Что такое биоэлементы в биологии 9 класс

Классификация биоэлементов (первичных и вторичных)

Существует около 70 таких элементов, которые различаются в разных пропорциях и не все присутствуют во всех живых существах (Bioelements, 2009)..

Вся материя во Вселенной происходит в виде атомов небольшого числа элементов. Во Вселенной 92 природных химических элемента.

С нашей земной точки зрения трудно представить себе формы жизни, в которых элементы водород, углерод, кислород, азот, сера и фосфор не играют доминирующей роли (ХИМИИ БИОГЕННЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ., С.Ф.).

Тот факт, что они действительно играют эту роль во всей вселенной, представляется весьма вероятным, отчасти потому, что (кроме фосфора) они являются наиболее распространенными элементами во всем космосе, а также производятся в значительных количествах между строительными блоками планет земной группы..

Кроме того, его химия особенно хорошо подходит для разработки сложных структур и функций, которые характерны для живых систем.

Поскольку Солнце и планеты образовались всего 4,6 миллиарда лет назад во вселенной, возраст которой, возможно, составляет 15 миллиардов лет, очевидно, что эти «биогенные элементы» пережили долгую и сложную химическую историю, прежде чем войти во вселенную. наземная биохимия.

В настоящее время неизвестно, сыграла ли эта предыдущая история прямую роль в происхождении жизни на Земле..

Классификация биоэлементов

В соответствии с их количеством в составе биомолекул, биоэлементы классифицируются как первичные, вторичные и микроэлементы (Rastogi, 2003).

1- Первичные биоэлементы

Эти элементы характеризуются тем, что они легкие (с низким атомным весом) и в изобилии. Основными биоэлементами являются углерод, водород, кислород, азот, фосфор и сера..

Углерод (С)

Это основной биоэлемент, который составляет биомолекулы. Он обладает способностью собираться с образованием крупных углерод-углеродных цепей с помощью одинарных, двойных или тройных связей, а также циклических структур..

Он может включать множество функциональных групп, таких как кислород, гидроксид, фосфат, амино, нитро и т. Д., Что приводит к огромному разнообразию различных молекул.

Атом углерода, вероятно, является одним из наиболее важных биоэлементов, поскольку все биомолекулы содержат углерод. Можно найти, например, липиды без фосфора или азота (например, холестерин), но нет биомолекул без углерода.

Водород (H)

Это один из компонентов молекулы воды, который необходим для жизни и является частью углеродных скелетов органических молекул..

Чем больше молекул водорода в биомолекуле, тем больше она будет уменьшаться и тем больше способность окисляться, производя больше энергии.

Например, жирные кислоты имеют больше электронов, чем углеводов, поэтому они способны производить больше энергии за счет деградации.

Кислород (O)

Это другой элемент, который составляет молекулу воды. Это очень электроотрицательный элемент, который позволяет большее производство энергии за счет аэробного дыхания.

Кроме того, полярные связи с водородом, в результате чего водорастворимые полярные радикалы.

Азот (N)

Элемент, который присутствует во всех аминокислотах. Благодаря азоту аминокислоты обладают способностью образовывать пептидную связь с образованием белков.

Этот биоэлемент также содержится в азотистых основаниях нуклеиновых кислот. Выводится организмом в виде мочевины.

Одной из первых биомолекул, которая сформировалась, была АТФ, из-за обилия азота в атмосфере Земли. Азот является частью аденозина АТФ.

фосфор (Р)

Группа в основном встречается как фосфат (ПО₄ 3- ) это часть нуклеотидов. Формируйте энергетически насыщенные ссылки, которые позволяют легко обмениваться (ATP).

Это также важно в структуре ДНК, так как она образует фосфодиэфирную связь с нуклеотидами для образования этой молекулы.

Сера (S)

Биоэлемент, который обнаруживается в основном в виде сульфгидрильной группы (-SH), являющейся частью аминокислот, таких как цистеин, в которых дисульфидные связи необходимы для создания стабильности в третичной и четвертичной структуре белков..

