Какой элемент содержится в организме человека
Микроэлементы (микронутриенты) – важнейшие вещества, от которых зависит жизнедеятельность организмов.
Не являются источником энергии, однако отвечают за жизненно важные химические реакции. Необходимы в очень малых количествах (суточная норма измеряется в милли- и микрограммах, меньше 200 мг).
Если человеческий организм подвергнуть тщательному анализу, то становится понятно: мы состоим из разных видов химических соединений, 30 из которых – микроэлементы. Они отвечают за оптимальную работу человеческого тела, а их недостаток крайне негативно сказывается на здоровье взрослых и развитии детей.
Микронутриенты: какие бывают
Группу микронутриентов в науке принято разделять на 2 категории: эссенциальные вещества (жизненно важные); условно эссенциальные (важные для организма, но в дефиците бывают редко).
Эссенциальные микровещества – это: железо (Fe); медь (Cu); йод (I); цинк (Zn); кобальт (Co); хром (Cr); молибден (Mo); селен (Se); марганец (Mn).
Условно эссенциальные микронутриенты: бор (В); бром (Вr) ; фтор (F); литий (Li); никель (Ni); кремний (Si); ванадий (V).
Согласно иной классификации, микроэлементы разделяют на 3 категории:
- стабильные элементы: Cu, Zn, Mn, Co, B, Si, F, I (есть в количестве около 0,05 %);
- 20 элементов, которые присутствуют в концентрации ниже 0,001 %;
- подгруппа загрязняющих элементов, стабильный избыток которых ведет к болезням (Mn, He, Ar, Hg, Tl, Bi, Al, Cr, Cd).
Польза микроэлементов для человека
Почти все биохимические процессы зависят от баланса микроэлементов. И хотя их необходимое количество определяется микрограммами, но роль этих нутриентов огромная. В частности, от микроэлементов зависит качественный процесс обмена веществ, синтезирование ферментов, гормонов и витаминов в организме. Эти микровещества укрепляют иммунитет, способствуют кроветворению, правильному развитию и росту костной ткани. От них зависит баланс щелочи и кислот, работоспособность половой системы. На уровне клеток – поддерживают функциональность мембран, в тканях – способствуют кислородному обмену.
Ученые говорят, что химический состав жидкости в клетках человеческого организма напоминает формулу морской воды в доисторическую эпоху. Достигается это путем комбинирования важных микроэлементов. И когда организм испытывает нехватку того или иного вещества, он начинает «высасывать» их сам из себя (из тканей, где накопились нутриенты).
Дефицит и передозировка микронутриентов
Любая дисгармония микроэлементов – это почти всегда развитие множества болезней и патологических изменений в организме.
И как свидетельствуют некоторые исследования, дисбаланс микровеществ разной интенсивности диагностируют у каждого третьего жителя планеты.
Среди причин, вызывающих нехватку или переизбыток полезных элементов, чаще всего оказываются:
- плохая экология;
- психологическое напряжение, стрессовые ситуации;
- нерациональное питание;
- длительный прием некоторых лекарств.
Понять, каких микроэлементов не хватает человеку, а также узнать точный уровень дефицита можно только в условиях лаборатории, сдав кровь на биохимический анализ. Но дисбаланс нутриентов также можно рассмотреть и по некоторым внешним признакам.
Скорее всего, человек испытывает нехватку полезных веществ если:
- часто подвергается вирусным заболеваниям;
- очевидны признаки ослабленного иммунитета;
- ухудшилось состояние волос, ногтей, кожи (появились угри, сыпь);
- стал раздражительным, склонным к депрессиям.
Состояния, вызванные нехваткой микроэлементов
Кроме того, тщательно проанализировав состояние своего здоровья, даже без лабораторных исследований порой можно определить, в каком именно микронутриенте нуждается организм, чего не хватает ему на данное время:
- Избыточный вес – нехватка таких веществ, как хром, цинк, марганец.
- Проблемы с пищеварением – дефицит цинка, хрома.
- Дисбактериоз – не хватает цинка.
- Пищевая аллергия – недостаток цинка.
