Makronährstoffe

  • Hypoglykämie

Biologisch bedeutsame Elemente (im Gegensatz zu biologisch inerten Elementen) sind chemische Elemente, die für den menschlichen oder tierischen Körper erforderlich sind, um eine normale Lebensaktivität sicherzustellen. Sie werden in Makronährstoffe (deren Gehalt in lebenden Organismen mehr als 0,001% beträgt) und Spurenelemente (Gehalt weniger als 0,001%) unterteilt.

Der Inhalt

Verwendung des Begriffs "Mineral" in Bezug auf biologisch signifikante Elemente

Mikro- und Makronährstoffe (außer Sauerstoff, Wasserstoff, Kohlenstoff und Stickstoff) gelangen beim Essen in der Regel in den Körper. Für ihre Bezeichnung in englischer Sprache gibt es einen Begriff Mineralien.

Ende des zwanzigsten Jahrhunderts begannen russische Hersteller einiger Arzneimittel und Nahrungsergänzungsmittel, den Begriff Mineral für Makro- und Mikroelemente zu verwenden, indem sie das englischsprachige Mineralien für die Ernährung aufspürten. Aus wissenschaftlicher Sicht ist eine solche Verwendung des Begriffs "Mineral" nicht korrekt: In Russisch sollte das Wort Mineral nur verwendet werden, um einen geologischen natürlichen Körper mit einer kristallinen Struktur zu bezeichnen. Hersteller jedoch so genannte. „Biologische Zusatzstoffe“, möglicherweise zu Werbezwecken, begannen ihre Produkte als Vitamin-Mineral-Komplexe zu bezeichnen.

Makronährstoffe

Diese Elemente bilden das Fleisch lebender Organismen. Die empfohlene tägliche Aufnahme von Makronährstoffen beträgt mehr als 200 mg. Makronährstoffe gelangen in der Regel mit Nahrung in den menschlichen Körper.

Nährstoffelemente

Diese Makronährstoffe werden biogene (organogene) Elemente oder Makronährstoffe (englischer Makronährstoff) genannt. Organische Substanzen wie Proteine, Fette, Kohlenhydrate, Enzyme, Vitamine und Hormone werden überwiegend aus Makronährstoffen aufgebaut. Für die Bezeichnung von Makronährstoffen wird manchmal das Akronym CHNOPS verwendet, das aus den Bezeichnungen der entsprechenden chemischen Elemente im Periodensystem besteht.

Andere Makronährstoffe

Empfohlene Tagesdosis> 200 mg:

Spurenelemente

Der Begriff "Mikroelemente" war in der Mitte des 20. Jahrhunderts in der medizinischen, biologischen und agrarwissenschaftlichen Literatur besonders beliebt. Insbesondere für Agronomen wurde deutlich, dass selbst eine ausreichende Anzahl von „Makroelementen“ in Düngemitteln (der Trinität-NPK - Stickstoff, Phosphor, Kalium) die normale Entwicklung von Pflanzen nicht gewährleistet.

Spurenelemente werden Elemente genannt, deren Inhalt im Körper klein ist, sie sind jedoch an biochemischen Prozessen beteiligt und für lebende Organismen notwendig. Die empfohlene tägliche Aufnahme von Mikronährstoffen für Menschen beträgt weniger als 200 mg. Vor kurzem haben Hersteller von Nahrungsergänzungsmitteln den Begriff "Mikronährstoff" verwendet, der aus europäischen Sprachen entlehnt wurde (englischer Mikronährstoff). Unter Mikronährstoffen kombinieren Spurenelemente, Vitamine und einige Makronährstoffe (Kalium, Kalzium, Magnesium, Natrium).

Die Aufrechterhaltung der Konstanz der inneren Umgebung (Homöostase) des Körpers beinhaltet in erster Linie die Aufrechterhaltung des qualitativen und quantitativen Gehalts an Mineralstoffen im Gewebe der Organe auf physiologischer Ebene.

Grundlegende Spurenelemente

Nach modernen Daten gelten mehr als 30 Mikroelemente als essentiell für die Vitalaktivität von Pflanzen, Tieren und Menschen. Darunter (in alphabetischer Reihenfolge):

Je niedriger die Konzentration der Verbindungen im Körper ist, desto schwieriger ist es, die biologische Rolle des Elements zu bestimmen und die Verbindungen zu identifizieren, an deren Bildung es beteiligt ist. Zu den zweifellos wichtigen gehören Vanadium, Silizium usw.