Он также содержится в коэнзиме А, необходимом для различных универсальных метаболических путей, таких как цикл Кребса (Llull, S.F.). Это самый тяжелый первичный биоэлемент, который существует, поскольку его атомный вес составляет 36 г / моль..

2- Вторичные биоэлементы

Эти типы элементов также присутствуют во всех живых существах, но не в тех же количествах, что и первичные элементы..

Они не соответствуют биомолекулам, но используются в градиентах клеточной концентрации, диэлектрической сигнализации нейронов и нейротрансмиттеров, стабилизируют заряженные биомолекулы, такие как АТФ, и образуют часть костной ткани..

Этими биоэлементами являются кальций (Ca), натрий (Na), калий (K), магний (Mg) и хлор (Cl). Наиболее распространенными являются натрий, калий, магний и кальций.

Кальций (Ca)

Кальций необходим для живых организмов, поскольку растениям необходим кальций для создания клеточных стенок..

Он образует часть костной ткани позвоночных в виде гидроксиапатита (Ca3 (PO4) 2) 2, Ca (OH) 2, и его фиксация связана с потреблением витамина D и солнечного света. Кальций, присутствующий в ионной форме, служит важным регулятором процессов в клеточной цитоплазме.

Кальций влияет на нервно-мышечную возбудимость мышц (наряду с ионами K, Na и Mg и участвует в сокращении мышц.) Гипокальциемия приводит к колики-тетании. Он также участвует в регуляции синтеза гликогена в почках, печени и скелетных мышцах..

Кальций уменьшает проницаемость клеточной мембраны и стенки капилляра, что приводит к его противовоспалительным, антиэкссудативным и антиаллергическим эффектам. Это также необходимо для свертывания крови.

Ионы кальция являются важными внутриклеточными мессенджерами, которые влияют на секрецию инсулина в кровообращении и секрецию ферментов пищеварения в тонкой кишке..

На реабсорбцию кальция влияют взаимоотношения кальция и фосфатов в кишечнике и присутствие холекальциферола, который регулирует активную реабсорбцию кальция и фосфора..

Обмен кальция и фосфатов регулируется гормонально паратоидным гормоном и кальцитонином. Паратоидный гормон высвобождает кальций из костей в крови.

Кальцитонин способствует отложению кальция в костях, что снижает уровень крови.

Магний (Mg)

Магний является вторичным биоэлементом, который входит в состав биомолекул, поскольку он является кофактором хлорофилла. Магний является типичным внутриклеточным катионом и является неотъемлемой частью тканей и жидкостей организма..

Он присутствует в скелете (до 70%) и в мышцах животных и в числе его функций заключается в стабилизации отрицательного заряда фосфатов молекулы АТФ.

Натрий (Na)

Это важный внеклеточный катион, он участвует в гомеостазе организма. Защищает организм от чрезмерных потерь воды через натриевые каналы и участвует в распространении нервного возбуждения.

Калий (К)

Участвует в гомеостазе организма и в распространении нервного возбуждения по калиевым каналам. Дефицит калия может привести к остановке сердца.

Хлор (Cl)

Галоген из группы VII периодической таблицы. Он присутствует в организме живых существ в основном в виде хлорид-иона, который стабилизирует положительный заряд ионов металлов (Biogenic elements, S.F.).

3- Элементы в следах

Они присутствуют в некоторых живых существах. Многие из этих микроэлементов действуют как кофакторы в ферментах.

Микроэлементами являются бор (B), бром (Br), медь (Cu), фтор (F), марганец (Mn), кремний (Si), железо (Fe), йод (I) и т. Д..

Доля биоэлементов

Существует разница в пропорции биоэлементов в организмах и в атмосфере, гидросфере или земной коре, что свидетельствует о выборе более подходящих элементов для формирования структур и выполнения специфических функций выше изобилия..

Например, углерод составляет примерно 20% от массы организмов, но его концентрация в атмосфере в виде диоксида углерода низкая. С другой стороны, азот составляет почти 80% атмосферы Земли, но только 3,3% азота составляет организм человека.