- Дисфункция предстательной железы – дефицит цинка.
- Повышение уровня сахара в плазме – нехватка магния, хрома, марганца, цинка.
- Ломкие ногти – не хватает кремния и селена.
- Медленный рост ногтей и волос – сниженный уровень селена, цинка, магния, кремния.
- Выпадают волосы – в дефиците кремний, селен, цинк.
- Пигментные пятна на коже – недостаток меди, марганца, селена.
- Раздражения и воспаления на коже – сигнал нехватки цинка, селена, кремния.
- Акне – дефицит хрома, селена, цинка.
- Аллергическая сыпь – недостаточно селена либо цинка.
Кстати, интересный факт относительно волос. Именно по их структуре легче всего определить дефицит микроэлементов. Обычно в составе волос представлено от 20 до 30 микровеществ, в то время как анализ крови или мочи покажет уровень содержания в организме не больше 10 полезных веществ.
Как сохранить баланс
Существует несколько правил для восстановления баланса микроэлементов. В них нет ничего сложного или нового, но в современном ритме жизни порой забываем об этих советах врачей.
Прежде всего важно следить за здоровьем нервной системы, регулярно бывать на свежем воздухе и правильно питаться.
Ведь лучший источник большинства микроэлементов – натуральная экологически чистая пища.
Кстати, если говорить о пищевых источниках, то больше всего микровеществ содержится в растительной еде. Лидером среди продуктов животного происхождения можно было бы назвать молоко, в котором есть 22 микроэлемента. Меж тем, концентрация нутриентов в нем столь низкая, что говорить о молоке, как о продукте, способном обеспечить баланс веществ, не приходится. Поэтому диетологи настаивают на важности сбалансированного и разнообразного питания.
Но как утверждают биологи, было бы ошибкой думать, что, например, все томаты мира имеют в себе идентичный набор микроэлементов. И даже если продукт содержит одинаковые нутриенты, количество их может значительно отличаться. На эти показатели влияют качество почвы, сорт растения и частота осадков. Порой даже собранные с одной грядки овощи одного сорта могут значительно отличаться своим химическим составом.
Причины дефицита микроэлементов:
- плохая экология, что сказывается на минерально-солевом составе воды;
- неправильная термообработка продуктов (ведет к почти 100-процентным потерям полезных веществ);
- болезни пищеварительной системы (препятствуют правильному всасыванию микровеществ);
- нерациональное питание (монодиеты).
| Микроэлемент | Польза для организма | Последствия дефицита | Источники |
|---|---|---|---|
| Железо | Необходимо для кровообращения и поддержания здоровья нервной системы. | Малокровие. | Мясо говяжье, печень, икра рыб, яблоки, гречка, злаки, персики, абрикосы, ягоды черники. |
| Медь | Способствует формированию красных кровяных частиц, усвоению железа, сохраняет упругость кожи. | Анемия, пигментация на коже, психические нарушения, патологическое снижение температуры тела. | Морепродукты, орехи. |
| Цинк | Важен для производства инсулина, принимает участие в синтезировании гормонов, укрепляет иммунную систему. | Снижение иммунитета, развитие депрессии, выпадение волос. | Гречка, орехи, злаки, семена (тыквы), бобы, бананы. |
| Йод | Поддерживает функционирование щитовидки и нервных клеток, антимикробное вещество. | Зоб, замедленное развитие (умственное) у детей. | Морские водоросли, грецкие орехи. |
| Марганец | Способствует обмену жирных кислот, регулирует уровень холестерина. | Атеросклероз, повышение холестерина. | Орехи, бобы, злаки. |
| Кобальт | Активизирует выработку инсулина, способствует формированию белков. | Неправильный обмен веществ. | Ягоды клубники, земляники, бобовые, свекла. |
| Селен | Антиоксидант, предотвращает развитие раковых клеток, задерживает старение, укрепляет иммунную систему. | Одышка, аритмия, ослабление иммунитета, частые инфекционные заболевания. | Дары моря, грибы, разные сорта винограда. |
