Onze hele wereld: planten, fauna, alles om ons heen bestaat uit dezelfde micro-elementen, die in verschillende concentraties in alles en uiteraard in ons voedsel aanwezig zijn.

Elk element heeft invloed op onze gezondheid. Het gehalte aan elementen in voedingsmiddelen is zeer variabel. Een stabielere en constantere waarde is het gehalte aan elementen in het lichaam van een gezond persoon, hoewel deze ook variabiliteit (variabiliteit) kan hebben.

Voor het menselijk lichaam is de rol van ongeveer 30 chemische elementen definitief vastgesteld, zonder welke het normaal niet kan bestaan. Deze elementen worden essentieel genoemd. Daarnaast zijn er elementen die in kleine hoeveelheden de werking van het lichaam niet beïnvloeden, maar op bepaalde niveaus zijn er vergiften.

Macronutriënten- gehalte in het lichaam van meer dan één gram: fosfor, kalium, zwavel, natrium, chloor, magnesium, ijzer, fluor, zink, silicium, zirkonium - 11 elementen.

Micro-elementen- gehalte in het lichaam van meer dan één milligram: rubidium, strontium, broom, lood, niobium, koper, aluminium, cadmium, barium, boor (top tien sporenelementen), tellurium, vanadium, arseen, tin, selenium, titanium, kwik , mangaan, jodium, nikkel, goud, molybdeen, antimoon, chroom, yttrium, kobalt, cesium, germanium - 28 elementen. Elk element heeft invloed op onze gezondheid. Het gehalte aan elementen in voedingsmiddelen is zeer variabel. Een stabielere en constantere waarde is het gehalte aan elementen in het lichaam van een gezond persoon, hoewel deze ook variabiliteit (variabiliteit) kan hebben.

De aannames van sommige wetenschappers gaan verder. Ze geloven dat niet alleen alle chemische elementen aanwezig zijn in een levend organisme, maar dat elk van hen een specifieke biologische functie vervult. Het is heel goed mogelijk dat deze hypothese niet wordt bevestigd. Naarmate het onderzoek in deze richting zich echter ontwikkelt, wordt de biologische rol van een toenemend aantal chemische elementen onthuld.

Het menselijk lichaam bestaat uit 60% water, 34% organische stof en 6% anorganische stof. De belangrijkste componenten van organische stoffen zijn koolstof, waterstof, zuurstof, maar ook stikstof, fosfor en zwavel. Anorganische stoffen van het menselijk lichaam bevatten noodzakelijkerwijs 22 chemische elementen: Ca, P, O, Na, Mg, S, B, Cl, K, V, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mo, Cr, Si, Ik,F,Se.

Als een persoon bijvoorbeeld 70 kg weegt, bevat deze (in gram): calcium - 1700, kalium - 250, natrium - 70, magnesium - 42, ijzer - 5, zink - 3.

Wetenschappers zijn het erover eens dat als de massafractie van een element in het lichaam groter is dan 10-2%, het als een macro-element moet worden beschouwd. Het aandeel micro-elementen in het lichaam is 10-3-10-5%.

Er zijn een groot aantal chemische elementen, vooral zware, die vergif zijn voor levende organismen - ze hebben nadelige biologische effecten. Deze elementen omvatten: Ba, Ni, Pd, Pt, Au, Ag, Hg, Cd, Tl, Pb, As, Sb, Se.

Er zijn elementen die in relatief grote hoeveelheden giftig zijn, maar in lage concentraties een gunstige werking hebben. Arseen, een sterk gif dat het cardiovasculaire systeem verstoort en de nieren en de lever aantast, is bijvoorbeeld gunstig in kleine doses, en artsen schrijven het voor om de eetlust te verbeteren. Zuurstof, die een persoon nodig heeft om te ademen, heeft in hoge concentraties (vooral onder druk) een giftig effect. Onder de onzuiverheidselementen bevinden zich ook elementen die in kleine doses effectieve helende eigenschappen hebben. Zo werd de bacteriedodende eigenschap (die de dood van verschillende bacteriën veroorzaakt) van zilver en zijn zouten al lang geleden opgemerkt. In de geneeskunde wordt bijvoorbeeld een oplossing van colloïdaal zilver (collargol) gebruikt om etterende wonden, de blaas, voor chronische blaasontsteking en urethritis te wassen, maar ook in de vorm van oogdruppels voor etterende conjunctivitis en blennorroe. Zilvernitraatpotloden worden gebruikt om wratten en granulaties te dichtschroeien. In verdunde oplossingen (0,1-0,25%) wordt zilvernitraat gebruikt als adstringerend en antimicrobieel middel voor lotions, maar ook als oogdruppels. Wetenschappers geloven dat het cauteriserende effect van zilvernitraat verband houdt met de interactie met weefseleiwitten, wat leidt tot de vorming van eiwitzouten van zilveralbuminaten. Zilver is nog niet geclassificeerd als een essentieel element, maar het verhoogde gehalte ervan in de menselijke hersenen, endocriene klieren en lever is al experimenteel vastgesteld. Zilver komt het lichaam binnen via plantaardig voedsel, zoals komkommers en kool.

Een zeer interessante vraag gaat over de principes van de selectie van chemische elementen door de natuur voor het functioneren van levende organismen. Het lijdt geen twijfel dat de prevalentie ervan geen doorslaggevende factor is. Een gezond lichaam is zelf in staat de inhoud van individuele elementen te reguleren. Gegeven de keuze (voedsel en water) kunnen dieren instinctief bijdragen aan deze regulering. De mogelijkheden van planten in dit proces zijn beperkt.

Organische stoffen van de cel. De belangrijkste vitale verbindingen zijn eiwitten, vetten en koolhydraten. Biopolymeren.

Organische verbindingen vormen gemiddeld 20-30% van de celmassa van een levend organisme. Deze omvatten biologische polymeren, eiwitten, koolhydraten, lipiden, hormonen, nucleïnezuren en vitamines.

Biologische polymeren– organische verbindingen waaruit de cellen van levende organismen bestaan. Een polymeer is een meervoudige keten van eenvoudige stoffen - monomeren (n ÷ 10.000 - 100.000 monomeren.

De eigenschappen van biopolymeren zijn afhankelijk van de structuur van hun moleculen, van het aantal en de verscheidenheid aan monomeereenheden. Als de monomeren verschillend zijn, creëren hun herhaalde veranderingen in de keten een regelmatig polymeer.