В следующей таблице показана доля некоторых биоэлементов в живых организмах по сравнению с остальной частью Земли (Bioelements, s.f.):

Таблица 1: изобилие биоэлементов во вселенной, на земле и в организме человека.

биомолекулы

Биоэлементы соединяются друг с другом и могут образовывать тысячи различных молекул. Биомолекулы участвуют в конституции клеток.

Они могут быть классифицированы на неорганические (вода и минералы) и органические (углеводы, липиды, аминокислоты и нуклеиновые кислоты).

Биомолекулы известны как структурные ашлары жизни, так как они представляют собой кирпичи или основные формы, из которых состоят более сложные молекулы..

Например, аминокислоты являются структурными ашларами белков. Аминокислотная последовательность определяет первичную структуру белка.

Молекулы, такие как липиды, образуют клеточную мембрану, а лобиомолы простые углеводы образуют сложные углеводы, такие как молекула гликогена..

Существует также случай азотистых оснований, которые, когда они связываются с углеводом или дезоксирибозой рибозы, образуют молекулы РНК и ДНК, где их последовательность будет целоваться из генетического кода..

Источник

Особенности химического состава клетки

Вопрос 1. В чем заключается сходство биологических систем и объектов неживой природы?
Основное сходство — это родство химического состава. Подавляющее большинство известных на сегодняшний день химических элементов обнаружено как в живых организмах, так и в неживой природе. Атомов, характерных только для живых систем, не существует. Однако содержание конкретных элементов в живой и неживой природе резко различается. Организмы (от бактерий до позвоночных) способны избирательно накапливать элементы, которые необходимы для жизнедеятельности.
Можно однако выделить совокупность свойств, которые присущи всем живым существам и отличают их от тел неживой природы. Для живых объектов характерна особая форма взаимодействия с окружающей средой — обмен веществ. Основу его составляют взаимосвязанные и сбалансированные процессы ассимиляции (анаболизм) и диссимиляции (катаболизм). Эти процессы направлены на обновление структур организма, а также на обеспечение различных сторон его жизнедеятельности необходимыми питательными веществами и энергией. Обязательным условием обмена веществ служит поступление извне определенных химических соединений, т. е. существование организма как открытой системы.
Интересно, что неживые объекты могут проявлять отдельные свойства, более характерные для живого. Так, кристаллы минералов способны к росту и обмену веществ с окружающей средой, а фосфор может «запасать» энергию света. Но всей совокупностью черт, присущих живому организму, не обладает ни одна неорганическая система.

Вопрос 4. Как отразится на жизнедеятельности клетки и организма недостаток какого-либо микроэлемента? Приведите примеры таких явлений.
Недостаток какого-либо микроэлемента приводит к уменьшению синтеза того органического вещества, в состав которого этот микроэлемент входит. В результате нарушаются процессы роста, обмена веществ, воспроизведения и т. п. Например, дефицит иода в пище приводит к общему падению активности организма и разрастанию щитовидной железы — эндемическому зобу. Недостаток бора вызывает отмирание верхушечных почек у растений. Основной функцией железа в организме является перенос кислорода и участие в окислительных процессах (посредством десятков окислительных ферментов). Железо входит в состав гемоглибина, миоглобина, цитохромов. Железо играет важную роль в процессах выделения энергии, в обеспечении имунных реакций организма, в метаболизме холестерина. При недостатке цинка нарушается дифференцировка клеток, выработка инсулина, всасывание витамина Е, нарушается регенерация кожных клеток. Немаловажную роль цинк играет в переработке алкоголя, поэтому недостаток его в организме вызывает предрасположенность к алкоголизму (особенно у детей и подростков). Цинк входит в состав инсулина. ряда ферментов, участвует в кроветворении.
Нехватка селена может привести к возникновению раковых заболеваний у человека и животных. По аналогии с авитаминозамитакие заболевания называют микроэлементозами.