| Фтор | Укрепляет кости, зубы, поддерживает здоровье эмали. | Флюороз, болезни десен и зубов. | Вся вегетарианская пища, вода. |
| Хром | Участвует в переработке углеводов и производстве инсулина. | Повышение сахара в крови, развитие диабета, неправильное усвоение глюкозы. | Грибы, цельные зерна. |
| Молибден | Активизирует обмен веществ, способствует расщеплению липидов. | Нарушенный метаболизм, сбои в работе пищеварительной системы. | Шпинат, разные сорта капусты, черная смородина, крыжовник. |
| Бром | Обладает седативными свойствами, укрепляет организм при сердечно-сосудистых, желудочно-кишечных болезнях, снимает судороги. | Замедление роста у детей, снижение гемоглобина, бессонница, выкидыши на разных сроках беременности. | Орехи, бобовые, злаки, водоросли, морская рыба. |
Микроэлементы – незаменимые для человека полезные вещества. От них зависят процессы метаболизма, развитие и рост ребенка, функционирование всех систем (в том числе репродуктивной), поддержание работоспособности и иммунитета. А поскольку организм не в силах самостоятельно синтезировать микронутриенты, важно позаботиться о рациональном и сбалансированном питании, чтоб ежедневно пополнять запасы необходимых элементов.
Больше свежей и актуальной информации о здоровье на нашем канале в Telegram. Подписывайтесь: https://t.me/foodandhealthru
Автор статьи:
Тедеева Мадина Елкановна
Специальность: терапевт, врач-рентгенолог.
Общий стаж: 20 лет.
Место работы: ООО “СЛ Медикал Груп” г. Майкоп.
Образование: 1990-1996, Северо-Осетинская государственная медицинская академия.
Повышение квалификации:
1. В 2016 году в Российской медицинской академией последипломного образования прошла повышение квалификации по дополнительной профессиональной программе «Терапия» и была допущена к осуществлению медицинской или фармацевтической деятельности по специальности терапия.
2. В 2017 году решением экзаменационной комиссии при частном учреждении дополнительного профессионального образования «Институт повышения квалификации медицинских кадров» допущена к осуществлению медицинской или фармацевтической деятельности по специальности рентгенология.
Опыт работы: терапевт – 18 лет, врач-рентгенолог – 2 года.
Источник
Leon Polinezi
23 декабря 2017 · 5,7 K
Главный редактор издания «Популярный университет», химик по образованию, продвигаю массы… · popuni.ru
В теле человека — почти вся таблица Менделеева. По большей части оно состоит из углерода, кислорода и водорода. Водород в наших телах родился примерно 13,8 миллиардов лет назад, а кислород — спустя почти 380 тысяч лет после Большого взрыва. Этот элемент родился в недрах первого поколения звёзд. Углерод возник после взрывов сверхновых. То есть, все элементы, формирующие наши тела, — это отголоски и ошмётки прошлых катастрофических космических событий.
Можно сказать, что человеческий организм по большей части состоит из звёздного материала и мы — дети звёзд 🙂
Интересно так же то, что в течение жизни мы несколько раз полностью меняем свой состав. Бактерии и клетки постоянно меняют свои составляющие элементы — некоторые из них уходят в течение жизни, другие — после смерти отдельных клеток. Поэтому мы — фактически полностью обновляемся несколько раз в течение жизни.
В этой теме к непроверенным ответам нужно относиться с осторожностью
Позвать экспертов
химик, продавец металлов, коллекционер банкнот, начинающий путешественник…
В больших или меньших количествах есть практически все стабильные химические элементы из таблицы Менделеева, кроме искусственно синтезируемых. Точное число можно сказать только задав предел концентрации элемента, ниже которой его можно считать отсутствующим в теле.
Больше всего, конечно, водорода, углерода, кислорода, азота, фосфора, кальция.
