмам для ажыццяўлення найважнейшых біяхімічных і фізіялагічных працэсаў. Яны ўваходзяць у састаў многіх ферментаў, некаторых гармонаў, вітамінаў і іншых біялагічна актыўных рэчываў. Напрыклад, жалеза і медзь уваходзяць у састаў ферментаў, якія забяспечваюць клетачнае дыханне, а кобальт — у састаў вітаміну В12. Структурным кампанентам гармону інсуліну з’яўляецца цынк. Малекулы трыёдтыраніну і тыраксіну (найважнейшых гармонаў шчытападобнай залозы, якія рэгулююць абмен рэчываў, рост і развіццё арганізма) змяшчаюць атамы ёду.
У арганізме дарослага чалавека змяшчаецца каля 20 мг ёду, з іх не менш за 60 % засяроджана ў шчытападобнай залозе. Сутачная патрэбнасць у ёдзе вызначаецца ўзростам чалавека, яго фізіялагічным станам, масай цела і іншымі фактарамі. Для здаровага дарослага чалавека яна складае 0,15 мг.
Цікава, што гаючыя ўласцівасці ёду былі вядомы за некалькі тысяч гадоў да таго, як быў адкрыты гэты хімічны элемент. У кітайскім кодэксе 1567 г. да н. э. змяшчаліся рэкамендацыі па ўжыванні марскіх водарасцей, утрыманне ёду ў якіх можа дасягаць 1 %, для лячэння захворванняў шчытападобнай залозы.
Ступень важнасці таго ці іншага хімічнага элемента для арганізма не вызначаецца яго масавай доляй. Так, медзь, утрыманне якой у жывых арганізмах звычайна не перавышае 0,0002 %, і кобальт, масавая доля якога складае менш за 0,0001 %, абсалютна неабходны для працэсаў крывятварэння ў жывёл і сінтэзу хларафілу ў раслін.
Інфармацыя пра змест біялагічна важных мікраэлементаў у жывых арганізмах і іх функцыях прадстаўлена ў табліцы 1.2.
Табліца 1.2. Біялагічна важныя мікраэлементы
|
Элемент |
Утрыманне, %1 |
Біялагічная роля |
|
Жалеза (Fe) |
0,01 |
Уваходзіць у састаў многіх ферментаў, гемаглабіну і міяглабіну. Удзельнічае ў працэсах клетачнага дыхання і фотасінтэзу |
| *Хром (Cr) | 0,0001—0,005 | Удзельнічае ў рэгуляцыі сардэчнай дзейнасці і ўзроўню глюкозы ў крыві, забяспечвае нармальнае функцыянаванне крывяносных сасудаў* |
| *Крэмній (Si) | 0,001 | Удзельнічае ў фарміраванні касцей і калагену — асноўнага бялку злучальнай тканкі жывёл. Для раслін з'яўляецца макраэлементам (утрыманне ў раслінах складае 0,02–015 %), уваходзіць у склад клетачнай сценкі* |
|
*Бор (В) |
0,0001—0,001 |
Рэгулюе абмен вугляводаў і тлушчаў, уплывае на актыўнасць шэрага ферментаў. У раслін стымулюе дзяленне клетак і развіццё пладоў, уваходзіць у склад клетачнай сценкі* |
|
Цынк (Zn) |
0,0003—0,0005 |
Уваходзіць у састаў інсуліну і многіх ферментаў. Прымае ўдзел у працэсах сінтэзу гармонаў раслін |
|
Медзь (Cu) |
0,0002 |
Удзельнічае ў працэсах фотасінтэзу і клетачнага дыхання, неабходна для сінтэзу хларафілу і гемаглабіну. Уваходзіць у састаў гемацыянінаў — дыхальных пігментаў крыві і гемалімфы некаторых беспазваночных жывёл |
|
Фтор (F) |
0,0001 |
Уваходзіць у састаў касцявой тканкі і эмалі зубоў |
|
Ёд (I) |
0,0001 |
Уваходзіць у састаў гармонаў шчытападобнай залозы |
|
Марганец (Mn) |
менш за 0,0001 |
Уваходзіць у састаў або павышае актыўнасць шэрага ферментаў. Удзельнічае ў працэсе фотасінтэзу |
|
Кобальт (Co) |
менш за 0,0001 |
Уваходзіць у састаў вітаміну B12, удзельнічае ў працэсах крывятварэння. Неабходны для сінтэзу хларафілу |
|
*Малібдэн (Mo) |
менш за 0,0001 |
Уваходзіць у састаў ферментаў, забяспечвае фіксацыю атмасфернага азоту клубеньчыкавымі бактэрыямі* |
|
*Селен (Se) |
менш за 0,0001 |
Рэгулюе абмен бялкоў, нуклеінавых кіслот і іншых арганічных рэчываў, забяспечвае працяканне акісляльна-аднаўленчых рэакцый. Уваходзіць у састаў шэрага ферментаў, стымулюе сінтэз гармонаў шчытападобнай залозы* |
|
1 Утрыманне хімічных элементаў прыведзена не для запамінання |
||
Хімічныя элементы ў залежнасці ад утрымання ў жывых арганізмах падзяляюць на макраэлементы і мікраэлементы. Арганізмы больш чым на 98 % складаюцца з чатырох макраэлементаў: кіслароду, вугляроду, вадароду і азоту. Кожны хімічны элемент выконвае пэўныя біялагічныя функцыі. Масавая доля элемента не з’яўляецца паказальнікам ступені яго значнасці для арганізма.