Вопрос 5. Расскажите об ультрамикроэлементах. Каково их содержание в организме? Что известно об их роли в живых организмах?
Ультрамикроэлементы — это элементы, которые содержатся в клетке в ничтожно малых количествах (концентрация каждого не превышает одной миллионной доли процента). К ним относят уран, радий, золото, серебро, ртуть, бериллий, мышьяк и др.
Мышьяк относят к условно эссенциальным, иммунотоксичным элементам. Известно, что мышьяк с белками (цистеином, глутамином), липоевой кислотой. Мышьяк оказывает влияние на окислительные процессы в митохондриях и принимает участие во многих других важных биологических процессах, он входит в состав ферментов, защищающих мембраны наших клеток от окисления, и необходим для их нормальной работы.
В организме литий способствует высвобождению магния из клеточных «депо» и тормозит передачу нервного импульса, тем самым снижая. возбудимость нервной системы. литий также влияет на нейроэндокринные процессы, жировой и углеводный обмен.
Ванадий принимает участие в регуляции углеводного обмена и сердечно-сосудистой системы также входит в метаболизме тканей костей и зубов. Физиологическая роль большинства из ультраэлементов не установлена. Не исключено, что она вообще отсутствует, и тогда часть ультрамикроэлементов являются просто примесями живых организмов. Многие ультрамикроэлементы токсичны для человека и животных в определённых концентрациях, например, серебро, титан, мышьяк и др.

Источник

Роль микроэлементов в организме

1 — кобальт в природе; 2 — структурная формула витамина В₁₂; 3 — эритроциты здорового человека и эритроциты больного анемией

Молибден в составе ферментов участвует в фиксации азота у бактерий и обеспечивает работу устьичного аппарата у растений.

1 — молибденит (минерал, содержащий молибден); 2 — азотфиксирующие бактерии; 3 — устьичный аппарат

Медь является компонентом фермента, участвующего в синтезе меланина (пигмента кожи), влияет на рост и размножение растений, на процессы кроветворения у животных организмов.

1 — медь; 2 — частицы меланина в клетках кожи; 3 — рост и развитие растения

1 — йод; 2 — внешний вид щитовидной железы; 3 — клетки щитовидной железы, синтезирующие тироксин

Бор влияет на ростовые процессы у растений, его недостаток приводит к отмиранию верхушечных почек, цветков и завязей.

1 — бор в природе; 2 — пространственная структура бора; 3 — верхушечная почка

1 — пространственная структура инсулина; 2 — поджелудочная железа; 3 — рост и развитие животных

В организмы растений и микроорганизмов микроэлементы поступают из почвы и воды; в организмы животных и человека — с пищей, в составе природных вод и с воздухом.

Ультрамикроэлементы (лат. ultra — сверх, за пределами; греч. mikrós — малый и лат. elemėntum — первоначальное вещество) — химические элементы, содержащиеся в организмах в ничтожно малых концентрациях. К ним относят золото, бериллий, серебро и некоторые другие элементы.

Их физиологическая роль в живых организмах пока до конца не установлена.

Источник

Термины по биологии для 9 класса — список основных биологических определений и понятий

Австралопитеки — сочетали признаки, характерные для современных человекообразных обезьян и человека.

Адаптация — совокупность морфологических, физиологических, поведенческих и других наследуемых особенностей вида.

Архантропы — первые настоящие люди с человеческим строением скелета и объемом мозга 700 — 1100 см3.

Атавизмы — восстановленные у потомков признаки их отдаленных предков.

Биологический вид — репродуктивно изолированная группа популяций, в пределах которой скрещивание особей дает жизнеспособное плодовитое потомство.

Биологический прогресс — успех в борьбе за существование, ведущий к увеличению численности.

Биосфера — оболочка Земли, преобразованную жизнедеятельностью организмов.

Биоценоз — сообщество совместно обитающих популяций различных видов.

Болезнь цивилизации — заболевания, широко распространены среди населения промышленно развитых стран.

Брахиация — это быстрый способ передвижения по деревьям, свойственный только человекообразным

Вакцинация — классический и наиболее эффективный способ борьбы с вирусными инфекциями.

