Elemente, aus denen 98 Zellmassen bestehen. Chemische Elemente. Organische Zellmaterie

Organismen bestehen aus Zellen. Zellen verschiedene Organismen haben eine ähnliche chemische Zusammensetzung. Tabelle 1 stellt die wichtigsten chemischen Elemente dar, die in den Zellen lebender Organismen vorkommen.

Tabelle 1. Gehalt an chemischen Elementen in der Zelle

Anhand des Inhalts der Zelle können drei Gruppen von Elementen unterschieden werden. Zur ersten Gruppe gehören Sauerstoff, Kohlenstoff, Wasserstoff und Stickstoff. Sie machen fast 98 % der Gesamtzusammensetzung der Zelle aus. Die zweite Gruppe umfasst Kalium, Natrium, Kalzium, Schwefel, Phosphor, Magnesium, Eisen, Chlor. Ihr Gehalt in der Zelle beträgt Zehntel und Hundertstel Prozent. Elemente dieser beiden Gruppen werden klassifiziert als Makronährstoffe(aus dem Griechischen Makro- groß).

Die übrigen Elemente, die in der Zelle durch Hundertstel und Tausendstel Prozent dargestellt werden, sind in der dritten Gruppe enthalten. Das Mikroelemente(aus dem Griechischen Mikro- klein).

In der Zelle wurden keine Elemente gefunden, die nur in der belebten Natur vorkommen. Alle aufgeführten chemischen Elemente gehören auch zur unbelebten Natur. Dies weist auf die Einheit von belebter und unbelebter Natur hin.

Ein Mangel an irgendeinem Element kann zu Krankheiten und sogar zum Tod des Körpers führen, da jedes Element eine bestimmte Rolle spielt. Makroelemente der ersten Gruppe bilden die Basis von Biopolymeren – Proteine, Kohlenhydrate, Nukleinsäuren sowie Lipide, ohne die Leben unmöglich ist. Schwefel ist Teil einiger Proteine, Phosphor ist Teil von Nukleinsäuren, Eisen ist Teil von Hämoglobin und Magnesium ist Teil von Chlorophyll. Kalzium spielt eine Rolle wichtige Rolle im Stoffwechsel.

Einige der in der Zelle enthaltenen chemischen Elemente sind Bestandteil anorganischer Substanzen – Mineralsalze und Wasser.

Mineralsalze kommen in der Zelle in der Regel in Form von Kationen (K +, Na +, Ca 2+, Mg 2+) und Anionen (HPO 2-/4, H 2 PO -/4, CI -, HCO) vor 3), deren Verhältnis den Säuregehalt der Umgebung bestimmt, der für das Leben der Zellen wichtig ist.

(In vielen Zellen ist die Umgebung leicht alkalisch und ihr pH-Wert ändert sich fast nicht, da darin ständig ein bestimmtes Verhältnis von Kationen und Anionen eingehalten wird.)

Aus anorganischen Stoffen in der belebten Natur große Rolle Theaterstücke Wasser.

Ohne Wasser ist Leben unmöglich. Es macht einen erheblichen Teil der meisten Zellen aus. In den Zellen des Gehirns und menschlicher Embryonen ist viel Wasser enthalten: mehr als 80 % Wasser; in Fettgewebezellen - nur 40 % Mit zunehmendem Alter nimmt der Wassergehalt in den Zellen ab. Ein Mensch, der 20 % seines Wassers verloren hat, stirbt.

Die einzigartigen Eigenschaften des Wassers bestimmen seine Rolle im Körper. Es ist an der Thermoregulation beteiligt, was auf die hohe Wärmekapazität von Wasser zurückzuführen ist – der Verbrauch einer großen Energiemenge beim Erhitzen. Was bestimmt die hohe Wärmekapazität von Wasser?

In einem Wassermolekül ist ein Sauerstoffatom kovalent an zwei Wasserstoffatome gebunden. Das Wassermolekül ist polar, weil das Sauerstoffatom und jedes der beiden Wasserstoffatome teilweise negativ geladen sind

Teilweise positive Ladung. Zwischen dem Sauerstoffatom eines Wassermoleküls und dem Wasserstoffatom eines anderen Moleküls entsteht eine Wasserstoffbrücke. Wasserstoffbrückenbindungen sorgen für die Verbindung große Zahl Wassermoleküle. Beim Erhitzen von Wasser Wesentlicher Teil Es wird Energie aufgewendet, um Wasserstoffbrückenbindungen aufzubrechen, was seine hohe Wärmekapazität bestimmt.

Wasser - gutes Lösungsmittel. Aufgrund ihrer Polarität interagieren seine Moleküle mit positiv und negativ geladenen Ionen und fördern so die Auflösung des Stoffes. Bezogen auf Wasser werden alle Zellstoffe in hydrophile und hydrophobe unterteilt.

Hydrophil(aus dem Griechischen Wasserkraft- Wasser und filleo- Liebe) nennt man Stoffe, die sich in Wasser auflösen. Diese beinhalten ionische Verbindungen(z. B. Salze) und einige nichtionische Verbindungen (z. B. Zucker).

Hydrophob(aus dem Griechischen Wasserkraft- Wasser und Phobos- Angst) sind wasserunlösliche Stoffe. Hierzu zählen beispielsweise Lipide.

Wasser spielt eine wichtige Rolle bei den chemischen Reaktionen, die in der Zelle ablaufen. wässrige Lösungen. Es löst Stoffwechselprodukte auf, die der Körper nicht benötigt, und fördert dadurch deren Abtransport aus dem Körper. Der hohe Wassergehalt in der Zelle sorgt dafür Elastizität. Wasser fördert die Bewegung verschiedene Substanzen innerhalb einer Zelle oder von Zelle zu Zelle.

Körper der belebten und unbelebten Natur bestehen aus den gleichen chemischen Elementen. Zu den lebenden Organismen gehören anorganische Stoffe- Wasser und Mineralsalze. Die lebenswichtigen zahlreichen Funktionen von Wasser in einer Zelle werden durch die Eigenschaften seiner Moleküle bestimmt: ihre Polarität, die Fähigkeit, Wasserstoffbrückenbindungen zu bilden.

ANORGANISCHE KOMPONENTEN DER ZELLE

In den Zellen lebender Organismen kommen etwa 90 Elemente vor, davon etwa 25 in fast allen Zellen. Entsprechend ihrem Inhalt in der Zelle werden chemische Elemente in drei Teile eingeteilt große Gruppen: Makroelemente (99 %), Mikroelemente (1 %), Ultramikroelemente (weniger als 0,001 %).

Zu den Makroelementen gehören Sauerstoff, Kohlenstoff, Wasserstoff, Phosphor, Kalium, Schwefel, Chlor, Kalzium, Magnesium, Natrium und Eisen.
Zu den Mikroelementen gehören Mangan, Kupfer, Zink, Jod und Fluor.
Zu den Ultramikroelementen gehören Silber, Gold, Brom und Selen.

ORGANISCHE BESTANDTEILE VON ZELLEN

Enzyme.

Die wichtigste Funktion von Proteinen ist die katalytische. Proteinmoleküle, die Erhöhung der Geschwindigkeit chemischer Reaktionen in einer Zelle um mehrere Größenordnungen Enzyme. Niemand biochemischer Prozess kommt im Körper nicht ohne die Beteiligung von Enzymen vor.