Kompatibilität

Bei der Assimilation von Vitaminen, Mikroelementen und Makroelementen durch den Körper ist ein Antagonismus (negative Wechselwirkung) oder ein Synergismus (positive Wechselwirkung) zwischen verschiedenen Komponenten möglich.

Mangel an Spurenelementen im Körper

Die Hauptgründe für den Mangel an Mineralien:

  • Unsachgemäße Ernährung oder monotone Ernährung, schlechtes Trinkwasser.
  • Geologische Merkmale der verschiedenen Regionen der Erde sind endemische (ungünstige) Gebiete.
  • Großer Mineralienverlust durch Blutung, Morbus Crohn, Colitis ulcerosa.
  • Die Verwendung bestimmter Medikamente, die Spurenelemente binden oder zum Verlust führen.

Siehe auch

Hinweise

Links

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Sehen Sie sich an, was "Makroelemente" in anderen Wörterbüchern sind:

MASCHINENELEMENTE - chemische Elemente oder deren Verbindungen, die von Organismen in relativ großen Mengen verwendet werden: Sauerstoff, Wasserstoff, Kohlenstoff, Stickstoff, Eisen, Phosphor, Kalium, Kalzium, Schwefel, Magnesium, Natrium, Chlor usw. Makroelemente sind am Aufbau des... beteiligt

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Makronährstoffe - makroelement Status Tsritis chemija apibrėžtis Cheminiai elementai, reianna gaviesiems organizmams. atitikmenys: angl. Makroelemente; Makronährstoffe Rus. Makronährstoffe... Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

Makronährstoffe - makroelementai statusas terminų aiškinamasis žodynas

MACRO ELEMENTS - (aus dem Griechischen. Makrós - groß, lang und lat. Elementum - die ursprüngliche Substanz), der veraltete Name der chemischen Elemente, die den Großteil der lebenden Materie ausmachen (99,4%). M. umfasst: Sauerstoff, Kohlenstoff, Wasserstoff, Stickstoff, Kalzium,...... Enzyklopädisches Wörterbuch für Veterinärmedizin

MAKROELEMENTE - Chemische Elemente, die von Pflanzen in großen Mengen aufgenommen werden, deren Gehalt in Werten ausgedrückt wird, die von zehn bis hundertstel Prozent reichen. Neben Organogenen (C, O, H, N) umfasst die Gruppe von M. Si, K, Ca, Mg, Na, Fe, P, S, Al... Wörterbuch botanischer Ausdrücke

Makroelemente - chemische Elemente, die von Pflanzen in großen Mengen aufgenommen werden, von n. 10 bis n. 10 2 Gewicht. % Die wichtigsten M. sind N, P, K, Ca, Mg, Si, Fe, S... Erklärendes Wörterbuch der Bodenkunde

Makroelemente - - die in der Nahrung enthaltenen Elemente, deren täglicher Bedarf in nicht weniger als Zehntel Gramm gemessen wird, sind beispielsweise in der Struktur von Zellen und organischen Verbindungen enthalten. Natrium, Kalium, Kalzium, Magnesium, Phosphor usw. Glossar der Begriffe zur Physiologie von Nutztieren

Lebensmittelmakronährstoffe - chemische Bestandteile in Lebensmittelprodukten, deren täglicher Bedarf zum Beispiel nicht weniger als Zehntel Gramm beträgt. Natrium, Kalium, Kalzium, Magnesium, Phosphor... Großes medizinisches Wörterbuch

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1. In welcher Gruppe gehören alle Elemente zu Makroelementen? Elemente nachverfolgen?

a) Eisen, Schwefel, Kobalt; b) Phosphor, Magnesium, Stickstoff; c) Natrium, Sauerstoff, Jod; g) Fluor, Kupfer, Mangan.

Makroelemente umfassen: b) Phosphor, Magnesium und Stickstoff.

Spurenelemente umfassen: d) Fluor, Kupfer, Mangan.

2. Welche chemischen Elemente werden Makronährstoffe genannt? Listen Sie sie auf. Welchen Wert haben Makronährstoffe in lebenden Organismen?

Makronährstoffe sind chemische Elemente, deren Gehalt in lebenden Organismen mehr als 0,01 Gew.-% beträgt. Makroelemente sind Sauerstoff (O), Kohlenstoff (C), Wasserstoff (H), Stickstoff (N), Calcium (Ca), Phosphor (P), Kalium (K), Schwefel (S), Chlor (Cl), Natrium (Na) ) und Magnesium (Mg). Für Pflanzen ist Makronährstoff auch Silizium (Si).

