БІОЛОГІЯ ЗНО 2018 - КОМПЛЕКСНЕ ВИДАННЯ

МОЛЕКУЛЯРНИЙ РІВЕНЬ ОРГАНІЗАЦІЇ ЖИТТЯ ЕЛЕМЕНТНИЙ СКЛАД ОРГАНІЗМІВ

Класифікація хімічних елементів за їхнім вмістом в організмах

Живі організми містять майже всі відомі в природі хімічні елементи. Одні з них виявлені в усіх організмів без винятку, інші — лише в окремих або трапляються зрідка.

Хімічний склад живих організмів відносно сталий. У найбільшій кількості в них наявні чотири хімічні елементи: Гідроген, Карбон, Нітроген і Оксиген. Їхня частка у хімічному складі клітини становить майже 98 %, і вони належать до макроелементів. їх називають також органогенними, оскільки насамперед ці елементи входять до складу органічних сполук.

До макроелементів також належать Фосфор, Калій, Сульфур, Хлор, Кальцій, Магній, Натрій і Ферум, їхня сумарна частка становить до 1,9%. Понад 50 хімічних елементів відносять до мікроелементів (Іод, Кобальт, Манган, Купрум, Молібден, Цинк тощо). їхній вміст у клітині — від 10-12 до 10-3 %. Ще менше у клітині ультрамікроелементів: Плюмбуму, Брому, Аргентуму, Ауруму та ін. Хімічні елементи, що містяться в клітині, входять до складу органічних та неорганічних сполук або перебувають у вигляді йонів.

Хімічний склад усіх живих організмів відносно подібний. Натомість, у різних компонентів неживої природи він різний. Наприклад, у водній оболонці Землі (гідросфері) переважають Гідроген і Оксиген, у газоподібній (атмосфері) — Оксиген і Нітроген, у твердій (літосфері) — Силіцій, Оксиген та інші.

Масовий вміст і значення елементів, що входять до складу живих організмів

Група

Елемент

Символ

Приблизний вміст, %

Значення для клітини й організму

Органогенні елементи (майже 98 %)

Оксиген

О

65

Входить до складу води й органічних речовин.

Карбон

С

20

Входить до складу всіх органічних речовин.

Гідроген

Н

10

Компонент води і багатьох органічних речовин.

Нітроген

N

3

Компонент амінокислот, білків, нуклеїнових кислот, АТФ, хлорофілу, гемоглобіну, багатьох ферментів і вітамінів.

Макроелементи

(до 1,9 %)

Фосфор

Р

1,0

Входить до складу нуклеїнових кислот, АТФ, деяких ферментів, кісткової тканини та зубної емалі.

Калій

К

0,25

Міститься в клітині тільки у вигляді йонів, активує ферменти білкового синтезу, обумовлює нормальний ритм серцевої діяльності, бере участь у процесах фотосинтезу.

Сульфур

S

0,25

Входить до складу деяких амінокислот і ферментів, вітаміну В].

Хлор

Сl

0,2

Компонент НСl, що входить до складу шлункового соку.

Кальцій

Са

2,5

Входить до складу клітинної стінки рослин, кісток і зубів; активує зсідання крові та скорочення м’язових волокон.

Магній

Mg

0,07

Входить до складу молекул хлорофілу, а також кісток і зубів, активує енергетичний обмін і синтез ДНК.

Натрій

Na

0,10

Міститься в клітині тільки у вигляді йонів, обумовлює нормальний ритм серця, впливає на синтез гормонів.

Ферум

Fe

0,01

Входить до складу багатьох ферментів, гемоглобіну та міоглобіну, бере участь у біосинтезі хлорофілу, процесах дихання і фотосинтезу.

Мікроелементи

(10-3—10-12 %)

Іод

J

0,0001

Входить до складу гормонів щитоподібної залози.

Флуор

F

0,0001

Входить до складу емалі зубів

Купрум

Cu

сліди

Входить до складу деяких ферментів, бере участь у процесах кровотворення, фотосинтезу, синтезу гемоглобіну.

Манган

Mn

сліди

Входить до складу або підвищує активність деяких ферментів, бере участь у розвитку кісток, асиміляції Нітрогену, процесі фотосинтезу.

Молібден

Mo

сліди

Входить до складу деяких ферментів, бере участь у процесах зв’язування рослинами атмосферного азоту.

Кобальт

Co

сліди

Входить до складу вітаміну В12, бере участь у процесі фіксації атмосферного азоту рослинами та розвитку еритроцитів.

Цинк

Zn

сліди

Входить до складу деяких ферментів, бере участь у синтезі рослинних гормонів (ауксину) та спиртовому бродінні.