 |
1. Вызначыце групу, у якой усе элементы належаць да макраэлементаў. У якой групе ўсе элементы належаць да мікраэлементаў? а) Жалеза, сера, кобальт; б) фосфар, магній, азот; в) натрый, кісларод, ёд; г) фтор, медзь, марганец. 2. Якія хімічныя элементы называюцца макраэлементамі? Пералічыце іх. Якое значэнне макраэлементаў для жывых арганізмаў? 3. Якія элементы складаюць групу мікраэлементаў? Прывядзіце прыклады. У чым заключаецца біялагічная роля мікраэлементаў? 4. Устанавіце адпаведнасць паміж хімічным элементам і яго біялагічнай функцыяй:
5*. На аснове матэрыялу пра біялагічную ролю макра- і мікраэлементаў і ведаў, атрыманых пры вывучэнні арганізма чалавека ў 9-м класе, растлумачце, да якіх наступстваў можа прывесці недахоп тых ці іншых хімічных элементаў у арганізме чалавека. 6*. У табліцы паказана ўтрыманне асноўных хімічных элементаў у зямной кары (па масе, у %). Параўнайце састаў зямной кары і жывых арганізмаў. Якія факты дазваляюць зрабіць выснову пра адзінства жывой і нежывой прыроды? У чым заключаюцца асаблівасці элементарнага саставу жывых арганізмаў і як іх можна растлумачыць?
|
«Гумавыя» косці
Ці можна завязаць косць вузлом?
Вазьміце некалькі касцей (лепш за ўсё падыдуць курыныя костачкі — яны больш тонкія), прамыйце вадой, а потым дайце высахнуць. Пакладзіце іх у слоік, заліце воцатам так, каб ён цалкам пакрываў косці, і закрыйце накрыўкай. Праз тыдзень зліце воцат, прамыйце косці і ацаніце змяненні, што адбыліся з імі.
● Як змяніліся ўласцівасці касцей? З чым гэта звязана?
● Ужыванне якіх прадуктаў харчавання спрыяе падтрыманню цвёрдасці і трываласці касцей?
Дапамога раслінам
Недахоп або лішак тых ці іншых макра- і мікраэлементаў часта вядзе да парушэнняў працэсаў жыццядзейнасці. У раслін дэфіцыт або лішак пэўных хімічных элементаў можа выяўляцца характэрнымі знешнімі прыметамі. Напрыклад, пры дэфіцыце жалеза маладыя лісты робяцца бледна-зялёнымі, пры гэтым жылкі захоўваюць насычаную зялёную афарбоўку. Пры недахопе магнію каля краёў ліста і паміж жылкамі зялёная афарбоўка змяняецца на жоўтую, чырвоную ці фіялетавую, далей адбываецца адміранне тканак ліста. Лішак медзі прыводзіць да з’яўлення на ніжніх лістах жоўтых, а затым бурых плям і да ападання гэтых лістоў. Пры лішку хлору сцёблы і лісты цвярдзеюць, на старых лістах з’яўляюцца пурпурна-бурыя плямы. Такім чынам, нярэдка расліны ўсім сваім выглядам «просяць» падкормкі адпаведнымі ўгнаеннямі ці паказваюць на неабходнасць перасадкі ў іншую глебу.
Выкарыстоўваючы дадатковую літаратуру і (ці) інтэрнэт-крыніцы, складзіце апісанне тыповых праяў у раслін недахопу і лішку пэўных элементаў. Ацаніце стан вашых хатніх раслін (раслін школьных кабінетаў і калідораў, клумб на тэрыторыі школы ці каля вашага дома і г. д.). Магчыма, вы выявіце некаторыя з гэтых прымет. Аднак памятайце, што змяненне выгляду раслін можа быць абумоўлена і іншымі прычынамі (неспрыяльнымі ўмовамі, хваробамі, шкоднікамі і г. д.). Парайцеся з бацькамі і настаўнікамі, паспрабуйце дапамагчы дадзеным раслінам, назірайце за іх ростам і развіццём, фатаграфуйце. Сабраныя матэрыялы можна выкарыстаць для выступлення на ўроку ці пазакласным мерапрыемстве.
● Як недахоп жалеза ці магнію можа быць звязаны з парушэннем нармальнай афарбоўкі лістоў?
●Пры выяўленні прымет дэфіцыту жалеза некаторыя кветкаводы змяшчаюць у вазон з раслінай цвік. Гэты спосаб можа аказацца эфектыўным, калі расліны растуць на кіслым ці слабакіслым грунце. Чаму ён не падыходзіць для шчолачнага ці слабашчолачнага грунту?
● Лічыцца, што ржавы цвік «дапамагае» расліне хутчэй, чым незаржавелы. З чым гэта звязана?