Kohlenstoff, Sauerstoff, Wasserstoff und Stickstoff - die Hauptbestandteile der organischen Verbindungen lebender Organismen. Darüber hinaus sind Sauerstoff und Wasserstoff Teil von Wasser, dessen Massenanteil in lebenden Organismen im Durchschnitt 60-75% beträgt. Molekularer Sauerstoff (O2) wird von den meisten lebenden Organismen zur Zellatmung verwendet, wobei der Körper die notwendige Energie benötigt. Schwefel ist ein Bestandteil von Proteinen und einigen Aminosäuren, Phosphor ist Bestandteil organischer Verbindungen (z. B. DNA, RNA, ATP), Komponenten des Knochengewebes und Zahnschmelz. Chlor ist Teil der Salzsäure des Magensaftes von Mensch und Tier.

Kalium und Natrium sind an der Erzeugung bioelektrischer Potentiale beteiligt und gewährleisten die Aufrechterhaltung des normalen Rhythmus der Herzaktivität bei Mensch und Tier. Kalium ist auch an der Photosynthese beteiligt. Calcium und Magnesium sind Teil des Knochengewebes, des Zahnschmelzes. Außerdem ist Calcium für die Blutgerinnung und Muskelkontraktion notwendig, es ist Teil der Zellwand der Pflanze und Magnesium ist Teil von Chlorophyll und einer Reihe von Enzymen.

3. Welche Elemente werden als Spurenelemente bezeichnet? Beispiele geben. Welche Rolle spielen Spurenelemente für die Vitalaktivität von Organismen?

Spurenelemente werden wichtige chemische Elemente genannt, deren Massenanteil in lebenden Organismen 0,01% oder weniger beträgt. Diese Gruppe umfasst Eisen (Fe), Zink (Zn), Kupfer (Cu), Fluor (F), Jod (I), Mangan (Mn), Cobalt (Co), Molybdän (Mo) und einige andere Elemente.

Eisen ist Teil von Hämoglobin, Myoglobin und vielen Enzymen. Es ist an den Prozessen der Zellatmung und der Photosynthese beteiligt. Kupfer ist Teil von Hämocyaninen (respiratorische Pigmente des Blutes und der Hämolymphe einiger Invertebraten) und ist an den Prozessen der Zellatmung, der Photosynthese und der Hämoglobinsynthese beteiligt. Zink ist Teil des Hormons Insulin, einige Enzyme sind an der Synthese von Phytohormonen beteiligt. Fluorid ist Bestandteil des Zahnschmelzes und des Knochengewebes, Jod gehört zu den Hormonen der Schilddrüse (Triiodthyronin und Thyroxin). Mangan ist Teil einer Reihe von Enzymen oder erhöht deren Aktivität, ist an der Bildung von Knochen beteiligt, bei der Photosynthese. Kobalt ist für Blutbildungsprozesse notwendig, es ist ein Teil von Vitamin B12. Molybdän ist an der Bindung von molekularem Stickstoff beteiligt (N2) Knötchenbakterien.

4. Stellen Sie eine Übereinstimmung zwischen dem chemischen Element und seiner biologischen Funktion her:

1) Calcium

2) Magnesium

3) Kobalt

4) Jod

5) Zink

6) Kupfer

a) an der Synthese von Pflanzenhormonen beteiligt ist, ist Teil Insulin.

b) gehört zu den Schilddrüsenhormonen.

c) ist eine Komponente von Chlorophyll.

g) ist Teil der Hämocyanine einiger Invertebraten.

e) notwendig für Muskelkontraktion und Blutgerinnung.

e) ist Teil von Vitamin B12.

1 - d (Kalzium ist für Muskelkontraktion und Blutgerinnung notwendig);

2 - in (Magnesium ist eine Komponente von Chlorophyll);

3 - e (Kobalt ist Teil von Vitamin B12);

4-b (Jod ist Teil der Schilddrüsenhormone);

5 - a (Zink ist an der Synthese von Pflanzenhormonen beteiligt, ist Teil von Insulin);

6 - g (Kupfer ist Teil der Hämocyanine einiger Invertebraten).

5. Erläutern Sie anhand des Materials zur biologischen Rolle von Makro- und Mikroelementen und den Erkenntnissen, die bei der Untersuchung des menschlichen Körpers in der 9. Klasse erworben wurden, die Folgen eines Mangels an bestimmten chemischen Elementen im menschlichen Körper.