Вид — группа популяций, тем или иным способом изолированных от скрещения с другими видами.

Вирусы — возбудители огромного количества заболеваний.

Гаметогенез — процесс образования половых клеток.

Ген — элементарный носитель наследственной информации, представляющий собой определенный участок ДНК.

Генотип — совокупность генов, лежащих в их основе.

Географическое видообразование — результат адаптации пространственно изолированных популяций к местным условиям обитания.

Гибрид — потомок от скрещивания различных родителей, в том числе принадлежащих разным чистым линиям.

Гомеостаза — сохранения постоянства внутренней среды.

Дивергенция — известная форма эволюции, которая является следствием изменчивости потомков одних и тех же родителей.

Дифференциальное центрифугирование — в этом процессе происходит разделение смеси клеточных субъединиц по массе с помощью центробежной силы.

Дифференцировка — разделение клеток различных тканей по функциям и строению в зависимости от их положения в зародыше.

Диффузия — тепловое движение молекул в сторону уменьшения их концентрации.

ДНК — представляет собой двойной ряд нуклеотидов, «сшитых» в продольном и поперечном направлении.

Дробление — образование почти ничем не отличающихся клеток.

Естественный отбор — результат борьбы за существование.

Жизненная форма — группа организмов, имеющих сходные приспособления для обитания в одинаковой среде.

Жизнь — способ существования открытых систем, обладающих всем комплексом свойств живого.

Закон градации — все живые организмы стремятся к совершенству. Такое стремление Ламарк считал главным фактором эволюции.

Закон наследования благоприобретенных признаков — приспособительные черты, приобретенные родителями в процессе индивидуальной жизни, непосредственно наследуются их потомками.

Закон прямого влияния среды — среда изменяет организм в направлении наибольшего приспособления к ней. Например, в холодном климате увеличиваются длина и густота шерсти.

Закон упражнения органа — упражнение органа усиливает его, а неупражнение ослабляет. Так, интенсивное упражнение руки может ее усилить.

Зигота — первая клетка нового организма с диплоидным набором хромосом.

Идиоадаптация — частные приспособления, в основе которых лежит оптимизация немногих функциональных систем организма.

Иммунитет — способность защищать организм от внешних вторжений.

Клетка — единица строения, функционирования и развития любого организма.

Клеточный цикл — жизнь клетки от деления до деления (от образования до разделения на две дочерних).

Компартментализация — мембранные органеллы, которые позволяют проводить реакции при более высокой концентрации реагенов.

Конвергенция — процесс эволюции, ведущих к образованию аналогичных органов.

Консументы — потребители готовых органических веществ, представленных телами живых и мертвых организмов

Контрастное окрашивание — метод основывается на подборе реагентов для окрашивания микроскопического препарата с целью выделить определенные органеллы клетки и их структурные части.

Косвенные методы — объединяют разнообразные способы проверки гипотез о функциях клетки по изменению концентрации веществ, потребляемых и выделяемых клеткой.

Критерия вида — свойства, позволяющие систематикам установить видовую самостоятельность той или иной группы популяций.

Кроссинговер — явление перекреста хромосом во время их конъюгации в мейозе, с последующим обменом частями.

Макромолекулы — сложные химические соединения, которые производятся только живыми организмами, а вне их тела вскоре теряют основные свойства.

Мейоз (или редукционное деление) — способ деления ядра клеток, в результате которого происходит уменьшение числа хромосом.

Метод радиомечения — основан на введении в клетку радиоизотопов, движение которых улавливают приборы.

Митоз — способ деления, при котором каждая из дочерних клеток получает точную копию генетического материала родительской клетки.

Мутация — случайные изменения в структуре наследственного аппарата.

Наследственность — способность потомков воспроизводить в индивидуальном развитии свойства предков в ряду поколений.

Неоантропы — относящиеся к виду человек разумный. Лицо неоантропа отличает высокий лоб, отсутствие надглазничного валика, хорошо выраженный подбородочный выступ.