Derzeit wurden über 2000 Enzyme entdeckt. Ihre Wirksamkeit ist um ein Vielfaches höher als die von anorganische Katalysatoren in der Produktion verwendet. Somit ersetzt 1 mg Eisen im Katalase-Enzym 10 Tonnen anorganisches Eisen. Katalase erhöht die Zersetzungsgeschwindigkeit von Wasserstoffperoxid (H 2 O 2) um das 10- bis 11-fache. Ein Enzym, das die Bildungsreaktion katalysiert Kohlensäure(CO 2 + H 2 O = H 2 CO 3), beschleunigt die Reaktion um das 10 7-fache.

Eine wichtige Eigenschaft von Enzymen ist die Spezifität ihrer Wirkung; jedes Enzym katalysiert nur eine oder eine kleine Gruppe ähnlicher Reaktionen.

Der Stoff, auf den das Enzym einwirkt, wird genannt Substrat. Die Strukturen der Enzym- und Substratmoleküle müssen exakt zueinander passen. Dies erklärt die Spezifität der Wirkung von Enzymen. Wenn ein Substrat mit einem Enzym kombiniert wird räumliche Struktur das Enzym verändert sich.

Der Ablauf der Wechselwirkung zwischen Enzym und Substrat lässt sich schematisch darstellen:

Substrat+Enzym - Enzym-Substrat-Komplex - Enzym+Produkt.

Das Diagramm zeigt, dass sich das Substrat mit dem Enzym zu einem Enzym-Substrat-Komplex verbindet. In diesem Fall wird das Substrat in einen neuen Stoff – ein Produkt – umgewandelt. Im Endstadium wird das Enzym aus dem Produkt freigesetzt und interagiert erneut mit einem anderen Substratmolekül.

Enzyme funktionieren nur, wenn bestimmte Temperatur, Stoffkonzentration, Säuregehalt der Umgebung. Veränderte Bedingungen führen zu Veränderungen in der Tertiär- und Quartärstruktur des Proteinmoleküls und damit zur Unterdrückung der Enzymaktivität. Wie kommt es dazu? Hat nur katalytische Aktivität spezifisches Gebiet Enzymmoleküle genannt aktives Zentrum. Das aktive Zentrum enthält 3 bis 12 Aminosäurereste und entsteht durch Biegung der Polypeptidkette.

Unter dem Einfluss verschiedener Faktoren verändert sich die Struktur des Enzymmoleküls. In diesem Fall wird die räumliche Konfiguration des aktiven Zentrums gestört und das Enzym verliert seine Aktivität.

Enzyme sind Proteine, die eine Rolle spielen biologische Katalysatoren. Dank Enzymen erhöht sich die Geschwindigkeit chemischer Reaktionen in Zellen um mehrere Größenordnungen. Eine wichtige Eigenschaft von Enzymen ist ihre spezifische Wirkung unter bestimmten Bedingungen.

Nukleinsäuren.

Nukleinsäuren wurden in der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts entdeckt. Der Schweizer Biochemiker F. Miescher, der aus Zellkernen eine Substanz mit hohem Stickstoff- und Phosphorgehalt isolierte und sie „Nuclein“ nannte (von lat. Kern- Kern).

In Nukleinsäuren gespeichert erbliche Informationenüber den Aufbau und die Funktionsweise jeder Zelle und aller Lebewesen auf der Erde. Es gibt zwei Arten von Nukleinsäuren – DNA (Desoxyribonukleinsäure) und RNA (Ribonukleinsäure). Nukleinsäuren sind wie Proteine ​​artspezifisch, das heißt, Organismen jeder Art haben ihren eigenen DNA-Typ. Um die Gründe für die Speziesspezifität herauszufinden, betrachten Sie die Struktur von Nukleinsäuren.

Nukleinsäuremoleküle sind sehr lange Ketten, die aus vielen Hunderten oder sogar Millionen von Nukleotiden bestehen. Jede Nukleinsäure enthält nur vier Arten von Nukleotiden. Die Funktionen von Nukleinsäuremolekülen hängen von ihrer Struktur, den darin enthaltenen Nukleotiden, ihrer Anzahl in der Kette und der Reihenfolge der Verbindung im Molekül ab.

Jedes Nukleotid besteht aus drei Komponenten: einer stickstoffhaltigen Base, einem Kohlenhydrat und Phosphorsäure. Jedes DNA-Nukleotid enthält eine von vier Arten stickstoffhaltiger Basen (Adenin – A, Thymin – T, Guanin – G oder Cytosin – C) sowie Desoxyribose-Kohlenstoff und einen Phosphorsäurerest.

Daher unterscheiden sich DNA-Nukleotide nur in der Art der stickstoffhaltigen Base.

Ein DNA-Molekül besteht aus riesige Vielfalt Nukleotide, die in einer bestimmten Reihenfolge zu einer Kette verbunden sind. Jeder DNA-Molekültyp hat seine eigene Anzahl und Sequenz von Nukleotiden.

DNA-Moleküle sind sehr lang. Um beispielsweise die Nukleotidsequenz in DNA-Molekülen einer menschlichen Zelle (46 Chromosomen) in Buchstaben aufzuschreiben, wäre ein Buch mit etwa 820.000 Seiten erforderlich. Der Wechsel von vier Arten von Nukleotiden kann eine unendliche Anzahl von Varianten von DNA-Molekülen bilden. Spezifizierte Funktionen Die Struktur von DNA-Molekülen ermöglicht es ihnen, eine große Menge an Informationen über alle Eigenschaften von Organismen zu speichern.

Im Jahr 1953 Amerikanischer Biologe J. Watson und Englischer Physiker F. Crick erstellte ein Modell der Struktur des DNA-Moleküls. Wissenschaftler haben herausgefunden, dass jedes DNA-Molekül aus zwei miteinander verbundenen und spiralförmig verdrehten Ketten besteht. Es sieht aus wie eine Doppelhelix. In jeder Kette wechseln sich vier Arten von Nukleotiden in einer bestimmten Reihenfolge ab.

Die Nukleotidzusammensetzung der DNA variiert zwischen verschiedene Typen Bakterien, Pilze, Pflanzen, Tiere. Aber es ändert sich nicht mit dem Alter, es hängt kaum von Veränderungen ab Umfeld. Nukleotide sind gepaart, das heißt, die Anzahl der Adeninnukleotide in jedem DNA-Molekül entspricht der Anzahl der Thymidinnukleotide (A-T) und die Anzahl der Cytosinnukleotide entspricht der Anzahl der Guaninnukleotide (C-G). Dies liegt daran, dass die Verbindung zweier Ketten miteinander in einem DNA-Molekül gehorcht eine bestimmte Regel, nämlich: Adenin einer Kette ist immer durch zwei verbunden Wasserstoffbrücken nur mit Thymin einer anderen Kette und Guanin - mit drei Wasserstoffbrückenbindungen mit Cytosin, das heißt, die Nukleotidketten eines DNA-Moleküls sind komplementär, ergänzen sich.

Nukleinsäuremoleküle – DNA und RNA – bestehen aus Nukleotiden. DNA-Nukleotide umfassen eine stickstoffhaltige Base (A, T, G, C), das Kohlenhydrat Desoxyribose und einen Phosphorsäuremolekülrest. Das DNA-Molekül ist Doppelhelix, bestehend aus zwei Ketten, die nach dem Komplementaritätsprinzip durch Wasserstoffbrückenbindungen verbunden sind. Die Funktion der DNA besteht darin, Erbinformationen zu speichern.