Наслідки недостатнього надходження в організм людини деяких елементів та способи усунення їх нестачі

Дефіцит Іоду в організмі людини спричиняє низку патологічних змін: викидні, мертвонароджуваність, вроджені вади розвитку; у немовлят — ендемічний неврологічний кретинізм; у дітей та підлітків — затримка фізичного та психічного розвитку, погіршення інтелектуальних здібностей, у дорослих — гіпотиреоз, зоб, зниження розумової активності, безпліддя.

Загальновідомим виявом йододефіциту є патологія щитоподібної-залози (зобна ендемія) і, як наслідок,— порушення всіх видів обміну речовин.

Для масової профілактики йододефіциту застосовують йодування кухонної солі. Можливе також використання спецільних (йодованих) харчових продуктів.

Нестача Флуору в питній воді (менш 0,5 мг/л) підвищує розчинність зубної емалі і, як наслідок, — ураження зубів карієсом. Тому у флуородефіцитних місцевостях питну воду фторують.

У разі дефіциту Феруму в організмі погіршується клітинне дихання, що призводить до дистрофії тканин, органів та порушення стану організму. Гострий дефіцит Феруму призводить до гіпохромної анемії. Причина її — у недостатньому надходженні Феруму з їжею. Усуненню ферумдефіцитних станів сприяє вживання м’яса, квасолі, гречки, вітамінів, кровотворних мікроелементів.

За нестачі Кальцію в організмі спостерігаються: тахікардія, аритмія, побіління пальців рук і ніг, біль у м’язах, блювота, закрепи, ниркова колька, печінкова колька, підвищена дратівливість, галюцинації, помутніння свідомості, втрата пам’яті, тупість. Волосся випадає; нігті стають ламкими; шкіра потовщується і грубішає; на емалі зубів з’являються ямки та жолобки; очний кришталик втрачає прозорість. Нестача Кальцію в організмі може спричинити демінералізацію кісток, остеопороз, а в людей похилого віку— порушення функцій залоз внутрішньої секреції. Нестача Кальцію та вітаміну D у дітей призводить до розвитку рахітичних змін.

Добова потреба в Кальції для дорослої людини становить 0,8-1,2 г, а для вагітних жінок і жінок, що годують грудьми, — до 2,0 г. Вона забезпечується вживанням продуктів, багатих на Кальцій (молоко та молокопродукти, бобові, горіхи, петрушка), та перебуванням на сонці, бо під його дією в шкірі виробляється вітамін D, який, у свою чергу, сприяє засвоєнню Кальцію.

Недостатня кількість Калію в організмі призводить до пониження тиску, аритмії, збільшення рівня холестерину в крові, м’язової слабкості, підвищення крихкості кісток, порушення роботи нирок, розвитку безсоння і депресії. У цих випадках для відновлення нормального балансу Калію не обійтися без вживання калійвмісних продуктів: картоплі, квасолі, абрикосів, слив, винограду.

Наслідки надлишкового надходження в організм людини деяких елементів

Надлишок Іоду в організмі називають йодизмом. Характерні вияви цього захворювання: гнійничкові висипання на шкірі, набряки слизових оболонок, нудота, блювання, гарячковий стан, біль у суглобах. Хворі скаржаться також на порушення сну, підвищену збудливість, сильне схуднення. Надлишок Іоду може стати причиною руйнування клітин щитоподібної залози.

Тривале надходження надлишку Флуору в організм порушує функціональний стан шлунково-кишкового каналу і спричиняє його патологію, понижується гострота слуху, а вживання питної води з 2,4 мг/л і більшої кількості Флуору призводить до зниження кольорової чутливості очей. Флуор гальмує гліколіз, посилення якого є характерною особливістю злоякісних утворень. Надлишок Флуору впливає також на кісткову, нервову й ферментативну системи організму, зумовлює ураження зубів (флюороз).

Надлишок Феруму в організмі пов’язаний, передусім, із захворюваннями печінки. Гепатити, як правило, супроводжуються надлишком Феруму. Доведено: надлишок Феруму відіграє істотну роль у розвитку цукрового діабету другого типу. Атеросклероз, хвороби центральної нервової системи, ішемічна хвороба серця та її ускладнення часто виникають на тлі надлишку Феруму. Є дослідження, які підтверджують: вживання протягом місяця понад 50 мг заліза з харчовими продуктами збільшує ризик розвитку ішемічної хвороби серця в літніх чоловіків.

За надлишку Кальцію в організмі спостерігаються: хронічний гіпертрофічний артрит, кістозна і фіброзна остеодистрофія, остеофіброз, м’язова слабкість, порушення координації рухів, деформація кісток хребта і ніг, кульгавість, нудота, блювота, біль у черевній порожнині, хронічний гломерулонефрит, часті сечовипускання. Надлишок Кальцію призводить до дефіциту Цинку та Фосфору.

