|
|
Неорганічні речовини (вода, кисень, оксиди, кислоти, луги і мінеральні солі) у життєдіяльності організмів. Біологічна роль іонів.Цілі заняття: ознайомити студентів з особливостями хімічного складу живих організмів, проаналізувати відмінність та спільні риси у складі живих і неживих об’єктів, звернути увагу на єдність хімічного складу живої та неживої природи. ознайомити студентів із функціями води в живих організмах; проаналізувати особливості будови й хімічні властивості води, які дозволяють їй ефективно виконувати свої функції, і звернути увагу на значення води для життєдіяльності живих організмів, проаналізувати особливості будови й хімічні властивості мінеральних речовин, які дозволяють їм ефективно виконувати свої функції; звернути увагу на значення мінеральних речовин для життєдіяльності живих організмів.. Обладнання й матеріали: таблиці, на яких указано елементарний склад живих і неживих об’єктів, таблиці, які ілюструють особливості будови та функції води, таблиці, які ілюструють особливості будови, різноманіття та функції мінеральних речовин, або мультимедійний проектор чи інтерактивна дошка, на яких ці таблиці можна демонструвати; моделі молекули води; підручники біології. періодична таблиця хімічних елементів; Базові поняття й терміни: мікроелементи, ультрамікроелементи, органогенні елементи, вода, полярні речовини, неполярні речовини, дифузія, біологічні мембрани, осмотичний тиск, мінеральні речовини, солі, кислоти, аніони, катіони. Питання для бесіди 1.Скільки хімічних елементів включають до складу періодичної системи? 2.Які хімічні елементи вам частіше за все траплялися під час вивчення неорганічної хімії? 3. Які хімічні елементи трапляються в навколишньому середовищі частіше за все? 4.Яка хімічна формула води? 5.Які властивості води вам відомі?
Слід звернути увагу на те, що, хоча майже всі відомі елементи трапляються в живих організмах, але їх співвідношення в живих і неживих об’єктах є різним. Якщо в неживих об’єктах на нашій планеті за кількістю атомів найбільш поширеними є О (63 %), Sі (21,2 %), Аl (6,5 %), Na (2,4 %), Fе (1,9 %) і Са (1,9 %), то в живих перші місця за вмістом займають Н (64 %), О (25,6 %), С (7,5 %), N (1,25 %), Р (0,24 %), S (0,06 %). Аналізуючи цю інформацію, треба підвести студентів до думки, що така відмінність обумовлена певними особливостями елементів, які переважають у живих об’єктах. Це прямо пов’язано з їхніми хімічними й фізичними властивостями. Так, Оксиген і Гідроген утворюють воду, що є універсальним розчинником і середовищем, у якому відбуваються біохімічні реакції. Наявність Нітрогену вкрай важлива для утворення найважливіших інформаційних молекул - ДНК і РНК. Фосфор бере участь в утворенні макроергічних зв’язків, тобто є найважливішим компонентом систем забезпечення клітин енергією. А Сульфур відіграє важливу роль у формуванні просторової будови біологічних молекул. Якщо ж узяти, наприклад, Силіцій, якого надзвичайно багато на нашій планеті, то він, як і Карбон, здатен зв’язуватись із чотирма іншими атомами, але, через більший діаметр свого атома, він гірше утворює макромолекулярні ланцюжки. За вмістом у живих організмах хімічні елементи можна поділити на три групи: макроелементи, мікроелементи й ультрамікроелементи. Таблиця 3- Хімічні елементи живих організмів
Макроелементи До цієї групи відносять елементи, маса яких становить від 10 до 0,001 % маси тіла. Вони є основною масою речовини живих організмів і беруть участь в утворенні їх органічних і неорганічних сполук. С, Н, О, N, Р і S входять переважно до складу органічних сполук. Чотири елементи (С, Н, О, N), які за загальною масою та кількістю атомів у органічних сполуках значно перевищують усі інші, називають органогенними. Nа, К, Мg, Са і СІ у живих організмах частіше за все трапляються у вигляді йонів. Мікроелементи До цієї групи відносять елементи, маса яких становить від 0,001 до 0,000001 % маси тіла. Вони входять до складу ферментів, гормонів і ряду інших важливих сполук. Наприклад, І входить до складу гормонів щитовидної залози, аFе - до складу гемоглобіну. Деякі з них мають велике значення лише для певних систематичних груп організмів. Так, бурі водорості містять багато І, молюски - багато Си, який входить до складу їх дихальних пігментів, а хвощі - багато Sі і Сr, які виконують захисні функції. Ультра мікроелементи До цієї групи відносять елементи, маса яких становить менше 0,000001 % маси тіла. їх біологічна роль мало досліджена. Скоріше за все, вони потрапляють до організму випадково у вигляді домішок у складі необхідних речовин. Проте в ряді випадків було відмічено їхній вплив на організм. Наприклад, препарати, які містили дуже низькі концентрації Аu, виявили суттєвий профілактичний ефект щодо атеросклерозу. Проблеми, пов’язані з порушенням умісту елементів Порушення вмісту хімічних елементів у живих організмах досить часто призводить до негативних