…A – A – B – A – A – B... normaal

…A – A – B – B – A – B – A... onregelmatig

Koolhydraten

Algemene formule Сn(H 2 O)m

Koolhydraten spelen de rol van energiestoffen in het menselijk lichaam. De belangrijkste daarvan zijn sucrose, glucose, fructose en zetmeel. Ze worden snel opgenomen ("verbrand") in het lichaam. De uitzondering vormen vezels (cellulose), die vooral overvloedig aanwezig zijn in plantaardig voedsel. Het wordt praktisch niet door het lichaam opgenomen, maar is van groot belang: het fungeert als ballast en helpt de spijsvertering, waarbij het de slijmvliezen van maag en darmen mechanisch reinigt. Er zitten veel koolhydraten in aardappelen en groenten, ontbijtgranen, pasta, fruit en brood.

Voorbeeld: glucose, ribose, fructose, deoxyribose – monosachariden. Sucrose – disachariden. Zetmeel, glycogeen, cellulose - polysachariden

In de natuur zijn: in planten, fruit, pollen, groenten (knoflook, bieten), aardappelen, rijst, maïs, tarwekorrels, hout...

Hun functies:

1) energie: bij oxidatie tot CO2 en H2O komt energie vrij; overtollige energie wordt opgeslagen in lever- en spiercellen in de vorm van glycogeen;

2) constructie: in een plantencel - een sterke basis van celwanden (cellulose);

3) structureel: ze maken deel uit van de intercellulaire substantie van de huid en kraakbeenpezen;

4) herkenning door andere cellen: als gescheiden levercellen worden gemengd met niercellen, als onderdeel van celmembranen, zullen ze onafhankelijk in twee groepen worden gescheiden als gevolg van de interactie van cellen van hetzelfde type.

Lipiden (lipoïden, vetten)

Lipiden omvatten verschillende vetten, vetachtige stoffen, fosfolipiden... Ze zijn allemaal onoplosbaar in water, maar oplosbaar in chloroform, ether...

In de natuur zijn: in dierlijke en menselijke cellen in het celmembraan; tussen de cellen bevindt zich de onderhuidse vetlaag.

Functies:

1) thermische isolatie (bij walvissen, vinpotigen...);

2) reservevoedingsstof;

3) energie: bij de hydrolyse van vetten komt energie vrij;

4) structureel: sommige lipiden dienen als een integraal onderdeel van celmembranen.

Vetten dienen ook als energiebron voor het menselijk lichaam. Het lichaam slaat ze “in reserve” op en ze dienen als energiebron voor de lange termijn. Bovendien hebben vetten een lage thermische geleidbaarheid en beschermen ze het lichaam tegen onderkoeling. Het is niet verrassend dat het traditionele dieet van de noordelijke volkeren zoveel dierlijk vet bevat. Voor mensen die zware lichamelijke arbeid verrichten, is het ook het gemakkelijkst (hoewel niet altijd gezonder) om de energie die wordt verbruikt met vet voedsel te compenseren. Vetten maken deel uit van celwanden, intracellulaire formaties en zenuwweefsel. Een andere functie van vetten is het leveren van in vet oplosbare vitamines en andere biologisch actieve stoffen aan de lichaamsweefsels.

Eekhoorns

Tekening - Eiwitmolecuul

Eekhoorns– biopolymeren waarvan de monomeren aminozuren zijn.

De vorming van lineaire eiwitmoleculen vindt plaats als gevolg van reacties van aminozuren met elkaar.

Bronnen van eiwitten kunnen niet alleen dierlijke producten zijn (vlees, vis, eieren, kwark), maar ook plantaardige producten, bijvoorbeeld peulvruchten (bonen, erwten, sojabonen, pinda's, die tot 22-23% eiwitten per gewicht bevatten) , noten en champignons . Het meeste eiwit zit echter in kaas (tot 25%), vleesproducten (varkensvlees 8–15%, lamsvlees 16–17%, rundvlees 16–20%), gevogelte (21%), vis (13–21%) , eieren (13%), kwark (14%). Melk bevat 3% eiwitten en brood 7-8%. Onder de granen is boekweit de kampioen in eiwitten (13% van de eiwitten in droge granen), daarom wordt het aanbevolen voor dieetvoeding. Om "excessen" te voorkomen en tegelijkertijd de normale werking van het lichaam te garanderen, is het allereerst noodzakelijk om iemand een complete set eiwitten met voedsel te geven. Als er niet genoeg eiwitten in de voeding zitten, voelt een volwassene krachtverlies, nemen zijn prestaties af en is zijn lichaam minder bestand tegen infecties en verkoudheid. Wat kinderen betreft: als ze onvoldoende eiwitvoeding krijgen, lopen ze een grote ontwikkelingsachterstand op: kinderen groeien en eiwitten zijn het belangrijkste ‘bouwmateriaal’ van de natuur. Elke cel van een levend organisme bevat eiwitten. Menselijke spieren, huid, haar en nagels bestaan ​​voornamelijk uit eiwitten. Bovendien vormen eiwitten de basis van het leven; ze nemen deel aan de stofwisseling en zorgen voor de reproductie van levende organismen.

Structuur:

primaire structuur– lineair, met afwisselende aminozuren;

secundair– in de vorm van een spiraal met zwakke bindingen tussen de windingen (waterstof);

tertiair– een spiraal opgerold tot een bal;

quaternair– bij het combineren van meerdere ketens die verschillen in hun primaire structuur.

Functies:

1) constructie: eiwitten zijn een essentieel onderdeel van alle cellulaire structuren;

2) structureel: eiwitten vormen in combinatie met DNA het lichaam van chromosomen, en met RNA – het lichaam van ribosomen;

3) enzymatisch: chemische katalysator. reacties worden uitgevoerd door elk enzym - een eiwit, maar een heel specifiek eiwit;

4) transport: overdracht van O 2 en hormonen in het lichaam van dieren en mensen;

5) regulerend: eiwitten kunnen een regulerende functie vervullen als ze hormonen zijn. Insuline (een hormoon dat de werking van de alvleesklier ondersteunt) activeert bijvoorbeeld de opname van glucosemoleculen door cellen en de afbraak of opslag ervan in de cel. Bij gebrek aan insuline hoopt glucose zich op in het bloed, waardoor diabetes ontstaat;

6) beschermend: wanneer vreemde lichamen het lichaam binnenkomen, worden beschermende eiwitten geproduceerd - antilichamen die zich aan vreemde lichamen binden, hun vitale activiteit combineren en onderdrukken. Dit weerstandsmechanisme van het lichaam wordt immuniteit genoemd;

7) energie: bij gebrek aan koolhydraten en vetten kunnen aminozuurmoleculen worden geoxideerd.