В этой теме к непроверенным ответам нужно относиться с осторожностью
Позвать экспертов
Можно сказать, что человеческий организм по большей части состоит из звёздного материала и мы — дети звёзд 🙂
Интересно так же то, что в течение жизни мы несколько раз полностью меняем свой состав. Бактерии и клетки постоянно меняют свои составляющие элементы — некоторые из них уходят в течение жизни, другие — после смерти отдельных клеток. Поэтому… Читать далее
В этой теме к непроверенным ответам нужно относиться с осторожностью
Позвать экспертов
Что будет, если соединить все элементы таблицы Менделеева?
Мамкин дизайнер, тот самый парень, который в твоем классе выводил учителей из…
«Первые два ряда можно собрать без проблем. Собирая третий ряд, вы сгорите. Собирая четвертый, вы погибнете, потому что отравитесь токсичным дымом. Пятый ряд сделает с вами то же самое и еще облучит вас радиацией. Шестой ряд взорвется и превратит здание, в котором вы находитесь, в радиоактивное и токсичное облако из пыли и огня. Не пытайтесь собрать седьмой ряд»
В книге “What If” Рендалла Монро есть целая статья на эту тему, с подробным описанием каждого шага и последствий. К сожалению, в открытом доступе конкретно этой статьи нет.
Коротко говоря: вам моментально придет п#здец
Прочитать ещё 7 ответов
Какой самый распространенный химический элемент в космосе?
Самый распространенный элемент во Вселенной с большим отрывом — водород, а за ним — гелий. Они образовались в результате первичного нуклеосинтеза, после Большого взрыва. В тот момент на два самых легких элемента приходилось больше 99,9% всех атомных ядер (еще было чуть-чуть дейтерия и лития). За прошедшее с тех пор время соотношение чуть изменилось — теперь их 74% (водорода) и 24% (гелия). Все остальные элементы, включая кислород и углерод в нашем теле — продукт ядерных реакций в звездах. И если ядра гелия имеют разное происхождение — большая часть возникла после Большого взрыва, что-то образовалось в звездах и совсем немножко — продукт распада радиоактивных элементов, — то ядра водорода, протоны, стары, как мир.
Прочитать ещё 1 ответ
Откуда взялись химические элементы?
ALBA synchrotron, postdoc
Химический элемент водород взялся из электростатического притяжения первичных протонов и электронов. Все остальные взялись из термоядерных реакций в звёздах.
Каких химических элементов много в клетке?
Подготовила к ЕГЭ по химии 5000 учеников. С любого уровня до 100 в режиме онлайн 🙂 · vk.com/mendo_him
Химические элементы в клетке делятся на:
❤Макроэлементы
К ним относятся 2 группы элементов
Первая группа:
С(углерод),O(кислород),N(азот),H(водород)
Они составляют около 98 % от всей массы клетки
Вторая группа: S(сера),Р(фосфор),К(калий),Mg(магний),Na(натрий),Са(кальций),Cl(хлор),Fe(железо)
Этих элементов около 1,9 %
❤Микроэлементы
К ним относятся ионы тяжелых металлов ,которые входят в состав гормонов. Например,Zn(цинк),Cu(медь) и т.д.
Их около 0,1% от массы клетки
❤Ультрамикроэлементы
К ним относятся Au(золото),Ra(радий),Cs (цезий),Be(бериллий),Hg(ртуть),Se(селен) и т.д.
Их концентрация в клетке не превышает 0,000001%
Прочитать ещё 2 ответа
Источник
А вы знали, что для здорового функционирования любого организма нужны металлы и без них просто не было бы жизни? Недостаток или переизбыток микроэлементов серьезно влияет на уровень здоровья любого человека.
Существует 10 основных веществ, которые принято называть металлами жизни. Норма содержания одних выше, чем других. Очень важно, чтобы в организме любого человека существовала гармония количества и соотношения металлов.
Какой металл для чего нужен? Что будет, если его количество будет недостаточным?
Кальций
Содержится в абсолютно любой клетке, составляющей организм. Основная масса — в костях и зубах. Для поддержания необходимого количества этого вещества в организме необходимо употреблять его в день 1 мг. На самом деле организму для здорового функционирования необходимо 0,5 мг ежедневно. Увеличение дозы связано с тем, что кальций усваивается лишь наполовину.