Die Zellen aller Organismen enthalten ATP-Moleküle – Adenosintriphosphorsäure. ATP ist ein universeller Zellstoff, dessen Molekül über energiereiche Bindungen verfügt. Das ATP-Molekül ist ein einzigartiges Nukleotid, das wie andere Nukleotide aus drei Komponenten besteht: einer stickstoffhaltigen Base – Adenin, einem Kohlenhydrat – Ribose, aber anstelle eines enthält es drei Reste von Phosphorsäuremolekülen (Abb. 12). Die in der Abbildung mit einem Symbol gekennzeichneten Verbindungen sind energiereich und werden aufgerufen makroergisch. Jedes ATP-Molekül enthält zwei hochenergetische Bindungen.

Beim Aufbrechen einer hochenergetischen Bindung und der Entfernung eines Moleküls Phosphorsäure mit Hilfe von Enzymen werden 40 kJ/mol Energie freigesetzt und ATP in ADP – Adenosindiphosphorsäure – umgewandelt. Wenn ein weiteres Molekül Phosphorsäure entfernt wird, werden weitere 40 kJ/mol freigesetzt; Es entsteht AMP – Adenosinmonophosphorsäure. Diese Reaktionen sind reversibel, das heißt, AMP kann in ADP, ADP in ATP umgewandelt werden.

ATP-Moleküle werden nicht nur abgebaut, sondern auch synthetisiert, sodass ihr Gehalt in der Zelle relativ konstant ist. Die Bedeutung von ATP im Leben einer Zelle ist enorm. Diese Moleküle spielen eine führende Rolle dabei Energiestoffwechsel notwendig, um das Leben der Zelle und des Organismus als Ganzes zu gewährleisten.

Ein RNA-Molekül ist normalerweise eine einzelne Kette, die aus vier Arten von Nukleotiden besteht – A, U, G, C. Es sind drei Haupttypen von RNA bekannt: mRNA, rRNA, tRNA. Der Gehalt an RNA-Molekülen in einer Zelle ist nicht konstant; sie sind an der Proteinbiosynthese beteiligt. ATP ist ein universeller Energiestoff der Zelle, der energiereiche Bindungen enthält. ATP spielt eine zentrale Rolle im zellulären Energiestoffwechsel. RNA und ATP kommen sowohl im Zellkern als auch im Zytoplasma der Zelle vor.

Aufgaben und Tests zum Thema „Thema 4. „Chemische Zusammensetzung der Zelle“.

• Polymer, Monomer;
• Kohlenhydrate, Monosaccharide, Disaccharide, Polysaccharide;
• Lipid, Fettsäure, Glycerin;
• Aminosäure, Peptidbindung, Protein;
• Katalysator, Enzym, aktives Zentrum;
• Nukleinsäure, Nukleotid.

Algorithmus zur Lösung von Problemen.

Typ 1. Selbstkopie der DNA.

Eine der DNA-Ketten hat die folgende Nukleotidsequenz:
AGTACCGATACCGATTTACCG...
Welche Nukleotidsequenz hat die zweite Kette desselben Moleküls?

Um die Nukleotidsequenz des zweiten Strangs eines DNA-Moleküls zu schreiben, reicht es aus, wenn die Sequenz des ersten Strangs bekannt ist, Thymin durch Adenin, Adenin durch Thymin, Guanin durch Cytosin und Cytosin durch Guanin zu ersetzen. Nachdem wir diese Ersetzung vorgenommen haben, erhalten wir die Reihenfolge:
TATTGGGCTATGAGCTAAAATG...

Typ 2. Proteinkodierung.

Die Aminosäurekette des Ribonuklease-Proteins hat nächster Start: Lysin-Glutamin-Threonin-Alanin-Alanin-Alanin-Lysin...
Mit welcher Nukleotidsequenz beginnt das diesem Protein entsprechende Gen?

Verwenden Sie dazu die genetische Codetabelle. Für jede Aminosäure finden wir ihre Codebezeichnung in Form des entsprechenden Nukleotidtripels und schreiben sie auf. Indem wir diese Tripletts nacheinander in der gleichen Reihenfolge wie die entsprechenden Aminosäuren anordnen, erhalten wir die Formel für die Struktur eines Abschnitts der Boten-RNA. In der Regel gibt es mehrere solcher Drillinge, die Auswahl erfolgt nach Ihrer Entscheidung (es wird jedoch nur einer der Drillinge vergeben). Dementsprechend kann es mehrere Lösungen geben.
ААААААААЦУГЦГГЦУГЦГАAG

Mit welcher Aminosäuresequenz beginnt ein Protein, wenn es durch die folgende Nukleotidsequenz kodiert wird:
ACCTTCCATGGCCGGT...

Mithilfe des Komplementaritätsprinzips ermitteln wir die Struktur eines Abschnitts der Boten-RNA, der auf einem bestimmten Abschnitt eines DNA-Moleküls gebildet wird:
UGCGGGGUACCGGCCCA...

Dann wenden wir uns der Tabelle des genetischen Codes zu und suchen und schreiben für jedes Nukleotidtripel, beginnend mit dem ersten, die entsprechende Aminosäure aus:
Cystein-Glycin-Tyrosin-Arginin-Prolin-...

Ivanova T.V., Kalinova G.S., Myagkova A.N. " Allgemeine Biologie". Moskau, „Aufklärung“, 2000

• Thema 4. „Chemische Zusammensetzung der Zelle.“ §2-§7 S. 7-21
• Thema 5. „Photosynthese“. §16-17 S. 44-48
• Thema 6. „Zellatmung“. §12-13 S. 34-38
• Thema 7. " Genetische Information„§14-15 S. 39-44

Alle lebenden Systeme auf dem Planeten enthalten chemische Elemente in unterschiedlichen Mengen sowie organische und anorganische chemische Verbindungen.

Chemische Struktur der Zelle

Abhängig von der Menge eines bestimmten chemischen Elements, die in einer Zelle enthalten ist, werden drei Gruppen chemischer Elemente unterschieden:

Makroelemente;

Mikroelemente;

Ultra-Mikroelemente.

98 % der Masse einer Zelle bestehen aus vier Makroelementen: Wasserstoff, Kohlenstoff, Stickstoff und Sauerstoff. Makroelemente wie Natrium, Magnesium, Kalium, Phosphor, Eisen und Schwefel sind in der Zelle in viel geringeren Mengen vorhanden.

Spurenelemente bilden Halogen- und Metallionen (Kupfer, Kobalt, Zink, Brom, Jod). Mikroelemente sind in einer lebenden Zelle in sehr geringen Mengen (0,00001 %) enthalten. Zu den Ultra-Mikroelementen gehören Quecksilber, Gold und Selen (weniger als 0,000001 % der Zellmasse).

Chemische Komponenten

Chemische Verbindungen sind Stoffe, die aus verbundenen Atomen zweier oder mehrerer chemischer Elemente bestehen. Chemische Verbindungen werden in zwei Gruppen eingeteilt:

Organisch-chemische Verbindungen (Mineralsalze und Wasser);

Anorganische chemische Verbindungen (Verbindung chemischer Elemente mit Kohlenstoff).

Zu den wichtigsten Bio-Produkten Chemische Komponenten Dazu gehören Proteine, Kohlenhydrate, Fette und Nukleinsäuren.