Het concept van "leven". De belangrijkste tekenen van levende wezens: voeding, ademhaling, uitscheiding, prikkelbaarheid, mobiliteit, voortplanting, groei en ontwikkeling.

Biologie– de wetenschap van de oorsprong en ontwikkeling van levende wezens, hun structuur, organisatievormen en werkwijzen. Momenteel zijn er meer dan 50 wetenschappen binnen het complex van biologische kennis, waaronder: plantkunde, zoölogie, anatomie, morfologie, biofysica, biochemie, ecologie, enz. Deze diversiteit aan wetenschappelijke disciplines wordt verklaard door de complexiteit van het studieobject - levende materie.

Vanuit dit gezichtspunt is het vooral belangrijk om te begrijpen welke criteria ten grondslag liggen aan de verdeling van materie in levend en niet-levend.

In de klassieke biologie concurreerden twee tegengestelde posities, waarbij de essentie van levende wezens op fundamenteel verschillende manieren werd uitgelegd: reductionisme en vitalisme.

Supporters reductionisme geloofde dat alle levensprocessen van organismen kunnen worden teruggebracht tot een reeks bepaalde chemische reacties. Termijn "reductionisme" komt van het Latijnse woord redactie - teruggaan, terugkeren. Ideeën van biologisch reductionisme baseerde zich op de ideeën van het vulgaire mechanistische materialisme, dat het meest wijdverspreid raakte in de filosofie van de 17e en 18e eeuw. Het mechanistisch materialisme verklaarde alle processen die in de natuur plaatsvinden vanuit het gezichtspunt van de wetten van de klassieke mechanica. Aanpassing van de mechanistische materialistische positie aan biologische cognitie leidde tot de vorming van biologische reductionisme. Vanuit het standpunt van de moderne natuurwetenschappen kan een reductionistische verklaring niet als bevredigend worden beschouwd, omdat deze de essentie van levende wezens ontkracht. Het meest verspreid reductionisme ontvangen in de 18e eeuw.

Het tegenovergestelde van reductionisme is dat wel vitalisme, waarvan de aanhangers de specificiteit van levende organismen verklaren door de aanwezigheid van een speciale vitale kracht daarin. Termijn "vitalisme" komt van het Latijnse woord vita - leven. De filosofische basis van het vitalisme is idealisme. Vitalisme verklaarde de bijzonderheden en mechanismen van het functioneren van levende wezens niet, en reduceerde alle verschillen tussen het organische en het anorganische tot de werking van een mysterieuze en onbekende ‘vitale kracht’.

De moderne biologie beschouwt de belangrijkste eigenschappen van levende wezens als:

1) onafhankelijk metabolisme,

2) prikkelbaarheid,

4) vermogen om zich voort te planten,

5) mobiliteit,

6) aanpassingsvermogen aan de omgeving

Op basis van het geheel van deze eigenschappen verschillen levende dingen van niet-levende dingen. Biologische systemen- Dit zijn holistische open systemen die voortdurend materie, energie en informatie uitwisselen met de omgeving en in staat zijn tot zelforganisatie. Levende systemen reageren actief op veranderingen in het milieu en passen zich aan nieuwe omstandigheden aan. Bepaalde eigenschappen van levende wezens kunnen ook inherent zijn aan anorganische systemen, maar geen van de anorganische systemen bezit het geheel van de genoemde eigenschappen.

Er zijn bijvoorbeeld overgangsvormen die de eigenschappen van levend en niet-levend combineren virussen. Woord "virus" afgeleid van het Latijnse virus - gif. Virussen werden in 1892 ontdekt door de Russische wetenschapper D. Ivanovsky. Enerzijds bestaan ​​ze uit eiwitten en nucleïnezuren en zijn ze in staat tot zelfreproductie, d.w.z. hebben tekenen van levende organismen, maar aan de andere kant vertonen ze buiten een vreemd organisme of cel geen tekenen van levende wezens - ze hebben geen eigen metabolisme, reageren niet op prikkels en zijn niet in staat tot groei en voortplanting .

Alle levende wezens op aarde hebben dezelfde biochemische samenstelling: 20 aminozuren, 5 stikstofbasen, glucose, vetten. De moderne organische chemie kent meer dan 100 aminozuren. Blijkbaar is zo’n klein aantal verbindingen waaruit alle levende wezens bestaan ​​het resultaat van selectie die plaatsvond in het stadium van de prebiologische evolutie. Eiwitten waaruit levende systemen bestaan, zijn hoogmoleculaire organische verbindingen. In elk eiwit is de volgorde van de aminozuren altijd hetzelfde. De meeste eiwitten fungeren als enzymen: katalysatoren voor chemische reacties die plaatsvinden in levende systemen.

Een belangrijke prestatie van de klassieke biologie was de creatie van de theorie van de cellulaire structuur van levende organismen. In het complex van moderne biologische kennis is er een aparte discipline die zich bezighoudt met de studie van cellen: cytologie.

Het concept ‘cel’ werd in 1665 in wetenschappelijk gebruik geïntroduceerd door de Engelse botanicus R. Hooke. Toen hij de media van gedroogde kurk onderzocht, ontdekte hij veel cellen, of kamers, die hij cellen noemde. Er gingen echter twee eeuwen voorbij vanaf het moment van deze ontdekking tot de creatie van de celtheorie.

In 1837 stelde de Duitse botanicus M. Schleiden een theorie voor over de vorming van plantencellen. Volgens Schleiden speelt de celkern een belangrijke rol bij de reproductie en ontwikkeling van cellen, waarvan het bestaan ​​in 1831 werd vastgesteld door R. Brown.

In 1839 creëerde de landgenoot van M. Schleiden, anatoom T. Schwann, gebaseerd op experimentele gegevens en theoretische conclusies, een cellulaire theorie van de structuur van levende organismen. De creatie van de celtheorie halverwege de 19e eeuw was een belangrijke stap in de ontwikkeling van de biologie als een onafhankelijke wetenschappelijke discipline.