Надлишок Калію навіть при підвищеному вживанні калійвмісних продуктів харчування спостерігається рідко, оскільки зайва кількість його швидко виводиться з організму із сечею. Однак за недостатньої фізіологічної активності кори надниркових залоз або при гострому нефриті дієта з калійвмісних продуктів може призвести до порушень діяльності серця та посилення сечовиділення.

Ендемічні хвороби

Ендемічними називають хвороби, які постійно реєструються серед населення на даній території у зв’язку з наявністю відповідних природних умов для їх існування.

Ендемічний зоб — захворювання, яке характеризується збільшенням щитоподібної залози (частіше без порушення її функції), що виникає в місцевостях з недостатньою кількістю Іоду в питній воді та їжі. Ендемічним зобом хворіють частіше в західних областях України. Добова потреба організму становить 200-220 мкг, а в ендемічних районах організм отримує лише до 50 мкг Іоду на добу.

Ендемічний флюороз — хронічне захворювання кісткової тканини, яке характеризується болем у кістках, суглобах, м’язах, деформацією кісток і анкілозами суглобів. Він розвивається в людей, що живуть у місцевостях з підвищеним вмістом Флуору в питній воді. Плямистість емалі зубів — ранній і часто єдиний чітко видимий вияв ендемічного флюорозу. Для ендемічного флюорозу характерним є також поширення п’яткової «шпори» та артритів неспецифічного походження.

Тренувальні тести

1. Укажіть символ елемента, що входить до складу гормонів щитоподібної залози:

А Кобальт;                               

Б Купрум;

В Манган;                                

Г Іод.

2. Укажіть символ елемента, що входить до складу АТФ, ферментів, кісткової тканини, емалі зубів

А Р;                                         

Б Fe;

В F;                                         

Г Mg.

3. Укажіть елемент, що входить до складу вітаміну

А Сульфур;                              

Б Кальцій;

В Ферум;                                 

Г Калій.

4. Укажіть групу хімічних елементів, які називають органогенними:

А С, Zn, Н, О;                           

Б О, Н, С, N;

В О, Н, S, Zn;                           

Г N, О, S, Са.

5. Хвороби, які постійно реєструються серед населення на даній території у зв’язку з наявністю відповідних природних умов для їх існування називають:

А ендемічними;                        

Б епідемічними;

В епізодичними;                       

Г пандемічними.

6. Укажіть головне джерело Карбону для зелених рослин:

А Карбон твердих часточок ґрунту;      

Б сполуки Карбону в ґрунтовому розчині;

В чадний газ;                          

Г вуглекислий газ повітря.

7. Укажіть сполуку, що містить Ферум:

А ДНК;                        

Б хлорофіл;

В гемоглобін;                                   

Г АДФ.

8. Метод, який дає змогу прогнозувати наслідки різних процесів чи явищ у природі, називають:

А порівняльно-описовим;         

Б статистичним;

В експериментальним;             

Г моніторингом.

9. Укажіть назву методу, користуючись яким І. Павлов вивчав дію різних чинників на процеси травлення в собак:

А порівняльно-описовий;        

Б статистичний;

В експериментальний;            

Г моніторинг.

10. Укажіть назву методу, за яким у генетиці визначено розщеплення ознак (домінантних і рецесивних) у співвідношенні 3:1:

А порівняльно-описовий;                                

Б експериментальний;

В статистичний;                                     

Г моніторинг.

11. Укажіть назву методу, за яким можна теоретично обґрунтувати доволі складні події в біосфері:

А експериментальний;                           

Б моніторинг;

В статистичний;                                                    

Г математичне моделювання.

12. Укажіть, що слід зробити, аби довести, що опромінення рослин і тварин спричинює мутації:

А заснувати наукову школу;                             

Б провести експеримент;

В висунути гіпотезу;                                   

Г створити теорію.

13. Установіть відповідність між назвою елемента і його значенням в організмі людини:

1 Кальцій;

2 Нітроген;

3 Магній;

4 Калій.

А входить до складу багатьох ферментів, гемоглобіну, бере участь у біосинтезі хлорофілу, процесах дихання і фотосинтезу;

Б міститься в клітині тільки у вигляді йонів, активує ферменти білкового синтезу, обумовлює нормальний ритм серцевої діяльності, бере участь у процесах фотосинтезу;

В компонент амінокислот білків, нуклеїнових кислот, АТФ, хлорофілу, гемоглобіну, багатьох ферментів і вітамінів;

Г входить до складу клітинної стінки рослин, кісток і зубів; активує зсідання крові та скорочення м’язових волокон;

Д входить до складу молекул хлорофілу, а також кісток і зубів, активує енергетичний обмін і синтез ДНК.





Відвідайте наш новий сайт - Матеріали для Нової української школи - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити