Содержание некоторых химических элементов в природных объектах
19.04.2022 г.
Группа ПК-1
1 курс
Предмет ОДП.04 ХИМИЯ
Урок 56.
Тема урока: Единство химической организации живых организмов. Химический состав живых организмов.
Тип урока: Лекция.
План урока.
1. Единство химического состава
2. Содержание некоторых химических элементов в природных объектах
3. Роль биогенных элементов в живых организмах
4. Молекулярный состав
5. Домашнее задание.
В живых организмах содержатся те же химические элементы, что и в телах неживой природы, но их соотношение сильно различается. У всех живых организмов тело построено из одинаковых органических веществ: белков, жиров, углеводов и нуклеиновых кислот. Их молекулы состоят из четырех основных элементов — углерода, водорода, кислорода и азота, на долю которых приходится 98 % всех химических элементов организма. Из неорганических веществ обязательным компонентом является вода (30—80 % общей массы тела). Минеральные соли в водных растворах диссоциируют на катионы металлов (Na+, K+, Ca2+, Mg2+, Fe2+, Cu2+) и анионы кислотных остатков (I–, F–, Cl–, 
), выполняющие жизненно важные функции.
Содержание некоторых химических элементов в природных объектах
| Элемент | В живых организмах, % от сырой массы | В земной коре, % | В морской воде, % |
| Кислород | 65–75 | 49,2 | 85,8 |
| Углерод | 15–18 | 0,4 | 0,0035 |
| Водород | 8–10 | 1,0 | 10,67 |
| Азот | 1,5–3,0 | 0,04 | 0,37 |
| Фосфор | 0,20–1,0 | 0,1 | 0,003 |
| Сера | 0,15–0,2 | 0,15 | 0,09 |
| Калий | 0,15–0,4 | 2,35 | 0,04 |
| Хлор | 0,05–0,1 | 0,2 | 0,06 |
| Кальций | 0,04–2,0 | 3,25 | 0,05 |
| Магний | 0,02–0,03 | 2,35 | 0,14 |
| Натрий | 0,02–0,03 | 2,4 | 1,14 |
| Железо | 0,01–0,015 | 4,2 | 0,00015 |
| Цинк | 0,0003 | < 0,01 | 0,00015 |
| Медь | 0,0002 | < 0,01 | < 0,00001 |
| Йод | 0,0001 | < 0,01 | 0,000015 |
| Фтор | 0,0001 | 0,1 | 2,07 |
Химические элементы, которые входят в состав живых организмов и при этом выполняют биологические функции, называются биогенными. Даже те из них, которые содержатся в клетках в ничтожно малых количествах, ничем не могут быть заменены и совершенно необходимы для жизни. В основном это макро- и микроэлементы. Физиологическая роль большинства микроэлементов не раскрыта.
Роль биогенных элементов в живых организмах
| Название элемента | Символ элемента | Роль в живых организмах |
| Углерод | С | Входит в состав органических веществ, в форме карбонатов входит в состав раковин моллюсков, коралловых полипов, покровов тела простейших, бикарбонатной буферной системы (HCO3-, Н2CO3) |
| Кислород | О | Входит в состав воды и органических веществ |
| Водород | Н | Входит в состав воды и органических веществ |
| Азот | N | Входит в состав всех аминокислот, нуклеиновых кислот, АТФ, НАД, НАДФ, ФАД |
| Фосфор | Р | Входит в состав нуклеиновых кислот, АТФ, НАД, НАДФ, ФАД, фосфолипидов, костной ткани, эмали зубов, фосфатной буферной системы (HPO4, H2PO4-) |
| Сера | S | Входит в состав серосодержащих аминокислот (цистина, цистеина, метионина), инсулина, витамина В1, кофермента А, многих ферментов, участвует в формировании третичной структуры белка (образование дисульфидных связей), в бактериальном фотосинтезе (сера входит в состав бактериохлорофилла, H2S является источником водорода), окисление соединений серы — источник энергии в хемосинтезе |
| Хлор | Cl | Преобладающий отрицательный ион в организме, участвует в создании мембранных потенциалов клеток, осмотического давления для поглощения растениями воды из почвы и тургорного давления для поддержания формы клетки, процессах возбуждения и торможения в нервных клетках, входит в состав соляной кислоты желудочного сока |
| Натрий | Na | Главный внеклеточный положительный ион, участвует в создании мембранных потенциалов клеток (в результате работы натрий-калиевого насоса), осмотического давления для поглощения растениями воды из почвы и тургорного давления для поддержания формы клетки, в поддержании сердечного ритма (вместе с ионами K+ и Ca2+) |
| Калий | K | Преобладающий положительный ион внутри клетки, участвует в создании мембранных потенциалов клеток (в результате работы натрий-калиевого насоса), поддержании сердечного ритма (вместе с ионами Na+ и Ca2+), активирует ферменты, участвующие в синтезе белка |
| Кальций | Ca | Входит в состав костей, зубов, раковин, участвует в регуляции избирательной проницаемости клеточной мембраны, процессах свёртывания крови; поддержании сердечного ритма (вместе с ионами K+ и Na2+), образовании желчи, активирует ферменты при сокращении поперечно-полосатых мышечных волокон |
| Магний | Mg | Входит в состав хлорофилла, многих ферментов |
| Железо | Fe | Входит в состав гемоглобина, миоглобина, некоторых ферментов |
| Медь | Cu | Входит в состав некоторых ферментов |
| Цинк | Zn | Входит в состав некоторых ферментов |
| Марганец | Mn | Входит в состав некоторых ферментов |
| Молибден | Mo | Входит в состав некоторых ферментов |
| Кобальт | Co | Входит в состав витамина В12 |
| Фтор | F | Входит в состав эмали зубов, костей |
| Йод | I | Входит в состав гормона щитовидной железы — тироксина |
| Бром | Br | Входит в состав витамина В1 |
| Бор | В | Влияет на рост растений |
Молекулярный состав
Химические элементы входят в состав клеток в виде ионов и молекул неорганических и органических веществ. Важнейшие неорганические вещества в клетке — вода и минеральные соли, важнейшие органические вещества — углеводы, липиды, белки и нуклеиновые кислоты.
Содержание в клетке химических веществ
| Вещество | Содержание, % от сырой массы |
| Вода | 75–85 |
| Белки | 10–15 |
| Жиры | 1–5 |
| Углеводы | 0,2–2,0 |
| Нуклеиновые кислоты | 1–2 |
| Низкомолекулярные органические соединения | 0,1–0,5 |
| Неорганические соединения | 1,0–1,5 |
Домашнее задание. Составить конспект и изучить тему урока.