Basisprincipes van celtheorie

1. Een cel is een elementaire biologische eenheid, de structurele en functionele basis van alle levende wezens.

2. De cel voert een onafhankelijk metabolisme uit, is in staat tot deling en zelfregulatie.

3. De vorming van nieuwe cellen uit niet-cellulair materiaal is alleen mogelijk door middel van celdeling.

De cellulaire theorie van de structuur van levende organismen is een overtuigend argument geworden ten gunste van het idee van de eenheid van de oorsprong van het leven op aarde en heeft een aanzienlijke invloed gehad op de vorming van het moderne wetenschappelijke beeld van de wereld.

Een beetje chemie

Van de 92 chemische elementen die momenteel bij de wetenschap bekend zijn, worden 81 elementen in het menselijk lichaam aangetroffen. Onder hen zijn 4 belangrijkste: C (koolstof), H (waterstof), O (zuurstof), N (stikstof), evenals 8 macro- en 69 micro-elementen.

Macronutriënten

Macronutriënten- dit zijn stoffen waarvan het gehalte meer dan 0,005% van het lichaamsgewicht bedraagt. Dit Ca (calcium), Cl (chloor), F (fluor). K (kalium), Mg (magnesium), Na (natrium), P (fosfor) en S (zwavel). Ze maken deel uit van de belangrijkste weefsels: botten, bloed, spieren. Samen vormen de hoofd- en macro-elementen 99% van het lichaamsgewicht van een persoon.

Micro-elementen

Micro-elementen- dit zijn stoffen waarvan het gehalte voor elk afzonderlijk element niet hoger is dan 0,005%, en hun concentratie in weefsels niet hoger is dan 0,000001%. Micro-elementen zijn ook erg belangrijk voor het normale leven.

Een speciale subgroep van micro-elementen is dat wel ultramicro-elementen, die in uiterst kleine hoeveelheden in het lichaam aanwezig zijn, zijn goud, uranium, kwik, enz.

70-80% van het menselijk lichaam bestaat uit water, de rest bestaat uit organische en minerale stoffen.

Organische stof

Organische stof kan worden gevormd (of kunstmatig worden gesynthetiseerd) uit mineralen. Het hoofdbestanddeel van alle organische stoffen is koolstof(de studie van de structuur, chemische eigenschappen, productiemethoden en praktisch gebruik van verschillende koolstofverbindingen is het onderwerp van de organische chemie). Koolstof is het enige chemische element dat in staat is een groot aantal verschillende verbindingen te vormen (het aantal van deze verbindingen is groter dan 10 miljoen!). Het zit in eiwitten, vetten en koolhydraten, die de voedingswaarde van ons voedsel bepalen; maakt deel uit van alle dierlijke organismen en planten.

Naast koolstof bevatten organische verbindingen vaak zuurstof, stikstof, Soms - fosfor, zwavel en andere elementen, maar veel van deze verbindingen hebben anorganische eigenschappen. Er is geen scherpe grens tussen organische en anorganische stoffen. Voornaamst tekenen van organische verbindingen koolwaterstoffen hebben verschillende koolstof-waterstofverbindingen en hun derivaten. Moleculen van organische stoffen bevatten koolwaterstoffragmenten.

Een speciale wetenschap houdt zich bezig met de studie van verschillende soorten organische verbindingen die voorkomen in levende organismen, hun structuur en eigenschappen - biochemie.

Afhankelijk van hun structuur zijn organische verbindingen onderverdeeld in eenvoudige - aminozuren, suikers en vetzuren, meer complexe - pigmenten, evenals vitamines en co-enzymen (niet-eiwitcomponenten van enzymen), en de meest complexe - eekhoorns En nucleïnezuren.

De eigenschappen van organische stoffen worden niet alleen bepaald door de structuur van hun moleculen, maar ook door het aantal en de aard van hun interacties met naburige moleculen, evenals door hun onderlinge ruimtelijke ordening. Deze factoren komen het duidelijkst tot uiting in de verschillen in de eigenschappen van stoffen die zich in verschillende ruimtes bevinden staten van aggregatie.

Het proces van transformatie van stoffen, vergezeld van een verandering in hun samenstelling en (of) structuur, wordt genoemd chemische reactie. De essentie van dit proces is het verbreken van chemische bindingen in de uitgangsstoffen en de vorming van nieuwe bindingen in de reactieproducten. De reactie wordt als voltooid beschouwd als de materiaalsamenstelling van het reactiemengsel niet meer verandert.

Reacties van organische verbindingen (organische reacties) gehoorzamen aan de algemene wetten van chemische reacties. Hun verloop is echter vaak complexer dan in het geval van de interactie van anorganische verbindingen. Daarom wordt in de organische chemie veel aandacht besteed aan de studie van reactiemechanismen.

Mineralen

Mineralen in het menselijk lichaam minder dan organische, maar ze zijn ook van vitaal belang. Dergelijke stoffen omvatten ijzer, jodium, koper, zink, kobalt, chroom, molybdeen, nikkel, vanadium, selenium, silicium, lithium enz. Ondanks de kleine behoefte in kwantitatieve termen beïnvloeden ze kwalitatief de activiteit en snelheid van alle biochemische processen. Zonder hen zijn normale vertering van voedsel en synthese van hormonen onmogelijk. Bij een tekort aan deze stoffen in het menselijk lichaam ontstaan ​​specifieke aandoeningen, die tot karakteristieke ziekten leiden. Micro-elementen zijn vooral belangrijk voor kinderen tijdens de periode van intensieve groei van botten, spieren en inwendige organen. Met de leeftijd neemt de behoefte van een persoon aan mineralen enigszins af.

Elke dag heeft een persoon interactie met een groot aantal objecten. Ze zijn gemaakt van verschillende materialen en hebben hun eigen structuur en samenstelling. Alles wat een persoon omringt, kan worden onderverdeeld in organisch en anorganisch. In het artikel zullen we kijken naar wat dergelijke stoffen zijn en voorbeelden geven. Ook gaan we bepalen welke anorganische stoffen er in de biologie voorkomen.

Beschrijving

Anorganische stoffen zijn stoffen die geen koolstof bevatten. Ze zijn het tegenovergestelde van biologisch. Deze groep omvat ook verschillende koolstofhoudende verbindingen, bijvoorbeeld:

• cyaniden;
• koolstofoxiden;
• carbonaten;
• carbiden en andere.