Konzept und Funktionen von Proteinen

Proteine ​​sind hochmolekulare organische Substanzen, die aus miteinander verbundenen Alpha-Aminosäureresten bestehen Peptidbindungen. Proteine ​​sind sehr wichtiger Stoff im Prozess des menschlichen Lebens.

Funktionen von Proteinen:

Schutzfunktion. Wenn ein Virus in den Körper eindringt, beginnt die Proteinsynthese im Körper und eliminiert es dadurch.

Strukturelle Funktion. Aufgrund des Gehalts einer Komponente wie Kollagen in Proteinen kommt es im menschlichen Körper zu Narbenschäden.

Motor. Protein ist direkt am Prozess der Muskelgewebekontraktion beteiligt.

Transport. Proteinatome transportieren Sauerstoff und Nährstoffe zu den Zellen.

Energie. Wenn Protein abgebaut wird, wird Energie freigesetzt für eine Person notwendig fürs Leben.

Darüber hinaus wirken Proteine ​​auch als Katalysatoren für alle im Körper ablaufenden chemischen Reaktionen.

Kohlenhydrate, ihre Rolle im Leben

Kohlenhydrate– organische Poly- und Monomere, die Sauerstoff, Wasserstoff und Kohlenstoff enthalten. Hauptfunktion Kohlenhydrate sind Energiefunktion– Beim Abbau von 1 g Kohlenhydraten werden 17 kJ Energie freigesetzt.

Kohlenhydrate in Form von Zellulose bilden die Wände vieler Pflanzenarten. Dank Kohlenhydraten speichern lebende Organismen auch Nährstoffe, die in Form von Stärke gespeichert werden.

Fette

Zu den organischen Chemikalien zählen auch Fette. Fette werden in zwei Gruppen eingeteilt: komplexe und einfache. Einfache Lipide bestehen aus Fettsäureresten und Glycerin. Komplexe Fette sind eine Synthese einfache Lipide mit Kohlenhydraten und Proteinen.

Alle lebenden Systeme enthalten chemische Elemente und daraus aufgebaute chemische Verbindungen, sowohl organische als auch anorganische, in unterschiedlichen Anteilen.

Aufgrund ihres quantitativen Gehalts in der Zelle werden alle chemischen Elemente in drei Gruppen eingeteilt: Makro-, Mikro- und Ultramikroelemente.

Makroelemente machen bis zu 99 % der Zellmasse aus, davon sind bis zu 98 % vier Elemente: Sauerstoff, Stickstoff, Wasserstoff und Kohlenstoff. In kleineren Mengen enthalten Zellen Kalium, Natrium, Magnesium, Kalzium, Schwefel, Phosphor und Eisen.

Mikroelemente sind hauptsächlich Metallionen (Kobalt, Kupfer, Zink usw.) und Halogene (Jod, Brom usw.). Sie sind in Mengen von 0,001 % bis 0,000001 % enthalten.

Ultramikroelemente. Ihre Konzentration liegt unter 0,000001 %. Dazu gehören Gold, Quecksilber, Selen usw.

Eine chemische Verbindung ist eine Substanz, in der die Atome eines oder mehrerer chemischer Elemente miteinander verbunden sind chemische Bindungen. Chemische Verbindungen sind anorganisch und organisch. Zu den anorganischen Stoffen zählen Wasser und Mineralsalze. Organische Verbindungen sind Verbindungen von Kohlenstoff mit anderen Elementen.

Die wichtigsten organischen Verbindungen der Zelle sind Proteine, Fette, Kohlenhydrate und Nukleinsäuren.

Chemische Elemente und anorganische Substanzen der Zelle

Der Unterschied zwischen Leben und unbelebte Natur manifestiert sich deutlich in ihrer chemischen Zusammensetzung. Also, Erdkruste 90 % bestehen aus Sauerstoff, Silizium, Aluminium und Natrium (O, Si, Al, Na), und in lebenden Organismen sind etwa 95 % Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff und Stickstoff (C, H, O, N). Darüber hinaus umfasst diese Gruppe von Makroelementen acht weitere chemische Elemente: Na – Natrium, Cl – Chlor, S – Schwefel, Fe – Eisen, Mg – Magnesium, P – Phosphor, Ca – Calcium, K – Kalium, deren Gehalt beträgt in Zehntel und Hundertstel Prozent berechnet. Ebenso lebensnotwendige Mikroelemente kommen in viel geringeren Mengen vor: Cu – Kupfer, Mn – Mangan, Zn – Zink, Mo – Molybdän, Co – Kobalt, F – Fluor, J – Jod usw.

Nur 27 Elemente (von 105, die heute bekannt sind) funktionieren bestimmte Funktionen in Organismen. Und wie bereits erwähnt, dienen nur vier – C, H, O, N – als Grundlage lebender Organismen. Aus ihnen bestehen hauptsächlich organische Stoffe (Proteine, Nukleinsäuren, Kohlenhydrate, Fette etc.).

Den ersten Platz unter den Makroelementen belegt Kohlenstoff. Es zeichnet sich durch die Fähigkeit aus, nahezu alle Arten chemischer Bindungen einzugehen. Kohlenstoff drin in einem größeren Ausmaß ist als andere Elemente in der Lage, große Moleküle zu bilden. Seine Atome können sich miteinander verbinden und Ringe und Ketten bilden. Infolgedessen gibt es komplexe Moleküle große Größen, gekennzeichnet durch enorme Vielfalt (bislang wurden mehr als 10 Millionen organische Substanzen beschrieben). Darüber hinaus weisen Kohlenstoffatome in derselben chemischen Verbindung sowohl oxidierende als auch reduzierende Eigenschaften auf.

Kohlenstoff ist die Basis aller organischen Verbindungen. Der hohe Gehalt an Sauerstoff und Wasserstoff geht mit ausgeprägten oxidierenden und reduzierenden Eigenschaften einher. Dank nur drei Elementen – C, H, O – gibt es eine ganze Reihe von Kohlenhydraten (Zuckern), deren verallgemeinerte Formel wie CnH2nOn aussieht (wobei n die Anzahl der Atome ist). Zu diesen drei Elementen kommen in Proteinen N- und S-Atome und in Nukleinsäuren N- und P-Atome hinzu.

Auch alle anderen oben genannten Elemente spielen in lebenden Organismen eine bedeutende Rolle. Somit sind Mg-Atome Teil des Chlorophylls und Fe-Atome Teil des Hämoglobins. Jod ist im Thyroxinmolekül (Schilddrüsenhormon) und Zn im Insulinmolekül (Pankreashormon) enthalten. Die Anwesenheit von Na- und K-Ionen ist notwendig für Nervenimpuls, für den Transport durch die Zellmembran. Salze P und Ca in große Mengen kommt in Knochen und Muschelschalen vor und liefert hohe Festigkeit diese Formationen.

Es ist darauf hinzuweisen, dass der größte Teil(bis zu 85 %) der chemischen Zusammensetzung lebender Organismen besteht aus Wasser. Da es ein universelles Lösungsmittel für viele anorganische und organische Substanzen ist, erweist es sich als ideales Medium zur Durchführung verschiedener chemischer Reaktionen. Wasser ist an verschiedenen Prozessen beteiligt biochemische Reaktionen(zum Beispiel während der Photosynthese). Es entfernt überschüssige Salze und Schlackenstoffe aus dem Körper. Die dem Wasser innewohnende hohe Wärmekapazität und relativ hohe Wärmeleitfähigkeit sind für die Thermoregulation von Organismen unerlässlich (wenn beispielsweise Schweiß verdunstet, kühlt sich die Haut ab).

