Презентация "Биологическая роль металлов"

Биологическая роль металлов и неметаллов в жизнедеятельности живых организмов

Подготовил ученик 10 «Г» класса

Рахимжанов Нурлан

Роль металлов в жизнедеятельности живых организмов

• В организме человека находятся 81 химический элемент из 92,  встречающихся в  природе.
• Организм человека состоит на 60% из воды, 34% приходится на органические вещества и 6% - на неорганические.

• Человеческий организм - сложная химическая лаборатория. Трудно себе представить, но ежедневно наше самочувствие,  настроение и даже аппетит могут зависеть от минеральных веществ. Без них бесполезными оказываются витамины, невозможны синтез и распад белков, жиров и углеводов.    Например, если вес человека составляет 70 кг, то в нем содержится (в граммах): кальция - 1700, калия - 250, натрия - 70, магния - 42, железа - 5, цинка - 3.    Очевидно, что металлы необходимы клеткам тела человека для нормальной жизнедеятельности. Как избыток, так и недостаток металлов оказывает отрицательное влияние на организм, а некоторые металлы могут оказывать на него токсичное действие.

Fe

• Железо входит в состав гемоглобина, является кофактором каталозы – фермента разрушающего пероксид водорода и оберегающего клетки от его повреждающего действия.
• При недостатке железа нарушается азотистый, жировой и жировой обмен, развивается анемия.
• У растений заболевание хлороз – обесцвечивание листьев. Ежедневная потребность железа около 12 мг.

Са

• Кальций потребность для взрослых 0,8 -1 г, для детей 0,6 -0,9 г в сутки.
• Кальций основной компонент костей. Ионы кальция передают возбуждение на мышечное волокно, вызывая ее сокращение, увеличивает силу сердечных сокращений, повышает фагоцитарную функцию лейкоцитов, активизирует защитную функцию белков, кальций влияет на проходимость сосудов – без этого элемента жиры, липиды и холестерин осели бы на стенках сосудов и закупорили бы их. Он способствует выведению из организма тяжелых металлов. Ионы кальция обеспечивают постоянство осмотического давления крови. Он способствует свертыванию крови при ранениях. В растениях он играет большую роль в работе устьиц. Обмен кальция и его поступления в кость регулируется витамином Д.

Са

• При недостатке кальция происходит вымывание его из костей, образуются камни в костях. Никотин, кофеин, алкоголь являются одним из причин недостатка кальция, т.к. способствуют его интенсивному выведению мочой.
• Недостаток в кальции вызывает увеличение свертываемости крови, уменьшению усвояемости цинка, клетками костной ткани, появление остеоартрита, катаракты, артериального давления.

K, Na

• Калий участвует в формировании костной ткани, участвует в поддержании нормальной проницаемости наружных мембран, для образования ряда ферментов, для поддержания сердечного ритма, участвует в работе нервной ткани. В человеческом организме до 0,25 г. Суточная потребность 2-5 г.
• Натрий . Суточная потребность 0,1 -3,3 г. Натрий входит внутренний и внешний слой мембраны клетки для возникновения электрического мембранного биопотенциала.
• При недостатке натрия возникают колики, судороги, нарушения кровообращения, слабость снижение давления, может быть обморок.

Zn

• В небольших количествах входит Mn, Co, Ni, Cn, Zn, AL, Cv, Ux потребность колеблется от 300 мг до 0,2 мг в сутки.
• Цинк входит в состав ферментов. Содержание его в человеческом теле 2-3 г. Используется для приготовления глазных капель, кожных мазей.

Mn, Co

• Марганец . Содержание его в человеческом теле 12-20 мг. Недостаток его сказывается на рост длинных костей, на мышечный тонус, на образование хрящевой ткани.
• Кобальт . Содержание 4-10 мг. Он участвует в синтезе мышечных белков, нервных волокон, на усвоение кальция и фосфора, способствует включению иона железа в молекулу гемоглобина. Способствует углеводному обмену.