Продукты, содержащие кальций
Натрий
Ионы этого металла поддерживают у любого организма, будь то животное или человек, нормальную работу мышечных клеток. Удерживает в организме воду, предотвращая его обезвоживание. Регулирует сердечно-сосудистую деятельность, а также принимает активное участие в сохранении кислотного баланса. При его переизбытке наступает нарушение водно-щелочного баланса, сгущается кровь, происходят различные заболевания почек, нарушается общий обмен веществ.
Калий
Участвует в работе нервных импульсов, регулирует кислотно-щелочной баланс организма, производит активацию работы определенных ферментов, нормализует уровень давления в крови, оказывает противосклеротическое воздействие
Магний
Основная концентрация этого металла — в дентине и эмали зубов. Также он содержится в костной ткани. Этот металл принимает самое непосредственное участие в расслаблении мышц, тормозит возбудимость нервных окончаний. При его дефиците возникают такие патологии, как тахикардия, бессонница и быстрая утомляемость.
Продукты, богатые магнием
Золото
Доказано, что в организме тщеславных людей превышено содержание этого металла. Этим людям необходимо дополнять свой организм и другими металлами. Возможно, характер этих людей не изменится, но здоровье непременно восстановится.
Цинк
65 % этого металла находится в мышцах. При его дефиците значительно замедляется физическое развитие, может возникнуть апатия, замедлится рост, увеличиться подверженность различным инфекциям.
Продукты, богатые цинком
Медь
Ее содержание в организме незначительное, но в то же время необходимое. Она ускоряет обмен веществ, принимает активное участие в выработке коллагена, усиливает качество работы нервной системы. При ее переизбытке люди становятся мягкими и покладистыми.
Свинец
Если в организме человека содержится чрезмерное количество этого металла, то индивидуум становится вялым и апатичным. У него множество претензий к собственной жизни, такие люди постоянно чувствуют себя жертвой.
Олово
По результатам исследований, максимальное количество этого металла содержится в организмах мыслителей и путешественников.
Ртуть
Оказывается, что люди, у которых незначительно завышена норма ртути в организме, очень любят поболтать. А также у них развита такая черта характера, как хитрость.
Железо
Этот металл входит в состав такого вещества, как гемоглобин, который, в свою очередь, очень важен для организма. Если человек много занимается физическим трудом, то для здоровья его организма нужно больше этого металла. При его дефиците возникает болезнь, которая называется малокровием. При переизбытке этого металла, человек становится агрессивным и эгоистичным.
Продукты, содержащие железо
Источник
Химические элементы в живых организмах образуют два класса соединений: органические и неорганические, а также находятся в свободном состоянии — в виде ионов. Все 94 элемента естественного происхождения имеют разное число протонов, расположение и количество электронов. Когда в XIX в. Дмитрий Менделеев выстроил их в таблицу согласно номерам, он открыл одну из величайших закономерностей естествознания: элементы демонстрируют химические свойства, которые по повторяемости можно объединить в 8 групп. Эта закономерная картина дала таблице своё название: Периодическая таблица химических элементов.
Периодическая таблица отображает химические элементы согласно атомному номеру и их свойству
Периодичность элементов, найденная Менделеевым, основана на взаимодействии электронов разных атомов на внешнем энергетическом уровне. Эти электроны называются валентными, и их контакты являются основой химических реакций. Для большинства атомов, важных для жизни, внешний энергетический уровень может содержать не более 8 электронов. Химическое поведение элемента зависит от того, сколько из его восьми позиций заполнено.
Элементы, обладающие всеми восьмью электронами внешнего энергетического уровня (у гелия 2) являются инертными, т. е. нереактивными. К ним относятся: гелий (He), неон (Ne), аргон (Ar) и другие благородные газы. Напротив, элементы с семью электронами внешнего энергетического уровня, такие как фтор (F), хлор (Cl) и бром (Br) реактивны. Как правило, они получают дополнительные электроны, необходимые для заполнения энергетического уровня.
Другие элементы с одним электроном в их внешнем энергетическом уровне: литий (Li), натрий (Na) и калий (K) имеют тенденцию к потере одного своего электрона.