Zellen lebender Organismen auf ihre eigene Weise chemische Zusammensetzung unterscheiden sich deutlich von ihrer Umgebung unbelebte Umgebung sowohl in der Struktur chemischer Verbindungen als auch in der Menge und dem Gehalt chemischer Elemente. Insgesamt sind in lebenden Organismen etwa 90 chemische Elemente vorhanden (bis heute entdeckt), die je nach Gehalt in 3 Hauptgruppen eingeteilt werden: Makronährstoffe , Mikroelemente Und Ultramikroelemente .

Makroelemente.

Makronährstoffe sind in lebenden Organismen in erheblichen Mengen vorhanden, die von Hundertstel Prozent bis zu mehreren zehn Prozent reichen. Wenn der Inhalt irgendwelcher ist chemische Substanz im Körper 0,005 % des Körpergewichts übersteigt, wird ein solcher Stoff als Makronährstoff eingestuft. Sie sind Teil der Hauptgewebe: Blut, Knochen und Muskeln. Hierzu zählen beispielsweise folgende chemische Elemente: Wasserstoff, Sauerstoff, Kohlenstoff, Stickstoff, Phosphor, Schwefel, Natrium, Calcium, Kalium, Chlor. Makroelemente machen insgesamt etwa 99 % der Masse lebender Zellen aus, wobei der Großteil (98 %) Wasserstoff, Sauerstoff, Kohlenstoff und Stickstoff sind.

Die folgende Tabelle zeigt die wichtigsten Makronährstoffe im Körper:

Alle vier der häufigsten Elemente in lebenden Organismen (Wasserstoff, Sauerstoff, Kohlenstoff, Stickstoff, wie bereits erwähnt) zeichnen sich durch eines aus allgemeines Eigentum. Diesen Elementen fehlen ein oder mehrere Elektronen in der äußeren Umlaufbahn, um stabile elektronische Bindungen zu bilden. Somit fehlt dem Wasserstoffatom ein Elektron in seiner äußeren Umlaufbahn, um eine stabile elektronische Bindung auszubilden; die Sauerstoff-, Stickstoff- und Kohlenstoffatome benötigen jeweils zwei, drei und vier Elektronen. In dieser Hinsicht bilden sich diese chemischen Elemente leicht kovalente Bindungen Aufgrund der Paarung von Elektronen können sie leicht miteinander interagieren und ihre äußeren Elektronenhüllen füllen. Darüber hinaus können Sauerstoff, Kohlenstoff und Stickstoff nicht nur einzeln, sondern auch gebildet werden Doppelbindungen. Dadurch erhöht sich die Zahl der chemischen Verbindungen, die aus diesen Elementen gebildet werden können, deutlich.

Darüber hinaus sind Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff die leichtesten Elemente, die kovalente Bindungen eingehen können. Daher erwiesen sie sich als am besten geeignet für die Bildung von Verbindungen, aus denen lebende Materie besteht. Eine weitere wichtige Eigenschaft von Kohlenstoffatomen muss gesondert erwähnt werden – die Fähigkeit, mit vier anderen Kohlenstoffatomen gleichzeitig kovalente Bindungen einzugehen. Dank dieser Fähigkeit werden Rahmen erstellt riesige Menge verschieden organische Moleküle.

Mikroelemente.

Obwohl der Inhalt Mikroelemente beträgt für jedes einzelne Element nicht mehr als 0,005 % und insgesamt machen sie nur etwa 1 % der Zellmasse aus; Mikroelemente sind für das Leben von Organismen notwendig. Bei deren Fehlen oder unzureichendem Gehalt können verschiedene Krankheiten auftreten. Viele Mikroelemente gehören zu den Nichtproteingruppen von Enzymen und sind für ihre katalytische Funktion notwendig.
Zum Beispiel ist Eisen Bestandteil Häm, das Teil der Cytochrome ist, die Bestandteile der Elektronentransportkette sind, und Hämoglobin, ein Protein, das den Sauerstofftransport von der Lunge zum Gewebe gewährleistet. Eisenmangel im menschlichen Körper führt zur Entwicklung einer Anämie. Und der Mangel an Jod, das Teil des Schilddrüsenhormons Thyroxin ist, führt zu Krankheiten, die mit einem Mangel dieses Hormons einhergehen, wie zum Beispiel endemischer Kropf oder Kretinismus.

Beispiele für Mikroelemente sind in der folgenden Tabelle aufgeführt:

Ultramikroelemente.

Zur Gruppe Ultramikroelemente umfasst Elemente, deren Gehalt im Körper extrem gering ist (weniger als 10-12 %). Dazu gehören Brom, Gold, Selen, Silber, Vanadium und viele andere Elemente. Die meisten von ihnen sind auch für das normale Funktionieren lebender Organismen notwendig. Beispielsweise kann ein Mangel an Selen zu Krebs führen und ein Mangel an Bor ist die Ursache für einige Krankheiten bei Pflanzen. Viele Elemente dieser Gruppe sowie Mikroelemente sind Bestandteil von Enzymen.

Detaillierte Lösung Abschnitt Seite 14 in Biologie für Schüler der 9. Klasse, Autoren S.G. Mamontov, V. B. Zakharov, I.B. Agafonova, N.I. Sonin 2016

2. Anorganische Substanzen, aus denen die Zelle besteht

Frage 1. Aus welchen chemischen Elementen bestehen? am meisten Zellmasse?

Etwa 98 % der Masse einer Zelle bestehen aus vier Elementen: Wasserstoff, Sauerstoff, Kohlenstoff und Stickstoff. Dies sind die Hauptbestandteile aller organischen Verbindungen. Zusammen mit Schwefel und Phosphor, die notwendige Bestandteile von Molekülen biologischer Polymere (von griechisch polys – viele, meros – Teil) – Proteinen und Nukleinsäuren sind, werden sie oft als Bioelemente bezeichnet.

Frage 2. Was sind Mikroelemente? Nennen Sie Beispiele und beschreiben Sie deren biologische Bedeutung.

Alle anderen Elemente (Zink, Kupfer, Jod, Fluor, Kobalt, Mangan, Molybdän, Bor usw.) sind in sehr geringen Mengen in der Zelle enthalten. Ihr Gesamtanteil an seiner Masse beträgt nur 0,02 %. Deshalb werden sie Mikroelemente genannt. Allerdings haben sie auch lebenswichtige wichtig. Mikroelemente sind Bestandteil von Enzymen, Vitaminen und Hormonen – Substanzen mit großer biologischer Aktivität. Somit ist Jod Teil des Schilddrüsenhormons Thyroxin; Zink – in der Zusammensetzung des Pankreashormons – Insulin; Kobalt – notwendige Komponente Vitamin B12.

Mikroelemente werden in biotischen Dosen benötigt und ihr Mangel oder Überschuss im Körper beeinflusst Veränderungen in Stoffwechselprozessen usw. Mineralien spielen eine große physiologische Rolle im menschlichen und tierischen Körper, sind Bestandteil aller Zellen und Säfte, bestimmen die Struktur von Zellen und Geweben; Im Körper sind sie notwendig, um alles zu versorgen Lebensprozesse Atmung, Wachstum, Stoffwechsel, Blutbildung, Durchblutung, Aktivität des Zentralnervensystems und beeinflussen Gewebekolloide und enzymatische Prozesse. Sie sind Teil von bis zu dreihundert Enzymen oder aktivieren diese.