• water;
• verschillende zuren (zoutzuur, salpeterzuur, zwavelzuur);
• zout;
• ammoniak;
• kooldioxide;
• metalen en niet-metalen.

De anorganische groep onderscheidt zich door de afwezigheid van een koolstofskelet, wat kenmerkend is voor organische stoffen. Volgens hun samenstelling zijn ze meestal verdeeld in eenvoudig en complex. Eenvoudige stoffen vormen een kleine groep. In totaal zijn het er ongeveer 400.

Eenvoudige anorganische verbindingen: metalen

Metalen zijn eenvoudige atomen die zijn gebaseerd op een metaalbinding. Deze elementen hebben karakteristieke metaaleigenschappen: thermische geleidbaarheid, elektrische geleidbaarheid, ductiliteit, glans en andere. In totaal zijn er 96 elementen in deze groep. Deze omvatten:

• alkalimetalen: lithium, natrium, kalium;
• aardalkalimetalen: magnesium, strontium, calcium;
• koper, zilver, goud;
• lichte metalen: aluminium, tin, lood;
• halfmetalen: polonium, moscovium, nihonium;
• lanthaniden en lanthaan: scandium, yttrium;
• actiniden en actinium: uranium, neptunium, plutonium.

Metalen komen in de natuur vooral voor in de vorm van ertsen en verbindingen. Om puur metaal zonder onzuiverheden te verkrijgen, wordt het gezuiverd. Indien nodig is het mogelijk om legerings- of andere bewerkingen uit te voeren. Dit wordt gedaan door een speciale wetenschap: metallurgie. Het is verdeeld in zwart en gekleurd.

Eenvoudige anorganische verbindingen: niet-metalen

Niet-metalen zijn chemische elementen die geen metallische eigenschappen hebben. Voorbeelden van anorganische stoffen:

• water;
• stikstof;
• zwavel;
• zuurstof en anderen.

Niet-metalen worden gekenmerkt door een groot aantal elektronen per atoom. Dit bepaalt bepaalde eigenschappen: het vermogen om extra elektronen te hechten neemt toe en er ontstaat een hogere oxidatieve activiteit.

In de natuur kun je niet-metalen in vrije staat vinden: zuurstof, chloor, maar ook vaste vormen: jodium, fosfor, silicium, selenium.

Sommige niet-metalen hebben een onderscheidende eigenschap: allotropie. Dat wil zeggen, ze kunnen in verschillende modificaties en vormen bestaan. Bijvoorbeeld:

• gasvormige zuurstof heeft modificaties: zuurstof en ozon;
• vaste koolstof kan in de volgende vormen voorkomen: diamant, grafiet, glasachtige koolstof en andere.

Complexe anorganische verbindingen

Deze groep stoffen is talrijker. Complexe verbindingen onderscheiden zich door de aanwezigheid van verschillende chemische elementen in de stof.

Laten we complexe anorganische stoffen eens nader bekijken. Voorbeelden en hun classificatie worden hieronder in het artikel weergegeven.

1. Oxiden zijn verbindingen waarin zuurstof een van de elementen is. De groep bestaat uit:

• niet-zoutvormend (bijvoorbeeld stikstof);
• zoutvormende oxiden (bijvoorbeeld natriumoxide, zinkoxide).

2. Zuren zijn stoffen die waterstofionen en zure resten bevatten. Bijvoorbeeld stikstofwaterstofsulfide.

3. Hydroxiden zijn verbindingen die de -OH-groep bevatten. Classificatie:

• basen - oplosbare en onoplosbare alkaliën - koperhydroxide, natriumhydroxide;
• zuurstofhoudende zuren - diwaterstoftrioxocarbonaat, waterstoftrioxonitraat;
• amfoteer - chroomhydroxide, koperhydroxide.

4. Zouten zijn stoffen die metaalionen en zure resten bevatten. Classificatie:

• medium: natriumchloride, ijzersulfide;
• zuur: natriumbicarbonaat, hydrosulfaten;
• hoofdbestanddeel: dihydroxochroomnitraat, hydroxochroomnitraat;
• complex: natriumtetrahydroxyzincaat, kaliumtetrachloorplatinaat;
• dubbel: kaliumaluin;
• gemengd: kaliumaluminiumsulfaat, kaliumkoperchloride.

5. Binaire verbindingen zijn stoffen die uit twee chemische elementen bestaan:

• zuurstofvrije zuren;
• zuurstofvrije zouten en andere.

Anorganische verbindingen die koolstof bevatten

Dergelijke stoffen behoren traditioneel tot de groep van anorganische stoffen. Voorbeelden van stoffen:

• Carbonaten - esters en zouten van koolzuur - calciet, dolomiet.
• Carbiden zijn verbindingen van niet-metalen en metalen met koolstof - berylliumcarbide, calciumcarbide.
• Cyaniden - zouten van blauwzuur - natriumcyanide.
• Koolstofoxiden zijn een binaire verbinding van koolstof en zuurstof: koolmonoxide en kooldioxide.
• Cyanaten zijn derivaten van cyaanzuur - fulminezuur, isocyaanzuur.
• Carbonylmetalen - een complex van metaal en koolmonoxide - nikkelcarbonyl.

Alle beschouwde stoffen verschillen in hun individuele chemische en fysische eigenschappen. In algemene termen kunnen de onderscheidende kenmerken van elke klasse anorganische stoffen worden geïdentificeerd:

1. Eenvoudige metalen:

• hoge thermische en elektrische geleidbaarheid;
• metaalachtige glans;
• gebrek aan transparantie;
• sterkte en ductiliteit;
• bij kamertemperatuur behouden ze hun hardheid en vorm (behalve kwik).

2. Eenvoudige niet-metalen:

• eenvoudige niet-metalen kunnen zich in gasvormige toestand bevinden: waterstof, zuurstof, chloor;
• broom komt voor in vloeibare toestand;
• vaste niet-metalen hebben een niet-moleculaire toestand en kunnen kristallen vormen: diamant, silicium, grafiet.

3. Complexe stoffen:

• oxiden: reageren met water, zuren en zuuroxiden;
• zuren: reageren met water en alkaliën;
• amfotere oxiden: kunnen reageren met zure oxiden en basen;
• hydroxiden: oplosbaar in water, hebben een breed scala aan smeltpunten en kunnen van kleur veranderen bij interactie met alkaliën.