Строение атома лития
Автор: Ahazard.sciencewriter, CC BY-SA 4.0
Таким образом, Периодическая таблица Менделеева демонстрирует правило октета, или правило восьми (лат. Octo – «восемь»): атомы стремятся полностью восстановить свои внешние энергетические уровни, дополнить количество электронов на них до 8.
Химические элементы в составе живых организмов
Отгадайте, о составе какого объекта идёт речь?
- 43 кг кислорода,
- 18 кг углерода,
- 7 кг водорода,
- 1,8 кг азота,
- 0,780 кг фосфора,
- 0,0042 кг железа
- и ещё около 20 химических элементов.
Это состав человека среднего размера и веса. В отличие от неживой природы в живых существах химические элементы организованы в клетки.
Химический состав:
1 — земной коры,
2 — живых организмов
В земной коре преобладают кислород, кремний, алюминий и железо. В основе живых организмов находятся 4 элемента: кислород, углерод, водород, азот. Все элементы кроме кислорода, преобладающие в живых организмах, составляют незначительную долю массы земной коры.
Основные химические элементы в живых организмах — это:
- углерод – C,
- водород – H,
- кислород – O,
- азот – N,
- фосфор – P,
- сера – S,
- натрий – Na,
- калий – K,
- кальций – Ca,
- магний – Mg,
- железо – Fe,
- хлор – Cl.
Их доля в живых организмах может составлять 0,01% и выше. Все они имеют атомные номера меньше 21, так как их атомная масса низка. Первые 4 элемента: углерод, водород, кислород и азот составляют 96,3% массы любого организма.
| Таб. 1. Химические элементы в живых организмах | |||
| Органогенные (биоэлементы), или макронутриенты | Макроэлементы | Микроэлементы (от 0,001 % до 0,000001 % массы тела) | Ультрамикроэлементы (менее 0,000001 %) |
| Кислород — 65 %; Углерод — 18 %; Водород — 10 %; Азот — 3 %. | Кальций (Са) – 0,04-2,00 Фосфор (Р) – 0,2-1,0 Калий (К) – 0,15-0,4 Сера (S) – 0,15-0,2 Хлор (Cl) – 0,05-0,1 Натрий (Na) – 0,02-0,Ц03 Магний (Mg) – 0,02-0,03 Железо (Fe) – 0,01 | Кремний (Ci) – 0,001(для растений – микроэлемент) Цинк (Zn) – 0,0003 Медь (Cu) – 0,0002 Фтор (F) – 0,0001 Йод (I) – 0,0001 Марганец (Mn) – менее 0,0001 Кобальт (Co) – менее 0,0001 Молибден (Мо) – менее 0,0001 | Золото Серебро Ртуть Селен Мышьяк Платина Цезий Бериллий Радий Уран |
Большинство молекул (кроме воды), из которых состоит наше тело, представляют собой соединения углерода, называемые органическими веществами. Органические вещества в основном и состоят из этих первых четырёх макроэлементов, чем и объясняется их распространённость в живых системах.
Некоторые микроэлементы, такие как цинк (Zn) и йод (I), хотя и присутствуют в крошечных количествах, играют важнейшую роль в процессах жизнедеятельности. Дефицит йода, например, может привести к увеличению щитовидной железы, образованию так называемого зоба.