Mangan (Mn). Mangan kommt in allen menschlichen Organen und Geweben vor. Besonders viel davon gibt es in der Großhirnrinde, Gefäßsysteme. Mangan ist am Protein- und Phosphorstoffwechsel, an der Sexualfunktion und an der Funktion des Bewegungsapparates beteiligt, beteiligt sich an Redoxprozessen, unter seiner Beteiligung finden viele enzymatische Prozesse sowie an den Prozessen der Synthese von B-Vitaminen und Hormonen statt. Manganmangel beeinträchtigt die Funktion des Zentralnervensystems und die Stabilisierung der Nervenzellmembranen, die Skelettentwicklung, die Hämatopoese und Immunreaktionen sowie die Gewebeatmung. Die Leber ist ein Depot für Mangan, Kupfer und Eisen, aber mit zunehmendem Alter nimmt ihr Gehalt in der Leber ab, aber ihr Bedarf im Körper bleibt bestehen, sie entstehen bösartige Erkrankungen, Herz-Kreislauf usw. Der Mangangehalt in der Nahrung beträgt 4...36 mg. Tagesbedarf 2-10 mg. Enthalten in Eberesche, brauner Hagebutte, heimischem Apfel, Aprikose, Weintrauben, Ginseng, Erdbeeren, Feigen, Sanddorn sowie Backwaren, Gemüse, Leber und Nieren.

Brom (Br). Höchster Inhalt Brom wird im Mark, in den Nieren, in der Schilddrüse, im Gehirngewebe, in der Hypophyse, im Blut und in der Liquor cerebrospinalis festgestellt. Bromsalze sind an der Regulierung des Nervensystems beteiligt, aktivieren die Sexualfunktion und erhöhen das Ejakulatvolumen und die Anzahl der darin enthaltenen Spermien. Wenn sich Brom übermäßig ansammelt, hemmt es die Funktion der Schilddrüse und verhindert so den Eintritt von Jod in die Schilddrüse, was zur Hautkrankheit Bromodermie und Depression des Zentralnervensystems führt. Brom ist Teil des Magensaftes und beeinflusst (zusammen mit Chlor) dessen Säuregehalt. Der empfohlene Tagesbedarf an Brom für einen Erwachsenen beträgt etwa 0,5-2,0 mg. Der Bromgehalt in der täglichen Nahrung beträgt 0,4-1,1 mg. Die Hauptquellen für Brom in der menschlichen Ernährung sind Brot und Backwaren, Milch und Milchprodukte sowie Hülsenfrüchte – Linsen, Bohnen, Erbsen.

Kupfer (Cu). Kupfer beeinflusst das Wachstum und die Entwicklung eines lebenden Organismus und ist an der Aktivität von Enzymen und Vitaminen beteiligt. Heim biologische Funktion Es ist an der Gewebeatmung und der Hämatopoese beteiligt. Kupfer und Zink verstärken sich gegenseitig in ihrer Wirkung. Kupfermangel führt zu einer Störung der Hämoglobinbildung, es entwickelt sich eine Anämie und die geistige Entwicklung wird beeinträchtigt. Kupfer wird bei allen entzündlichen Prozessen, Epilepsie, Anämie, Leukämie, Leberzirrhose usw. benötigt. Infektionskrankheiten. Lagern Sie keine säurehaltigen Lebensmittel oder Getränke in Kupfer- oder Messingbehältern. Überschüssiges Kupfer wirkt sich auf den Körper aus toxische Wirkung Es kann zu Erbrechen, Übelkeit und Durchfall kommen. Der Kupfergehalt in der täglichen Nahrung beträgt 2-10 mg und reichert sich hauptsächlich in der Leber und den Knochen an. Alle Vitamine mit Mikroelementen enthalten Kupfer in normalen Grenzen, während pflanzliche Vitamine Quitte (1,5 mg %) enthalten. Eberesche, heimischer Apfelbaum, gewöhnliche Aprikose, Feige, Stachelbeere, Ananas – 8,3 mg % pro 1 kg, Kaki bis zu 0,33 mg %.

Nickel (Ni). Nickel kommt in der Bauchspeicheldrüse und der Hypophyse vor. Der höchste Gehalt findet sich in Haaren, Haut und Organen ektodermalen Ursprungs. Nickel wirkt sich wie Kobalt günstig auf hämatopoetische Prozesse aus und aktiviert eine Reihe von Enzymen. Bei übermäßiger Aufnahme von Nickel in den Körper über einen längeren Zeitraum werden dystrophische Veränderungen der Parenchymorgane, Störungen des Herz-Kreislauf-Systems, des Nerven- und Verdauungssystems, Veränderungen der Hämatopoese, des Kohlenhydrat- und Stickstoffstoffwechsels, Funktionsstörungen der Schilddrüse und der Fortpflanzungsfunktion beobachtet. In pflanzlichen Lebensmitteln ist viel Nickel enthalten, Meeresfisch und Meeresfrüchte, Leber.

Kobalt (Co). Im menschlichen Körper erfüllt Kobalt verschiedene Funktionen, insbesondere beeinflusst es den Stoffwechsel und das Wachstum des Körpers und ist direkt an den Prozessen der Hämatopoese beteiligt; Es fördert die Synthese von Muskelproteinen, verbessert die Stickstoffassimilation und aktiviert eine Reihe von Enzymen, die am Stoffwechsel beteiligt sind. ist unverzichtbar Strukturkomponente B-Vitamine fördern die Aufnahme von Kalzium und Phosphor und reduzieren die Erregbarkeit und den Tonus des sympathischen Nervensystems. Der Gehalt in der täglichen Nahrung beträgt 0,01-0,1 mg. Bedarf 40-70 µg. Kobalt kommt in den Früchten von Apfelbäumen, Aprikosen, Weintrauben, Erdbeeren, Walnüssen, Milch, Backwaren, Gemüse, Rinderleber und Hülsenfrüchten vor.

Zink (Zn). Zink ist an der Aktivität von mehr als 20 Enzymen beteiligt, ist ein Strukturbestandteil des Pankreashormons, beeinflusst Entwicklung, Wachstum, sexuelle Entwicklung Jungs, zentral nervöses System. Zinkmangel führt bei Jungen zu Infantilität und zu Erkrankungen des Zentralnervensystems. Zink gilt als krebserregend, daher hängt seine Wirkung auf den Körper von der Dosis ab. Der Gehalt in der täglichen Nahrung beträgt 6-30 mg. Die tägliche Zinkdosis beträgt 5-20 mg. Enthalten in Innereien, Fleischprodukten, braunem Reis, Pilzen, Austern, anderen Meeresfrüchten, Hefe, Eiern, Senf, Sonnenblumenkernen, Backwaren, Fleisch, Gemüse und kommt auch in den meisten vor medizinische Pflanzen, in den Früchten des heimischen Apfelbaums.

Molybdän (Mo). Molybdän ist Teil von Enzymen, beeinflusst Gewicht und Größe, beugt Zahnkaries vor und hält Fluorid zurück. Bei einem Mangel an Molybdän verlangsamt sich das Wachstum. Der Gehalt in der täglichen Nahrung beträgt 0,1-0,6 mg. Die tägliche Molybdändosis beträgt 0,1-0,5 mg. Molybdän kommt in Apfelbeeren, Hausäpfeln, Hülsenfrüchten, Leber, Nieren und Backwaren vor.

