Прочие химические элементы, хотя и не имеют столь ярко выраженного для жизни значения, тем не менее - тоже необходимы в его физиологических процессах.

Калий. Серебристо-белый метал, название которого происходит от латинского «kali-um». По распространённости в земной коре калий занимает седьмое место (порядка 2,5% по массе). В свободном состоянии в природе не встречается, а представлен минералами, солями и силикатами.

Наиболее важное значение для жизни калий имеет в виде калийных удобрений. Они существенно увеличивают способность растений к фотосинтезу, особенно для сахаристых культур. К калийным удобрениям относятся природные соли калия: сильвин, сильвинит, каинит, а также продукты их переработки: поташ, сульфат и другие химические вещества. Кроме того - калий способствует быстрейшему оттоку органических веществ от листьев к корням.

Магний. В свободном состоянии представляет собой серебристо-белый, очень лёгкий металл с ярко выраженными металлическими свойствами, широко распространённый в природе. В больших объёмах он встречается в виде карбоната магния, образуя минералы магнезит и доломит. Ион представлен в морской воде, придавая ей горький вкус, а общее количество магния в земной коре составляет около 2% от массы.

Магний является составной частью многих ферментов живой клетки, участвующих в энергетическом обмене и синтезе ДНК. В растительном организме магний входит в состав молекулы хлорофилла, а ион образует с пектиновыми веществами соли. В животном организме металл является значимой частью ферментов, необходимых для функционирования мышечной, нервной и костных тканей.

Марганец. Принадлежит к довольно распространённым элементам, составляя 0,1% от массы земной коры. Марганец - серебристо-белый твёрдый, но хрупкий металл. Из соединений, содержащих марганец, наиболее часто встречается минерал пиролюзит, представляющий собой диоксид марганца.

Находясь в составе ферментов, участвующих в дыхании и окислении жирных кислот, марганец существенно повышает активность фермента карбоксилазы. В структуре растений, химический элемент находится в составе ферментов, участвующих в темновых реакциях фотосинтеза и восстановлении нитратов. Для организма животного роль марганца не менее значима: он входит в структуру фосфатаз-ферментов, необходимых для роста костей.

6. Постройте схему из следующих понятий: 1) клетка; 2) вид; 3) молекула; 4) органы, ткани; 5) биосфера; 6) целостный организм; 7) биоценоз. Объясните последовательность схемы. Укажите, где проходит граница между живым и неживым. Укажите основные признаки живого

Схема:

Молекула клетка органы, ткани целостный организм вид биоценоз биосфера.

Методика построения последовательности:

Молекула - наименьшая частица вещества, которая может обладать его свойствами.

Клетка - основная структурно-функциональная и генетическая единица живого организма. Клетка является наименьшей единицей живого и в биологической цепочке стоит на следующей после молекулы ступени, так как формируется непосредственно из молекул или молекулярных соединений.

Орган, ткань - надклеточного уровня образование, состоящее из объединённых по функционально-типовому признаку клеток, формирующее своей совокупностью организм и служащее для выполнения в нём определённой функции.

Целостный организм - открытая, самообновляемая, саморегулируемая, самовоспроизводящаяся система, построенная из тканей и органов и проходящая путь необратимого развития.

Вид - естественное объединение живых организмов по сходным признакам.

Биоценоз - понятие, объединяющее уже всех животных, растения и микроорганизмы, обитающие в относительно однородном жизненном пространстве (биотопе).

Биосфера - оболочка Земли, содержащая в себе полную совокупность живых организмов и часть вещества планеты, находящуюся в непрерывном обмене с данными организмами. Под биосферой В. И. Вернадский подразумевал «область существования живого вещества», включающую околоземную (до озонового слоя) область атмосферы, гидросферу до максимальной глубины и литосферу (до глубины 2-3 километра).

Таким образом, граница живого и неживого проходит на уровне молекула клетка, ведь именно органические (неживые) молекулярные соединения являются основой, строительным веществом для клеток живого организма. Доказательством данному утверждению могут служить опыты в области исследования возникновения «живого из неживого»:

Американский биохимик С. Миллер после ряда экспериментов в 1953 году смоделировал условия, схожие с существовавшими на первобытной Земле. Он создал оснащённую источником энергии установку, где удалось синтезировать многие играющие важную биологическую роль соединения. Опыты Миллера продемонстрировали, как под воздействием излучений такие органические вещества могут образовываться в самых разнообразных, содержащих азот, углекислый газ, водород, аммиак, воду, синильную кислоту или метан смесях.

А.И. Опарин же, рассматривая проблему возникновения жизни путём биохимической эволюции, выделяет следующие этапы предположительного перехода от неживой материи к живой:

- синтез исходных органических соединений из неорганических веществ в условиях первичной атмосферы первобытной планеты;

- формирование в первичных водоёмах из скопившихся там органических соединений биоплоимеров, углеводородов и липидов.