De cel van elk levend organisme bestaat uit vele componenten. Sommigen van hen zijn anorganische verbindingen:

• Water. De hoeveelheid water in een cel varieert bijvoorbeeld van 65 tot 95%. Het is noodzakelijk voor de implementatie van chemische reacties, de beweging van componenten en het proces van thermoregulatie. Het is ook water dat het volume van de cel en de mate van elasticiteit bepaalt.
• Minerale zouten. Ze kunnen zowel in opgeloste als onopgeloste vorm in het lichaam aanwezig zijn. Een belangrijke rol in cellulaire processen wordt gespeeld door kationen: kalium, natrium, calcium, magnesium - en anionen: chloor, bicarbonaten, superfosfaat. Mineralen zijn nodig om het osmotische evenwicht te behouden, biochemische en fysische processen te reguleren, zenuwimpulsen te vormen, de bloedstolling op peil te houden en vele andere reacties.

Niet alleen de anorganische stoffen van de cel zijn belangrijk voor het in stand houden van het leven. Organische componenten bezetten 20-30% van het volume.

Classificatie:

• eenvoudige organische stoffen: glucose, aminozuren, vetzuren;
• complexe organische stoffen: eiwitten, nucleïnezuren, lipiden, polysachariden.

Organische componenten zijn nodig om de beschermende, energetische functie van de cel uit te voeren; ze dienen als energiebron voor cellulaire activiteit en slaan voedingsstoffen op, voeren eiwitsynthese uit en dragen erfelijke informatie over.

Het artikel onderzocht de essentie en voorbeelden van anorganische stoffen, hun rol in de samenstelling van de cel. We kunnen zeggen dat het bestaan ​​van levende organismen onmogelijk zou zijn zonder groepen organische en anorganische verbindingen. Ze zijn belangrijk op elk gebied van het menselijk leven, maar ook in het bestaan ​​van elk organisme.

Invoering

Ik heb een nogal complex onderwerp gekozen, omdat het vele wetenschappen combineert, waarvan de studie erg belangrijk is in de wereld: biologie, ecologie, scheikunde, enz. Mijn onderwerp is belangrijk in de scheikunde- en biologiecursussen op school. De mens is een zeer complex levend organisme, maar het bestuderen ervan leek mij heel interessant. Ik geloof dat ieder mens moet weten waaruit hij bestaat.

Doel: in meer detail de chemische elementen bestuderen waaruit de mens bestaat en hun interactie in het lichaam.

Om dit doel te bereiken zijn de volgende zaken vastgelegd: taken:

• 1) Bestudeer de elementaire samenstelling van levende organismen;
• 2) Identificeer de hoofdgroepen van chemische elementen: micro- en macro-elementen;
• 3) Bepaal welke chemische elementen verantwoordelijk zijn voor groei, spierfunctie, zenuwstelsel, enz.;
• 4) Voer laboratoriumexperimenten uit die de aanwezigheid van koolstof, stikstof en ijzer in het menselijk lichaam bevestigen.

Methoden en technieken: analyse van wetenschappelijke literatuur, vergelijkende analyse, synthese, classificatie en generalisatie van geselecteerd materiaal; observatiemethode, experiment (fysisch en chemisch).

Chemische elementen in het menselijk lichaam

Alle levende organismen op aarde, inclusief de mens, staan ​​in nauw contact met het milieu. Voedsel en drinkwater dragen bij aan de opname van bijna alle chemische elementen in het lichaam. Ze worden elke dag in het lichaam gebracht en weer verwijderd. Analyses hebben aangetoond dat het aantal individuele chemische elementen en hun verhouding in het gezonde lichaam van verschillende mensen ongeveer hetzelfde is.

Veel wetenschappers geloven dat niet alleen alle chemische elementen aanwezig zijn in een levend organisme, maar dat elk van hen een specifieke biologische functie vervult. De rol van ongeveer 30 chemische elementen is op betrouwbare wijze vastgesteld, zonder welke het menselijk lichaam niet normaal kan bestaan. Deze elementen worden essentieel genoemd. Het menselijk lichaam bestaat uit 60% water, 34% organische en 6% anorganische stoffen.

Het lichaam van een persoon met een gewicht van 70 kg bestaat uit:

Koolstof - 12,6 kg Chloor - 200 gram

Zuurstof - 45,5 kg Fosfor - 0,7 kg

Waterstof-7 kg Zwavel-175 gram

Stikstof - 2,1 kg IJzer - 5 gram

Calcium - 1,4 kg Fluor - 100 gram

Natrium-150 gram Silicium-3 gram

Kalium - 100 gram Jodium - 0,1 gram

Magnesium-200 gram Arseen-0,0005 gram

4 pijlers van het leven

Koolstof, zuurstof, stikstof en waterstof zijn de vier chemische elementen die scheikundigen de ‘walvissen van de chemie’ noemen, en die tegelijkertijd de basiselementen van het leven zijn. Niet alleen levende eiwitten, maar de hele natuur om ons heen en in ons is opgebouwd uit de moleculen van deze vier elementen.

Op zichzelf is koolstof een dode steen. Stikstof is, net als zuurstof, een vrij gas. Stikstof is nergens aan gebonden. Waterstof gecombineerd met zuurstof vormt water en samen creëren ze het heelal.

In hun eenvoudige verbindingen zijn ze water op aarde, wolken in de atmosfeer en lucht. In complexere verbindingen zijn dit koolhydraten, zouten, zuren, alkaliën, alcoholen, suikers, vetten en eiwitten. Ze worden nog complexer en bereiken het hoogste stadium van ontwikkeling: ze creëren leven.

Koolstof - de basis van het leven.

Alle organische stoffen waaruit levende organismen zijn opgebouwd, verschillen van anorganische stoffen doordat ze gebaseerd zijn op het chemische element koolstof. Organische stoffen bevatten ook andere elementen: waterstof, zuurstof, stikstof, zwavel en fosfor. Maar ze clusteren allemaal rond koolstof, het belangrijkste centrale element.

Academicus Fersman noemde het de basis van het leven, omdat zonder koolstof leven onmogelijk is. Er is geen ander chemisch element met zulke unieke eigenschappen als koolstof.