Selen (Se). Selen ist am Stoffwechsel schwefelhaltiger Aminosäuren beteiligt und schützt Vitamin E vor vorzeitiger Zerstörung und schützt die Zellen vor freien Radikalen. Große Dosen Selen können jedoch gefährlich sein und sollten eingenommen werden Nahrungsergänzungsmittel Selen sollte nur auf Empfehlung eines Arztes eingenommen werden. Die tägliche Selendosis beträgt 55 µg. Hauptgrund Bei Selenmangel handelt es sich um eine unzureichende Aufnahme über die Nahrung, insbesondere Brot sowie Back- und Mehlprodukte.

Chrom (Cr). IN letzten Jahren Die Rolle von Chrom im Kohlenhydrat- und Fettstoffwechsel ist nachgewiesen. Es stellte sich heraus, dass ein normaler Kohlenhydratstoffwechsel ohne organisches Chrom, das in natürlichen Kohlenhydratprodukten enthalten ist, nicht möglich ist. Chrom ist an der Bildung von Insulin beteiligt, reguliert den Blutzucker- und Fettstoffwechsel, senkt den Cholesterinspiegel im Blut, schützt Herzgefäße vor Sklerotisierung und verhindert die Entstehung von Herz-Kreislauf-Erkrankungen. Ein Mangel an Chrom im Körper kann zu Fettleibigkeit, Flüssigkeitsansammlung im Gewebe und erhöhtem Blutdruck führen. Die Hälfte der Weltbevölkerung hat aufgrund raffinierter Lebensmittel einen Chrommangel. Täglich tägliche Norm Chrom 125 µg. In der täglichen Ernährung sollten raffinierte, gereinigte Lebensmittel auf ein Minimum beschränkt werden – Weißmehl und daraus hergestellte Produkte, Weißzucker, Salz, Getreide Instant-Kochen, eine Vielzahl von Getreideflocken. Es ist notwendig, natürliche, nicht raffinierte Produkte, die Chrom enthalten, in Ihre Ernährung aufzunehmen: Vollkornbrot, Brei aus natürlichen Körnern (Buchweizen, brauner Reis, Hafer, Hirse), Innereien (Leber, Nieren und Herz von Tieren und Vögeln), Fisch und Meeresfrüchte . Chrom ist in Hühnereigelb, Honig, Nüssen, Pilzen und braunem Zucker enthalten. Von den Getreidearten enthält Graupen das meiste Chrom, gefolgt von Buchweizen; unter den Gemüsesorten enthalten Rüben und Radieschen viel Chrom; unter den Früchten enthalten Pfirsiche viel Chrom. Gute Quelle Chrom und andere Mikroelemente – Bierhefe, Bier, trockener Rotwein. Chromverbindungen haben hochgradig Aufgrund der Flüchtigkeit kommt es beim Kochen zu einem erheblichen Chromverlust.

Jod (J). Jod ist an der Bildung des Schilddrüsenhormons Thyroxin beteiligt. Bei unzureichender Jodzufuhr kommt es zur Schilddrüsenerkrankung (endemischer Kropf). Bei Jodmangel in Lebensmitteln, vor allem im Wasser, kommen Jodsalz und Jodmedikamente zum Einsatz. Eine übermäßige Aufnahme von Jod in den Körper führt zur Entwicklung einer Hypothyreose. Der Gehalt in der täglichen Nahrung beträgt 0,04–0,2 mg. Der Tagesbedarf an Jod beträgt 50-200 µg. Jod kommt in Apfelbeeren (bis zu 40 mg), in gewöhnlichen Birnen (bis zu 40 mg), in Feijoa (2–10 mg) pro 1 kg, in Milch, Gemüse, Fleisch, Eiern und Seefisch vor.

Lithium (Li). Lithium kommt im menschlichen Blut vor. Zur Behandlung von Gicht werden Lithiumsalze mit Rückständen organischer Säuren eingesetzt. Gicht beruht auf einer Störung des Purinstoffwechsels mit unzureichender Sekretion von Harnsäuresalzen, was zu einem erhöhten Harnsäurespiegel im Blut und der Ablagerung seiner Salze in den Gelenken und Geweben des Körpers führt. Die Entstehung von Gicht wird durch übermäßige Ernährung mit purinreichen Lebensmitteln (Fleisch, Fisch usw.), Alkoholmissbrauch und eine sitzende Lebensweise begünstigt. Lithiumcarbonat wird in der Homöopathie bei Erkrankungen eingesetzt oxidative Prozesse im Körper mit Symptomen von Harnsäurediathese und Gicht.

Silizium (Si). Silizium kommt wie Eisen im Blutplasma vor und wird für die Bildung roter Blutkörperchen benötigt. Siliziumverbindungen sind notwendig für normale Entwicklung und die Funktion von Binde- und Epithelgewebe. Es fördert die Kollagenbiosynthese und die Bildung von Knochengewebe (nach einer Fraktur erhöht sich die Siliziummenge im Kallus um fast das 50-fache). Es wird angenommen, dass das Vorhandensein von Silizium in den Wänden von Blutgefäßen das Eindringen von Lipiden in das Blutplasma und deren Ablagerung in der Gefäßwand verhindert und dass Siliziumverbindungen für das normale Funktionieren der Lipidstoffwechselprozesse notwendig sind. Der Tagesbedarf an Siliziumdioxid beträgt 20-30 mg. Silizium kommt in der Haut, den Haaren, der Schilddrüse, der Hypophyse, den Nebennieren, der Lunge und am allerwenigsten in den Muskeln und im Blut vor. Seine Quelle sind Wasser und pflanzliche Lebensmittel. Größte Menge Silizium kommt in Wurzelgemüse und Früchten vor: Aprikosen, Bananen, Kirschen, Erdbeeren, Erdbeeren, Hafer, Gurken, gekeimte Getreidekörner, Vollkorn Weizen, Hirse, Trinkwasser. Ein Mangel an Silizium führt zu einer Schwächung von Haut und Haaren. Kieselsäurehaltiger Staub Anorganische Verbindungen kann die Entwicklung einer Lungenerkrankung - Silikose - verursachen. Eine erhöhte Aufnahme von Silizium in den Körper kann zu Störungen des Phosphor-Kalzium-Stoffwechsels und zur Bildung von Harnsteinen führen.

Schwefel (S). Im menschlichen Körper ist Schwefel an der Bildung von Keratin beteiligt, einem Protein, das in Gelenken, Haaren und Nägeln vorkommt. Schwefel ist Bestandteil fast aller Proteine ​​und Enzyme im Körper und beteiligt sich an Redoxreaktionen und anderen metabolische Prozesse, fördert die Gallensekretion in der Leber. Haare enthalten viel Schwefel. Schwefelatome sind Bestandteil der B-Vitamine Thiamin und Biotin sowie der lebenswichtigen Aminosäuren Cystein und Methionin. Ein Schwefelmangel im menschlichen Körper kommt sehr selten vor – bei unzureichender Aufnahme proteinhaltiger Lebensmittel. Physiologisches Bedürfnis in Schwefel nicht etabliert.