- самоорганизация сложных органических соединений. Возникновение и эволюционное совершенствование на их основе процессов обмена веществом с воспроизводством органических структур, завершившееся образованием простейшей клетки.

Теория А.И. Опарина послужила началом физико-химического моделирования процесса образования молекул аминокислот, углеводородов и нуклеиновых оснований в первичной атмосфере Земли.

А с точки зрения академика В.И. Вернадского, живое и неживое вещество биосферы тесно связаны между собой биогеохимическими циклами. Само же учение Вернадского о биосфере представляет систему взглядов на планетарное и космическое значение жизни, взаимосвязь и взаимодействие живой и неживой природы.

Так, с позиции учёного: биогеохимический цикл - процесс обмена энергией и веществом между компонентами биосферы, имеющий циклический характер и обусловленный жизнедеятельностью поглощающих из внешней среды одни вещества и выделяющих в неё другие живых организмов.

Основным энергетическим источником и катализатором подобных циклов является солнечное излучение в видимой части спектра. Оно используется зелёными растениями для создания в процессе фотосинтеза органических веществ, которые обеспечивают энергией и пищей все остальные организмы.

Живое вещество представлено среди общего вещества биосферы лишь ничтожной долей - порядка 0,25%. Однако, благодаря происходящему в живых организмах обмену веществ, в биогеохимических процессах именно ему принадлежит основная роль. Ведь наличием живых организмов обусловлены, как формирование почвенного покрова литосферы, так и химический состав атмосферы с гидросферой.

Живое вещество является самой мощной и активной в геологическом плане субстанцией нашей планеты, способной произвести громадную по последствиям и масштабам геохимическую работу, которая заключается в его функциях:

- Энергетическая. Проявляется в усвоении живым веществом солнечной энергии и передаче её по пищевой (трофической) цепи;

- Газовая. Способствует сохранению и поддержанию современного состава атмосферы, а заключается в поглощении и выделении кислорода, углекислого газа с некоторыми другими газообразными веществами (сероводород, метан);

- Концентрационная. Реализуется путём извлечения и избирательного накопления организмами химических элементов окружающей среды (азот, кремний, кальций, магний и прочие), благодаря которому образовались залежи полезных ископаемых;

- Окислительно-восстановительная. Проявляется в реакциях, лежащих у основы любого вида биологического обмена веществ. К примеру, восстановление диоксида углерода из углеводов в ходе фотосинтеза и их окисление до диоксида углерода при дыхании;

- Репродуктивная. Универсальная функция на основе процесса деления клеток, благодаря которой жизнь на Земле не прекращается. Существует в двух основных формах: бесполое и половое размножение;

- Деструктивная. В её процессе происходит разрушение отмершего органического вещества до минеральных соединений.

Следовательно, признаками живого является способность к поглощению различных необходимых для жизнедеятельности веществ, их накоплению, выделению, саморегуляции, саморазмножению и разрушению по окончании жизненного цикла.

7. Какие органические вещества входят в состав клетки? Какие органические веществ являются самыми распространёнными на Земле? Охарактеризуйте, какие функции в клетках выполняют органические вещества

В своём составе клетки живых организмов содержат органические соединения - биополимеры. Это высокомолекулярные природные соединения, участвующие во всех процессах жизнедеятельности организма. Биополимеры включают в себя белки, липиды, нуклеиновые кислоты, углеводы. Органические вещества занимают 20-30% массы клетки, и помимо главных биополимеров в её составе присутствует ряд небольших молекул: гормонов, пигментов, АТФ и множество других.

Самыми распространёнными на Земле являются простейшие органические соединения - углеводороды, содержащие только углерод и водород. Однако, наряду с ними достаточно распространены углеродные соединения, в состав которых входят и другие элементы (кислород, сера, азот). К примеру - диоксид углерода , представленный в атмосфере планеты 1% общего объёма.

В составе клеток всех живых организмов углеводы имеют широчайшее распространение. Это органические соединения, состоящие из углерода, водорода и кислорода. В их большинстве, как правило, водород и кислород находятся в тех же соответствиях, что и в воде (отсюда название - углеводы). Общая формула таких углеводов .

Важнейшая функция углеводов - энергетическая.

Ведь именно они служат основным источником энергии для организмов, питающихся органическими веществами.

К примеру, один из наиболее распространённых углеводов - глюкоза. Являясь простым сахаром, из нескольких остатков она образует уже сложные сахара (диа и полисахариды).

Так, в состав молока входит молочный сахар (диасахарид), а он занимает место основного источника энергии для детёнышей всех млекопитающих Земли.

Также углеводы являются строительным материалом многих организмов (клеточная стенка растений в основном состоит из полисахарида целлюлозы) и выполняют запасающую функцию, накапливаясь в качестве резервного продукта клеток.

Липиды (жиры) клеток достаточно разнообразны по структуре.

Тем не менее, всем им принадлежит одно общее свойство: они труднорастворимы.

Страницы: 1, 2, 3