Нуклеотиды — строительный блок для больших, а часто и огромных молекул нуклеиновых кислот.

Обратная связь — процесс зависит от своего результата.

Онтогенез — процесс реализации наследственной программы, полученной от родителей.

Оптимум — наиболее благоприятное для вида сочетание условий.

Организм — очень сложная и целостная система.

Осмотическая регуляция — контроль за обменом солей и воды между межклеточной жидкостью и внешней средой.

Отрицательная обратная связь — отрицательное влияние результата на процесс.

Палеоантропы — вымерший вид людей, живший от Европы и Северной Африки до Средней Азии. По облику они были похожи на современных людей, но отличались некоторой сутулостью.

Параллелизм — процесс эволюции гомологичных органов у различных потомков общего предка, независимо ведущий к сходному результату.

Положительная обратная связь — положительное влияние результата на процесс.

Популяция — группа особей одного вида, длительно населяющая определенное пространство и воспроизводящая себя в течении большого числа поколений.

Признак — особенность, по которой можно отличить один организм от другого.

Продуценты — производители органических веществ из неорганических компонентов под воздействием энергии из внешнего источника

Прямая связь — связь между процессом нагревания-охлаждения и его результатов.

Размножение — присущее всем организмам свойство воспроизведения себе подобных, обеспечивающее непрерывность и преемственность жизни.

Расщепление — различие гибридных потомков по признакам, унаследованным от родителей.

Регенерация — яркий пример регуляции. Утрата жизненно важной части вызывает восстановительный процесс.

Регресс — противоположное биологическому прогрессу: проигрыш в борьбе за существование, ведущий к сокращению численности.

Редуценты — разрушители органических веществ до более простых, в конечном счете неорганических компонентов.

Ресурсы — факторы среды, за использование которых организмы конкурируют между собой.

Рудименты — утратившие свои функции и уменьшенные в размерах органы, представленные в развитой форме у отдаленных предков.

Саморегуляцией — способы влияния на ход процесса в зависимости от достигнутого результата.

Селекция — наука о создании сортов растений, пород животных и штаммов микроорганизмов.

Статическая устойчивость — камень устойчив к разрушению за счет прочной связи между элементами его структуры — молекулами.

Трофический уровень организма — положение организма в пищевой цепи.

Управление — регулировка системы внешними силами.

Уровни организации живого — рассмотренные нами типы структур и взаимосвязей в живом веществе.

Условия среды — факторы, которые влияют на организм, но не испытывают существенного обратного влияния с его стороны.

Факторы эволюции — изменчивость, наследственность и естественный отбор.

Фенотип — совокупность наблюдаемых признаков организма.

Ферменты — молекулы белков, работающие как биологические катализаторы, в тысячи раз увеличивающие скорость химических реакций.

Фотосинтез — основной источник жизни.

Хлорофилл — пигмент способный поглощать энергию света.

Цепь питания (трофическая цепь) — последовательность организмов, в которой каждый предыдущий служит пищей последующему.

Циология — наука о клетке

Чистая линия — наследственно однородная группа растений или животных, которая устойчиво наследует свои признаки потомкам и не дает расщепления при скрещивании.

Экологическая ниша — совокупность требований вида к экологическим факторам, или условия, необходимые для жизни данного вида.

Экологическое видообразование — результат адаптации совместно обитающих форм к различным условиям жизни путем экологической изоляции.

Экология — наука, которая изучает взаимодействие организмов, популяций, сообществ и экосистем с их живым и неживым окружением.

Экосистема — единство биотических и абиотических (вода, воздух, почва) компонентов природы.

Электронная микроскопия — позволяет регистрировать потоки электронов, которые огибают структурные элементы клетки, превращая их в световое изображение.

Электрофорез — этот метод разделяет высокомолекулярные органические соединения по скорости их прохождения через вязкую жидкость в слабом электрическом поле

Эмбриональная индукция — явление взаимной обусловленности развития соседних частей эмбриона.

Энергетический обмен — биологическое окисление органических молекул

Источник