для них наслідків. Причиною негативних наслідків може бути як нестача, так і надлишок елемента. Так, нестача І призводить у людини до порушення роботи щитовидної залози, а надлишок важких металів (Нg, РЬ, Сu, Аs тощо) викликає важкі отруєння та порушує роботу печінки й нирок. Нестача Fе у людини викликає анемію, нестача Р підвищує ламкість кісток, а його надлишок викликає ураження нервової системи. Дефіцит N у рослин пригнічує їхній ріст, викликає пожовтіння й опадання листя та зменшує врожайність. Дефіцит Р також викликає пригнічення росту і зміну забарвлення листків. Різноманітні порушення розвитку рослин і забарвлення їх окремих частин викликає й дефіцит таких елементів, як Fе, Мо, Са, Мg тощо. Надлишок Мn викликає у рослин пожовтіння листків, а надлишок В призводить до відмирання країв листків. Води в живих організмах міститься дуже багато. У більшості випадків вона становить більше половини маси живого організму, а інколи її частка в організмі сягає 95-99 %. Усе це обумовлено надзвичайно великою роллю води для життєдіяльності живих організмів. Своїми особливими властивостями вода завдячує своїй будові. Молекула води складається із двох атомів Гідрогену й одного атома Оксигену. Ці атоми утворюють полярні полюси молекули (позитивний полюс - атоми Гідрогену, а негативний полюс - атом Оксигену). Існування полюсів робить можливим утворення водневих зв’язків, які дозволяють молекулам води утворювати між собою та з іншими речовинами різноманітні комплекси. Подібні комплекси молекул суттєво підвищують температури кипіння і танення води (порівняно зі схожими молекулами) та збільшують її теплоємність. Вони ж таки роблять воду дуже гарним розчинником і сприятливим середовищем для перебігу цілого ряду реакцій.
Найважливішими для живих організмів властивостями води можна назвати такі: 1. Вода є чудовим розчинником для полярних і неполярних речовин, які мають заряджені ділянки. 2. Вода здатна утворювати агрегатні групи молекул між своїми молекулами та з молекулами інших речовин. Це значно посилює силу поверхневого натягу, що дозволяє воді підійматися по капілярах ґрунту й судинах рослин. 3. Через наявність між молекулами води водневих зв’язків її випаровування потребує великої кількості енергії, а в разі її замерзання виділяється тепло. Тому наявність на нашій планеті води у трьох агрегатних станах значно пом’якшує її клімат. Крім того, багато організмів використовує випаровування води за умов високих температур для охолодження свого організму. 4. Найбільшої густини вода досягає за 4 °С. Лід має меншу густину, ніж вода. Тому взимку він розміщається на поверхні водойм і захищає організми, які в них живуть, від переохолодження. Молекули органічних або неорганічних речовин, які є полярними або мають заряджені ділянки, легко взаємодіють з молекулами води та, відповідно, легко в ній розчиняються. Такі речовини називають гідрофільними. Якщо ж молекули органічних або неорганічних речовин не є полярними й не мають заряджених ділянок, то вони мало взаємодіють з молекулами води та, відповідно, у ній не розчиняються. Такі речовини називають гідрофобними. Через те що вода в рідкому стані все ж таки не має жорсткої внутрішньої структури, тепловий рух молекул призводить до постійного перемішування молекул водного розчину. Це явище називають дифузією. Унаслідок дифузії концентрації розчинених речовин у різних частинах розчину вирівнюються. Наявність у живих організмах біологічних мембран призводить до появи явища осмосу. Унаслідок того, що біологічні мембрани є напівпроникними, через них не можуть проходити великі органічні молекули, але можуть проходити молекули води. У випадку, коли концентрація великих молекул по різні боки мембрани є різною, молекули води починають інтенсивно переміщуватися на той бік, де концентрація розчинених речовин є вищою. Унаслідок цього й виникає надлишок речовин по один бік мембрани, що можна спостерігати у вигляді осмотичного тиску. Осмотичний тиск є дуже важливим для живих організмів. Завдяки йому виникає тургор (пружність рослинних тканин) та відбувається клітинний транспорт. У живих організмах мінеральні речовини можуть бути представлені у вигляді йонів або нерозчинних солей. У вигляді йонів трапляються катіони К+, Nа+, Са2+, Мg2+, аніони СГ, НСО3-, Н2РО4-, SО42- та ін. Нерозчинними сполуками в живих організмах є Са3(Р04)2 і СаС03. Ряд живих організмів здатен виробляти неорганічні кислоти, наприклад, хлоридну й сульфатну.
Таблиця 4-Значення деяких мінеральних речовин для живих організмів
  Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор...  Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все...  ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между...  ЧТО ПРОИСХОДИТ, КОГДА МЫ ССОРИМСЯ Не понимая различий, существующих между мужчинами и женщинами, очень легко довести дело до ссоры... Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:
|