Dit betekent echter niet dat koolstof het grootste deel van de levende materie uitmaakt. In elk organisme zit slechts 10% koolstof, 80% water, en de resterende tien procent is afkomstig van andere chemische elementen waaruit het lichaam bestaat.

Een karakteristiek kenmerk van koolstof in organische verbindingen is het onbeperkte vermogen om verschillende elementen in verschillende combinaties tot atomaire groepen te binden.

Het menselijk en dierlijk lichaam bestaat uit organische en anorganische stoffen, wat wordt bepaald door de vorm waarin vloeistoffen en voedselproducten door hen worden geconsumeerd en opgenomen.

Organische en anorganische stoffen hebben gemeenschappelijke en verschillende eigenschappen. Anorganische stoffen lossen op in water en worden door planten opgenomen. In planten veranderen anorganische stoffen van toestand en veranderen ze in organisch materiaal. Dit is hetzelfde chemische element, maar de bindingen ervan veranderen nadat het vanuit de vloeistof de plantencel binnenkomt, d.w.z. in de structuur van plantaardig materiaal. Organische stoffen die via plantaardig voedsel het menselijk en dierlijk lichaam binnendringen, zijn identiek aan de chemische elementen van levende materie. Door het lichaam opgenomen uit plantaardig voedsel, behouden chemische elementen de natuurlijke eigenschappen van levende materie, d.w.z. organische staat.

Een levend organisme kan stoffen opnemen uit de lucht, vloeistoffen, plantaardig en dierlijk voedsel. Met lucht en water ontvangt een levend organisme voornamelijk anorganische stoffen, die onderdeel kunnen worden van de cellen van een levend organisme als ze er niet tijdig uit worden verwijderd. Anorganische stoffen zijn afwezig in zuiver regenwater, in gedestilleerd water en in vers bereide sappen van bessen, fruit en groenten. Bij het bewaren van de sappen van bessen, fruit en groenten verliezen chemische elementen hun organische toestand en veranderen ze in anorganische stoffen. Alleen een plant heeft het vermogen om chemische elementen lange tijd in organische staat vast te houden, namelijk tot volledige rijpheid.

Anorganische verbindingen.

1.Water, zijn eigenschappen en belang voor biologische processen.

Water is een universeel oplosmiddel. Het heeft een hoge warmtecapaciteit en tegelijkertijd een hoge thermische geleidbaarheid voor vloeistoffen. Deze eigenschappen maken water tot een ideale vloeistof om de thermische balans van het lichaam te behouden.

Vanwege de polariteit van de moleculen werkt water als structuurstabilisator.

Water is een bron van zuurstof en waterstof, het is het belangrijkste medium waar biochemische en chemische reacties plaatsvinden, het belangrijkste reagens en product van biochemische reacties.

Water wordt gekenmerkt door volledige transparantie in het zichtbare deel van het spectrum, wat belangrijk is voor het proces van fotosynthese en transpiratie.

Water comprimeert vrijwel niet, wat erg belangrijk is voor het vormgeven van organen, het creëren van turgor en het verzekeren van een bepaalde positie van organen en lichaamsdelen in de ruimte.

Dankzij water zijn osmotische reacties in levende cellen mogelijk.

Water is het belangrijkste transportmiddel van stoffen in het lichaam (bloedcirculatie, stijgende en dalende stromen van oplossingen door het lichaam van de plant, enz.).

Mineralen.

Moderne methoden voor chemische analyse hebben 80 elementen van het periodiek systeem in de samenstelling van levende organismen onthuld. Op basis van hun kwantitatieve samenstelling zijn ze onderverdeeld in drie hoofdgroepen.

Macro-elementen vormen het grootste deel van organische en anorganische verbindingen, hun concentratie varieert van 60% tot 0,001% van het lichaamsgewicht (zuurstof, waterstof, koolstof, stikstof, zwavel, magnesium, kalium, natrium, ijzer, enz.).

Micro-elementen zijn voornamelijk ionen van zware metalen. Bevat in organismen in een hoeveelheid van 0,001% - 0,000001% (mangaan, boor, koper, molybdeen, zink, jodium, broom).

De concentratie ultramicro-elementen bedraagt ​​niet meer dan 0,000001%. Hun fysiologische rol in organismen is nog niet volledig opgehelderd. Deze groep omvat uranium, radium, goud, kwik, cesium, selenium en vele andere zeldzame elementen.

Het grootste deel van de weefsels van levende organismen die de aarde bewonen, bestaat uit organogene elementen: zuurstof, koolstof, waterstof en stikstof, waaruit voornamelijk organische verbindingen zijn opgebouwd - eiwitten, vetten, koolhydraten.

Rol en functie van individuele elementen.

Stikstof in autotrofe planten is het initiële product van het stikstof- en eiwitmetabolisme. Stikstofatomen maken deel uit van vele andere niet-eiwitachtige, maar belangrijke verbindingen: pigmenten (chlorofyl, hemoglobine), nucleïnezuren, vitamines.

Fosfor maakt deel uit van veel vitale verbindingen. Fosfor maakt deel uit van AMP, ADP, ATP, nucleotiden, gefosforyleerde sacchariden en sommige enzymen. Veel organismen bevatten fosfor in minerale vorm (oplosbare celsapfosfaten, botweefselfosfaten).

Nadat de organismen afsterven, worden fosforverbindingen gemineraliseerd. Dankzij wortelafscheidingen en de activiteit van bodembacteriën worden fosfaten opgelost, waardoor fosfor kan worden opgenomen door plantaardige en vervolgens dierlijke organismen.

Zwavel is betrokken bij de opbouw van zwavelhoudende aminozuren (cystine, cysteïne) en maakt deel uit van vitamine B1 en sommige enzymen. Zwavel en zijn verbindingen zijn vooral belangrijk voor chemosynthetische bacteriën. Zwavelverbindingen worden in de lever gevormd als producten van de desinfectie van giftige stoffen.

Kalium wordt alleen in de vorm van ionen in cellen aangetroffen. Dankzij kalium heeft het cytoplasma bepaalde colloïdale eigenschappen; kalium activeert enzymen van de eiwitsynthese, bepaalt het normale ritme van hartactiviteit, neemt deel aan het genereren van bio-elektrische potentiëlen en aan de processen van fotosynthese.