Таб.2. Роль химических элементов в клетке
| Название химического элемента | Описание роли элемента в клетке | |
| 1 | Кислород (О) | Входит в состав органических молекул и воды, обеспечивает реакцию окисления, в процессе которой выделяется нужная организму энергия |
| 2 | Углерод (С) | Составляет основу всех органических соединений |
| 3 | Водород (Н) | Является составной частью всех органических веществ и молекул воды |
| 4 | Азот (N) | Входит в молекулы белков, нуклеиновых кислот, АТФ |
| 5 | Кальций (Са) | Является составной частью клеточной стенки растений. У животных входит в состав костной ткани, эмали зубов, участвует в свёртывании крови и сокращении мышц |
| 6 | Фосфор (Р) | Нужен для формирования зубной эмали и костной ткани. Входит в состав органических молекул, таких как ДНК, РНК, АТФ |
| 7 | Калий (К) | В качестве катиона участвует в создании биоэлектрического потенциала, регулируя работу клеточной мембраны. Влияет на работу сердца, участвует в процессе фотосинтеза |
| 8 | Сера (S) | Есть в составе некоторых белков и аминокислот |
| 9 | Хлор (Cl) | Является основным анионом организма животных. Находится в составе соляной кислоты желудка |
| 10 | Натрий (Na) | В качестве иона (катиона) участвует в создании биоэлектрического потенциала мембран клеток, в синтезе гормонов и регуляции сердечного ритма |
| 11 | Магний (Mg) | Входит в состав зубной эмали, костной ткани, некоторых ферментов и хлорофилла |
| 12 | Железо (Fe) | Необходимый компонент гемоглобина и миоглобина, входит в состав некоторых ферментов, участвует в процессах фотосинтеза и клеточного дыхания |
| 13 | Кремний (Si) | Компонент клеточной оболочки растений. Принимает участие в образовании коллагена, костной ткани |
| 14 | Цинк (Zn) | Участвует в синтезе гормонов у растений, находится в составе инсулина и некоторых ферментов |
| 15 | Медь (Cu) | Принимает участие в процессах синтеза гемоглобина, фотосинтеза, клеточного дыхания. Входит в состав дыхательных пигментов крови (гемоцианинов) и гемолимфы некоторых беспозвоночных |
| 16 | Фтор (F) | Необходим для формирования костной ткани и зубной эмали |
| 17 | Йод (I) | Необходимый компонент гормонов щитовидной железы |
| 18 | Марганец (Mn) | Делает более активными некоторые ферменты, входит в их состав, принимает участие в формировании костной ткани и в процессе фотосинтеза |
| 19 | Кобальт (Со) | Принимает участие в процессе образования клеток крови, находится в составе витамина B12 |
| 20 | Молибден (Mo) | Помогает клубеньковым бактериям связывать атмосферный азот |
Таб. 3. Основные ионы в клетках
| № | Название | |||
| Описание объекта | Изображение | Роль в клетке | ||
| 1 | Катионы | Положительно заряженные ионы. | ||
| 2 | Катионы калия и натрия | К+ Na+ | Основные катионы в организме животных. Они создают электрический потенциал клеточной мембраны, регулируют ритм сердечной деятельности. | |
| 3 | Катионы кальция | Ca2+ | Принимает участие в свёртывании крови, отвечает за сократимость мышц, входит в состав клеточной стенки растений. | |
| 4 | Катион магния | Mg2+ | Нужен растениям для осуществления фотосинтеза, так как он входит в состав хлорофилла. Является компонентом некоторых ферментов, есть в костной ткани и эмали зубов. | |
| 5 | Катионы водорода | Н+ | Отвечают за кислотность и основность внутренней среды организма (pH). | |
| 6 | Анионы | Отрицательно заряженные ионы | ||
| 7 | Анионы хлора | Сl— | Хлор – основной анион клетки животных, принимает участие в создании электрического потенциала клеточной мембраны. Присутствует в составе соляной кислоты желудочного сока. | |
| 8 | ОН— | Выполняет ту же роль что и катион водорода | ||
Как соединяются химические элементы в живых организмах?
Группа атомов, удерживаемых энергией в устойчивой ассоциации, называется молекулой или кристаллом. При изучении веществ в живых организмах нам будут встречаться следующие типы химических связей:
- ионные – когда притягиваются атомы с противоположными зарядами;
- ковалентные – характеризующиеся обобщением (перекрытием) в облако пары валентных электронов от разных атомов;
- водородные – связи между электроотрицательным атомом и атомом водорода H, связанным ковалентно с другим электроотрицательным атомом.
Ионные связи образуют кристаллы
В обычной поваренной соли – хлориде натрия (NaCl) – атомы удерживаются ионными связями, образуя решётку. Натрий имеет 11 электронов: 2 во внутреннем энергетическом уровне (К), 8 на уровне L и 1 на внешнем уровне М (валентность). Одиночный неспаренный валентный электрон имеет тенденцию к соединению с другим непарным электроном в другом атоме.