Ni, Cu

• Никель . Содержание 14 мг. В небольших количествах активирует пищеварительные ферменты. Много его в табачном дыме. В больших количествах он притупляет работу пищеварительных ферментов, влияет на зрение (кератины, керато-коньюктивиты). Влияет на работу кроветворительных органов.
• Медь участвует в фотосинтезе, участвует в усвоении азота. Содержание меди 80 мг. Участвует в тканевом дыхании, влияет на образование миелина, оказывает влияние на метаболизм витаминов В 1 , С, Ф, а также усвоение йода. Входит в состав некоторых ферментов. Роль алюминия достаточно не изучена. Известно, что в организме человека больше всего в легких (5,19 мг), в костях (0,5 мг), в головном мозге (0,25 мг), в почках (0,1 мг), в крови (0,06 мг).

Тяжелые металлы

• Тяжелые металлы способны соединятся белком довольно прочно, нарушать тем самым работу ферментов.
• Hg  – энергично соединяется с группами HS  – сосредотачивается в почках нарушает их работу – отеки.
• Кадмий – задерживается в почках, печени, поджелудочной железе и щитовидной, нарушая тем самым их работу.
• Свинец – вызывает сильнейшее отравление, поражение десен, заболевание почек, нервной системы.
• Талий – поражение десен, выпадение волос, нарушается работа желудочно-кишечного тракта, нервной системы, почки.
• Хром – в основном через органы дыхания ПДК – 0,0001мг/л. Соединяется с белками содержащими железо, белками печени, костного мозга, легких, вызывая рак легких и различные аллергии.

Роль неметаллов в жизнедеятельности живых организмов

• Живые организмы предпочитают соединения тех элементов, которые способны образовывать достаточно прочные, но в то же время лабильные связи. Именно поэтому органогеном №1 является углерод. Водород и кислород – гораздо менее лабильные атомы, но они образуют устойчивую и уникальную среду существования для соединений остальных элементов – воду – и обеспечивают протекание и кислотно-основных, и окислительно-восстановительных процессов.

Кислород

• Кислород – это элемент, обеспечивающий жизнь на Земле. В атмосфере находится около 20,8% кислорода. Без кислорода невозможны многочисленные и чрезвычайно важные жизненные процессы, в особенности дыхание. В живых организмах кислород расходуется на окисление различных веществ, причем главный процесс – реакция кислорода с атомами водорода с образованием воды, в результате которой выделяется значительное количество энергии.

Углерод

• Углерод по своему содержанию в организме (21%) и значению для живых организмов – один из важнейших органогенов. Простейшие соединения углерода, например, свободный углерод в виде сажи и его оксид СО, токсичны для человека. Длительный контакт с сажей или угольной пылью вызывает рак кожи. Мельчайшая пыль угля вызывает изменение структуры легких, а значит, нарушает их функции. Углекислый газ СО2 присутствует в биосфере как продукт продуктов дыхания и окисления.

Водород

• Водород присутствует в природе в виде воды и многочисленных органических соединений. Вода – главная среда жизнедеятельности организма. Вода обладает высокой удельной теплоемкостью и, вследствие медленного теплообмена с окружающей средой, обеспечивает поддержание постоянной температуры тела. В водной среде за счет буферных систем (карбонатной, фосфатной и гемоглобиновой) поддерживается кислотно-основной баланс организма.

Азот

• Азот присутствует в живых организмах в виде разнообразных органических соединений: аминокислот, пептидов, пуриновых оснований и др., а также в виде свободного N2, поступающего с вдыхаемым воздухом. Молекулы NO способны проникать в клетки стенок кровеносных сосудов и регулировать кровоток; кроме того, NO контролирует секрецию инсулина, почечную фильтрацию, и др. Вдыхание паров аммиака NH3 в больших количествах вредно, так как аммиак создает сильнощелочную среду на поверхности слизистых оболочек гортани и легких, что вызывает их раздражение и отек.

Галогены

• Галогены Из галогенов важнейшим биоэлементом является хлор (0,1% по массе).
• Хлор находится преимущественно во внеклеточной жидкости. Хлорид-ионы принимают участие в формировании буферной системы крови, регулируют осмотическое давление в водно-солевом обмене, способствуют отложению гликогена в печени, поддерживают высокую кислотность в желудке . Недостаток йода вызывает заболевание гипотиреоз, при котором разрастается эндемический зоб. Ионы F- присутствуют в организме в костной и зубной тканях в виде фторапатита.