Natrium (in ionische vorm) vormt een aanzienlijk deel van de mineralen in het bloed en speelt daarom een ​​belangrijke rol bij het reguleren van de waterstofwisseling van het lichaam. Natriumionen dragen bij aan de polarisatie van het celmembraan; het normale ritme van de hartactiviteit hangt af van de aanwezigheid in het voedingsmedium van de benodigde hoeveelheid natrium-, kalium- en calciumzouten.

Calcium in zijn ionische toestand is een antagonist van kalium. Het maakt deel uit van membraanstructuren en lijmt, in de vorm van zouten van pectinestoffen, plantencellen aan elkaar. In plantencellen wordt het vaak aangetroffen in de vorm van eenvoudige, naaldvormige of gesmolten kristallen van calciumoxalaat.

Magnesium zit in een bepaalde verhouding met calcium in de cellen. Het maakt deel uit van het chlorofylmolecuul en activeert het energiemetabolisme en de DNA-synthese.

IJzer is een integraal onderdeel van het hemoglobinemolecuul. Het is betrokken bij de biosynthese van chlorofyl, dus als er een tekort aan ijzer in de bodem is, ontwikkelen planten chlorose. De belangrijkste rol van ijzer is deelname aan de processen van ademhaling en fotosynthese door elektronen over te dragen als onderdeel van oxidatieve enzymen - catalase, ferredoxine. Een bepaalde voorraad ijzer in het lichaam van dieren en mensen wordt opgeslagen in het ijzerhoudende eiwit ferritine, dat zich in de lever en de milt bevindt.

Koper wordt aangetroffen in dieren en planten, waar het een belangrijke rol speelt. Koper maakt deel uit van sommige enzymen (oxidasen). Het belang van koper voor de processen van hematopoëse, de synthese van hemoglobine en cytochromen is vastgesteld.

Elke dag komt 2 mg koper via voedsel het menselijk lichaam binnen. In planten maakt koper deel uit van veel enzymen die deelnemen aan de donkere reacties van fotosynthese en andere biosyntheses. Dieren met een tekort aan koper ervaren bloedarmoede, verlies van eetlust en hartziekten.

Mangaan is een micro-element waarvan onvoldoende hoeveelheden chlorose in planten veroorzaken. Mangaan speelt ook een grote rol in de processen van nitraatreductie in planten.

Zink maakt deel uit van sommige enzymen die de afbraak van koolzuur activeren.

Borium beïnvloedt groeiprocessen, vooral van plantaardige organismen. Bij afwezigheid van dit micro-element in de bodem sterven geleidende weefsels, bloemen en eierstokken af ​​in planten.

Recentelijk worden micro-elementen op grote schaal gebruikt bij de productie van gewassen (behandeling van zaad vóór het zaaien) en in de veehouderij (toevoegingen voor voer met micro-elementen).

Andere anorganische componenten van de cel worden meestal aangetroffen in de vorm van zouten, in oplossing gedissocieerd in ionen, of in onopgeloste toestand (fosforzouten van botweefsel, kalk- of siliciumschillen van sponzen, koralen, diatomeeën, enz.).

2. Essentiële basisverbindingen: eiwitten, koolhydraten, vetten, vitamines.

Koolhydraten (sachariden). De moleculen van deze stoffen zijn opgebouwd uit slechts drie elementen: koolstof, zuurstof en waterstof. Koolstoffen zijn de belangrijkste energiebron voor levende organismen. Bovendien voorzien ze organismen van verbindingen die later worden gebruikt voor de synthese van andere verbindingen.

De meest bekende en wijdverspreide koolhydraten zijn mono- en disachariden opgelost in water. Ze kristalliseren en smaken zoet.

Monosachariden (monosen) zijn verbindingen die niet kunnen worden gehydrolyseerd. Sacchariden kunnen polymeriseren om verbindingen met een hoger molecuulgewicht te vormen: di-, tri- en polysachariden.

Oligosachariden. De moleculen van deze verbindingen zijn opgebouwd uit 2 tot 4 moleculen monosachariden. Deze verbindingen kunnen ook kristalliseren, zijn gemakkelijk oplosbaar in water, smaken zoet en hebben een constant molecuulgewicht. Voorbeelden van oligosachariden zijn de disachariden sucrose, maltose, lactose, stachyose tetrasacharide, enz.

Polysachariden (polyosen) zijn in water onoplosbare verbindingen (vormen een colloïdale oplossing) die geen zoete smaak hebben. Net als de vorige groep koolhydraten kunnen ze worden gehydrolyseerd (arabanen, xylanen, zetmeel, glycogeen). De belangrijkste functie van deze verbindingen is het binden, aan elkaar lijmen van bindweefselcellen en het beschermen van cellen tegen ongunstige factoren.

Lipiden zijn een groep verbindingen die in alle levende cellen voorkomen; De structurele eenheden van lipidemoleculen kunnen eenvoudige koolwaterstofketens zijn of residuen van complexe cyclische moleculen.

Afhankelijk van hun chemische aard worden lipiden onderverdeeld in vetten en lipoiden.

Vetten (triglyceriden, neutrale vetten) vormen de hoofdgroep van lipiden. Het zijn esters van de driewaardige alcohol glycerol en vetzuren of een mengsel van vrije vetzuren en triglyceriden.

Vrije vetzuren worden ook aangetroffen in levende cellen: palmitinezuur, stearinezuur, ricinezuur.

Lipoïden zijn vetachtige stoffen. Ze zijn van groot belang omdat ze vanwege hun structuur duidelijk georiënteerde moleculaire lagen vormen, en de geordende rangschikking van hydrofiele en hydrofobe uiteinden van moleculen is van primair belang voor de vorming van membraanstructuren met selectieve permeabiliteit.

Vitaminen hebben een hoge fysiologische activiteit en een complexe en gevarieerde chemische structuur. Ze zijn noodzakelijk voor de normale groei en ontwikkeling van het lichaam. Vitaminen reguleren de oxidatie van koolhydraten, organische zuren en aminozuren, waarvan sommige deel uitmaken van NAD en NADP.

De biosynthese van vitamines is vooral kenmerkend voor groene planten. In dierlijke organismen worden alleen vitamine D en E onafhankelijk gesynthetiseerd. Vitaminen zijn verdeeld in twee groepen: in water oplosbaar (C, B1, B2, foliumzuur, B5, B12, B6, PP) en in vet oplosbaar (A, D, PP). E, K).

http://schools.keldysh.ru/