Какие химические элементы, являются самыми главными для жизни и почему? Поясните. Напишите о значении для организмов каждого химического элемента

Учебные материалы по биологии / Основные вопросы естествознания / Какие химические элементы, являются самыми главными для жизни и почему? Поясните. Напишите о значении для организмов каждого химического элемента

Страница 1

Живые организмы почти на 99% состоят из четырех химических элементов: водорода (Н), кислорода (О), углерода (С) и азота (N). Водород и кислород - составные элементы воды, на которую приходится 60-70% массы клетки. Наряду с углеродом и азотом эти два элемента являются также основными составляющими органических соединений, участвующих в большинстве процессов жизнедеятельности. Многие биомолекулы содержат также атомы серы (S) и фосфора (Р). Перечисленные макроэлементы входят в состав всех живых организмов.

Химические элементы, относящиеся ко второй важной в биологическом отношении группе и в сумме составляющие примерно 0,5% массы человека, присутствуют, за немногими исключениями, в виде ионов. Эта группа включает щелочные металлы натрий (Na) и калий (К), щелочноземельные металлы магний (Мg) и кальций (Са). Галоген хлор (CI) также всегда присутствует в клетках в форме аниона. Другие жизненно важные (эссенциальные) химические элементы присутствуют в столь малых количествах, что их называют следовыми элементами. Эта группа включает переходные металлы железо (Fe), цинк (Zn), медь (Сu), кобальт (Со) и марганец (Мn). К жизненно важным микроэлементам относятся также некоторые неметаллы, такие, как иод (I) и селен (Se).

Магний

- В силу своих биологических эффектов, магний для организма может быть даже важнее кальция!

По присутствию в организме (21-28г.) магний, наряду с кальцием, натрием и калием, входит в первую четверку минералов в организме, а по содержанию внутри клетки занимает второе место после калия.

Без магния не может быть усвоен кальций. Магний уравновешивает поступление кальция, и препятствует его выведению.

Магний особенно необходим для костной ткани, около 60% его содержится в костях и зубах, причем из этого количества примерно треть может быть оперативно мобилизована для нужд организма. 20% магния находится в мышцах, 19% - в других энергоемких органах организма (мозг, сердце, печень, почки и др.) и 1% - во внеклеточной жидкости.

Рис.

В крови 60-75% магния находится в ионизированной форме

Углерод -

Уникальная роль углерода в живой природе обусловлена его свойствами, которыми в совокупности не обладает ни один другой элемент периодической системы. Согласно общепринятой гипотезе А.И. Опарина, первые органические соединения на Земле имели абиогенное происхождение. Источниками углерода служили метан (CH4) и цианистый водород (HCN), содержавшиеся в первичной атмосфере Земли. С возникновением жизни единственным источником неорганического углерода, за счёт которого образуется всё органическое вещество биосферы, является двуокись углерода (CO2), находящаяся в атмосфере, а также растворённая в природных водах в виде HCO-3. Наиболее мощный механизм усвоения (ассимиляции) углерода (в форме CO2) - фотосинтез - осуществляется повсеместно зелёными растениями (ежегодно ассимилируется около 100 млрд. т CО2). На Земле существует и эволюционно более древний способ усвоения CO2 путём хемосинтеза; в этом случае микроорганизмы-хемосинтетики используют не лучистую энергию Солнца, а энергию окисления неорганических соединений. Большинство животных потребляют углерод с пищей в виде уже готовых органических соединений. В зависимости от способа усвоения органических соединений принято различать автотрофные организмы и гетеротрофные организмы. Применение для биосинтеза белка и других питательных веществ микроорганизмов, использующих в качестве единственного источника углерода углеводороды нефти,- одна из важных современных научно-технических проблем.

Помимо основной функции - источника углерода - двуокись углерода CO2, растворённая в природных водах и в биологических жидкостях, участвует в поддержании оптимальной для жизненных процессов кислотности среды. В составе CaCO3 углерод образует наружный скелет многих беспозвоночных (например, раковины моллюсков), а также содержится в кораллах, яичной скорлупе птиц и др. Такие соединения углерода, как HCN, CO, CCl4, преобладавшие в первичной атмосфере Земли в добиологический период, в дальнейшем, в процессе биологической эволюции, превратились в сильные антиметаболиты обмена веществ.

Кислород -

Кислород нужен клеткам организма «как воздух». Кровь переносит кислород от легких к различным органам и тканям. Когда вы дышите, кислород проходит через стенки особых воздушных мешочков (альвеол) в легкое и захватывается пециальными клетками крови (эритроцитами). Обогащенная кислородом кровь по малому кругу кровообращения попадает в сердце, которое перекачивает ее по большому кругу кровообращения в другие части тела. Попав в разные ткани, кровь отдает содержащийся в ней кислород и забирает вместо него углекислый газ. Насыщенная углекислым газом кровь возвращается в сердце, которое снова перекачивает ее в легкие, где она освобождается от углекислого газа и насыщается кислородом, завершая тем самым цикл газообмена.