Fluoride (F-). Der Gehalt in der Nahrung beträgt 0,4-0,8 mg. Der tägliche Bedarf an Fluorid beträgt 2-3 mg. Reichert sich hauptsächlich in Knochen und Zähnen an. Fluoride werden gegen Zahnkaries eingesetzt, stimulieren die Hämatopoese und das Immunsystem und sind an der Skelettentwicklung beteiligt. Überschüssiges Fluorid führt zu fleckigem Zahnschmelz, verursacht Fluorose und unterdrückt die Abwehrkräfte des Körpers. Fluorid gelangt in den Körper Lebensmittel, wovon Gemüse und Milch am reichsten sind. Über die Nahrung nimmt der Mensch etwa 0,8 mg Fluorid auf, der Rest sollte über das Trinkwasser stammen.

Silber (Ag). Silber ist ein Spurenelement, das ein notwendiger Bestandteil des Gewebes jedes lebenden Organismus ist. Die tägliche menschliche Ernährung sollte durchschnittlich etwa 80 µg Silber enthalten. Studien haben gezeigt, dass dies auch bei langfristiger menschlicher Anwendung der Fall ist Wasser trinken, das 50 µg pro Liter Silber enthält, verursacht keine Funktionsstörungen der Verdauungsorgane oder pathologische Veränderungen im Zustand des gesamten Körpers. Ein solches Phänomen wie Silbermangel im Körper wurde nirgendwo beschrieben. Die bakteriziden Eigenschaften von Silber sind allgemein bekannt. IN offizielle Medizin Präparate aus kolloidalem Silber und Silbernitrat werden häufig verwendet. Im menschlichen Körper kommt Silber im Gehirn, in den endokrinen Drüsen, in der Leber, in den Nieren und in den Skelettknochen vor. In der Homöopathie wird Silber sowohl in verwendet Elementarform metallisches Silber und in Form von Silbernitrat. Silberpräparate werden in der Homöopathie meist bei hartnäckigen und langfristigen Erkrankungen verschrieben, die das Nervensystem stark schwächen. Die physiologische Rolle von Silber im menschlichen und tierischen Körper ist jedoch nicht ausreichend untersucht.

Frage 3. Welche Funktionen gibt es? räumliche Organisation Wassermoleküle, die seine biologische Bedeutung bestimmen?

Die Funktionen des Wassers werden maßgeblich durch seine chemischen und chemischen Eigenschaften bestimmt physikalische Eigenschaften. Diese Eigenschaften hängen hauptsächlich mit der geringen Größe der Wassermoleküle und ihrer Polarität sowie der Fähigkeit zusammen, sich über Wasserstoffbrückenbindungen miteinander zu verbinden.

Ein Teil des Wassermoleküls trägt eine kleine positive Ladung, während der andere Teil eine negative Ladung trägt. Ein solches Molekül wird Dipol genannt. Die positiv geladenen Teile eines Wassermoleküls ziehen die negativ geladenen Teile anderer Moleküle an und die Wassermoleküle scheinen zusammenzuhalten. Diese Wechselwirkungen sind schwächer als ionische Bindungen werden Wasserstoffbrückenbindungen genannt. Wasser ist ein hervorragendes Lösungsmittel für polare Substanzen, die an Stoffwechselprozessen beteiligt sind.

Frage 4. Welche Mineralsalze kommen in lebenden Organismen vor?

Die meisten anorganischen Stoffe der Zelle liegen in Form von Salzen vor – entweder im Zustand von Ionen oder in Form eines festen unlöslichen Salzes. Unter den Ersten sehr wichtig haben Kationen K+, Na+, Ca2+, die eine so wichtige Eigenschaft lebender Organismen wie Reizbarkeit verleihen.

Die Konzentration von Kationen und Anionen in der Zelle und in ihrer Umgebung unterscheidet sich stark. Im Inneren der Zelle überwiegen K+-Ionen und große organische Ionen; in den perizellulären Flüssigkeiten gibt es immer mehr Na+- und Cl--Ionen. Dadurch entsteht ein Ladungsunterschied zwischen der Außen- und Innenfläche der Zellmembran und es entsteht ein Potentialunterschied zwischen ihnen, der dazu führt wichtige Prozesse als Erregungsübertragung entlang eines Nervs oder Muskels.

Als Quelle dienen Verbindungen aus Stickstoff, Phosphor, Kalzium und anderen anorganischen Stoffen Baumaterial für die Synthese organischer Moleküle (Aminosäuren, Proteine, Nukleinsäuren etc.) und sind Teil einer Reihe von Stützstrukturen der Zelle und des Organismus.

Einige anorganische Ionen (z. B. Calcium- und Magnesiumionen) sind Aktivatoren und Bestandteile vieler Enzyme, Hormone und Vitamine. Bei einem Mangel an diesen Ionen werden lebenswichtige Prozesse in der Zelle gestört.

Frage 5. Welche Substanzen verursachen Puffereigenschaften Zellen? Die Puffereigenschaften der Zelle hängen von der Salzkonzentration in der Zelle ab.

Pufferung ist die Fähigkeit einer Zelle, die leicht alkalische Reaktion ihres Inhalts auf einem konstanten Niveau zu halten. Die Pufferung erfolgt innerhalb der Zelle hauptsächlich durch die Anionen H2PO4− und HPO42−. In extrazellulärer Flüssigkeit und Blut spielen H2CO3 und HCO3− die Rolle eines Puffers. Anionen schwache Säuren und schwache Alkalien binden Wasserstoffionen und Hydroxylionen (OH−), wodurch sich die Reaktion im Inneren der Zelle, also der pH-Wert, praktisch nicht verändert.

Frage 6. Stimmen Sie der Aussage zu, dass Wasser die Wiege aller Lebewesen ist? Erklären Sie, warum das Leben in der aquatischen Umwelt entstanden ist.

Alle für das Leben geeigneten ökologischen Nischen werden von der Biosphäre besetzt. Die Biosphäre entstand gleichzeitig mit der Entstehung des Lebens auf der Erde, zunächst (vor etwa 4 Milliarden Jahren) in Form primitiver Biozönosen (Protobiozönosen) im primären Weltozean.

Nur durch einen sehr langsamen Evolutionsprozess einzelne Arten, Amphibien genannt, konnten gehen aquatische Umgebung und passen sich teilweise an das Leben an Land an. Weiter Anpassungsprozesse ermöglichte es einigen dieser Amphibien, die Gewässer für immer zu verlassen und Land zu ihrem dauerhaften Lebensraum zu machen. Direkter Beweis Die Tatsache, dass Wasser der ursprüngliche Lebensraum lebender Organismen ist, wurde durch die Untersuchung der Zusammensetzung von Blutplasma (seinem flüssigen Bestandteil) und extrazellulärer Flüssigkeit verschiedener Tiere gewonnen. Diese Flüssigkeiten haben eine ähnliche Zusammensetzung wie Meerwasser.

Frage 7. Schlagen Sie Ihre Klassifizierung der chemischen Elemente vor, aus denen lebende Organismen bestehen.

Kannst du empfehlen folgende Klassifizierung chemische Elemente, aus denen die Zelle besteht:

1. Elemente 1. Ordnung (Wasserstoff, Sauerstoff, Kohlenstoff und Stickstoff)

2. Elemente 2. Ordnung (Zink, Bor, Kupfer, Jod, Eisen, Mangan)

Frage 8. Erstellen und füllen Sie die Tabelle „Chemische Elemente und ihre Bedeutung in der belebten Natur“ aus.