Стабильная конфигурация достигается за счёт потери электрона одним атомом и приобретения его другим. Натрий, теряя электрон, становится положительно заряженным ионом – катионом (Na+).
Минеральные соли в клетке накапливаются в виде кристаллов.
У атома хлора 17 электронов: 2 в уровне К, 8 в уровне L и 7 на М-уровне. Одна из орбиталей на внешнем энергетическом уровне содержит неспаренный электрон. Добавление электрона от другого атома превращает атом хлора в отрицательно заряженный хлорид-ион (Cl-). Так как противоположные заряды притягиваются, натрий и хлор остаются связанными нейтральным ионным соединением.
Кристаллическая решётка хлорида натрия. Голубой цвет = Na+ Зелёный цвет = Cl−
Автор: H Padleckas
Если кристаллическую решётку соли поместить в воду, электрическое притяжение молекул воды разрушает силы, удерживающие ионные связи. Раствор соли в воде представляет собой смесь свободных катионов натрия (Na+) и анионов хлора (Cl-).
Так как живые системы всегда содержат воду, то ионы для них важнее кристаллов. Многие химические элементы в живых организмах находятся в виде ионов. Необходимые в клеточных системах ионы – это:
- Ca2+, обеспечивающий передачу клеточных сигналов;
- K + и Na +, участвующие в проведении нервных импульсов.
Если совместить металлический натрий и газообразный хлор, реакция образования хлорида натрия будет экзотермической – быстрой и с выделением тепла.
Ковалентные связи соединяют химические элементы в живых организмах и создают стабильные молекулы
Ковалентные связи образуются, когда два атома делят одну или несколько пар валентных электронов. В качестве примера рассмотрим газообразный водород (H2). Каждый атом водорода имеет неспаренный электрон, а значит и незаполненный внешний уровень. По этой причине атом водорода нестабилен. Когда два атома водорода образуют тесную связь, оба валентных электрона притягиваются к их ядрам. Они как бы делят между собой электроны, в результате чего получается двухатомная молекула газообразного водорода.
Ковалентная связь, формирующая молекулу водорода H2 (справа), где два атома водорода перекрывают два электрона
Автор: Jacek FH, CC BY-SA 3.0
Молекула, образованная двумя атомами водорода, стабильна по трём причинам:
- Она нейтральна, так как содержит 2 протона и 2 электрона.
- Правило октета в ней выполнено. Каждый общий электрон атомов вращается вокруг обоих ядер.
- У них нет неспаренных электронов.
Многие химические элементы в живых организмах образуют ковалентные связи.
Прочность ковалентных связей
Прочность ковалентных связей зависит от количества их общих электронов. В прошлом пункте мы рассматривали одинарную связь, двойная же связь объединяет 2 пары электронов, она более крепкая. Чтобы разорвать её, требуется больше энергии. Самые сильные ковалентные связи – тройные, такие которые объединяют два атома в молекулу газообразного азота (N2).
Ковалентные связи в химических формулах показывают линиями. Каждая линия между атомами представляет собой совместное использование одной пары электронов. Структурная формула газообразного водорода H–H, кислорода O=O, а их молекулярные формулы H2 и O2. Структурный характер формулы для N2 N ≡ N.
Молекулы с несколькими ковалентными связями
Огромное количество биологических соединений состоит более чем из двух атомов. Атом, который требует двух, трёх или четырёх дополнительных электронов для заполнения внешнего уровня, может приобрести их путём обмена с двумя и более атомами.
Например, атом углерода (С) содержит шесть электронов, четыре из них находятся на его внешнем энергетическом уровне и не имеют пары. Чтобы удовлетворить правилу октета, атом углерода должен образовать 4 ковалентных связи. Так как эти 4 скрепления могут производиться разными путями, углерод образует множество молекул, например: СО2 (углекислый газ), СН4 (метан), С2Н5ОН (этанол).