Bei einem Mangel an Kalzium verschlechtert sich beispielsweise der Zustand der Zähne und der Zahnverfall, eine erhöhte Neigung der Knochen zur Verformung und zum Bruch tritt auf, es treten Krämpfe auf und die Blutgerinnung nimmt ab. Ein Mangel an Kalium führt zu Schläfrigkeit, Depression, Muskelschwäche und Herzrhythmusstörungen. Bei Eisenmangel wird eine Abnahme des Hämoglobinspiegels beobachtet, es kommt zu Anämie (Anämie). Bei unzureichender Jodzufuhr wird die Synthese von Triiodthyronin und Thyroxin (Schilddrüsenhormonen) gestört, es kann zu einer Vergrößerung der Schilddrüse in Form von Kropf kommen, es kommt zu einer schnellen Ermüdung, einer Verschlechterung des Gedächtnisses, einer Abnahme der Aufmerksamkeit, usw. Bei Kindern kann dies zu einem längeren Mangel an Jod führen körperliche und geistige Entwicklung. Bei Kobaltmangel nimmt die Anzahl der Erythrozyten im Blut ab. Fluor-Mangel kann zur Zerstörung und zum Verlust von Zähnen sowie zu Zahnfleischschäden führen.

6. Die Tabelle zeigt den Gehalt der wichtigsten chemischen Elemente in der Erdkruste (in Gew.-%). Vergleichen Sie die Zusammensetzung der Kruste und der lebenden Organismen. Was zeichnet die elementare Zusammensetzung lebender Organismen aus? Welche Tatsachen lassen eine Schlussfolgerung über die Einheit der belebten und unbelebten Natur zu?

Die Antwort

Von einem Experten bestätigt

Die Antwort ist gegeben

Americanka

die chemischen Elemente, deren Gehalt im Körper mehr als 0,005% des Körpergewichts beträgt. Dies sind Wasserstoff, Kohlenstoff, Sauerstoff, Stickstoff, Natrium, Magnesium, Phosphor, Schwefel, Chlor, Kalium, Calcium.

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Makronährstoffe

Makronährstoffe sind chemische Elemente, die Pflanzen in großen Mengen aufnehmen. Der Gehalt solcher Substanzen in Pflanzen variiert von Hundertstel Prozent bis zu einigen Dutzend Prozent.

Inhalt:

Artikel

Makroelemente sind direkt am Aufbau organischer und anorganischer Verbindungen der Anlage beteiligt und machen den Großteil ihrer Trockensubstanz aus. Die meisten von ihnen sind in den Zellen durch Ionen vertreten.

Makronährstoffe und ihre Verbindungen sind Wirkstoffe verschiedener Mineraldünger. Je nach Art und Form werden sie als Hauptdünger und Dünger eingesetzt. Makroelemente umfassen: Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff, Phosphor, Kalium, Kalzium, Magnesium, Schwefel und einige andere, jedoch sind die Hauptelemente der Pflanzenernährung Stickstoff, Phosphor und Kalium.

Der Körper eines Erwachsenen enthält etwa 4 g Eisen, 100 g Natrium, 140 g Kalium, 700 g Phosphor und 1 kg Calcium. Trotz dieser unterschiedlichen Zahlen liegt die Schlussfolgerung auf der Hand: Die unter dem Namen "Makro-Elemente" zusammengefassten Substanzen sind für unsere Existenz unerlässlich. [8] Auch andere Organismen brauchen sie: Prokaryoten, Pflanzen, Tiere.

Befürworter einer Evolutionstheorie behaupten, dass der Bedarf an Makronährstoffen von den Bedingungen bestimmt wird, unter denen das Leben auf der Erde entstand. Wenn das Land aus festem Gestein bestand, war die Atmosphäre mit Kohlendioxid, Stickstoff, Methan und Wasserdampf gesättigt, und anstelle von Regen fielen Säurelösungen auf den Boden, und zwar waren Makroelemente die einzige Matrix, auf deren Grundlage die ersten organischen Substanzen und primitiven Lebensformen erscheinen konnten. Deshalb, auch jetzt, Milliarden Jahre später, besteht nach wie vor das gesamte Leben auf unserem Planeten nach dem Bedarf, die internen Ressourcen von Magnesium, Schwefel, Stickstoff und anderen wichtigen Elementen, die die physische Struktur biologischer Objekte bilden, zu aktualisieren.

Physikalische und chemische Eigenschaften

Makroelemente unterscheiden sich sowohl in den chemischen als auch in den physikalischen Eigenschaften. Unter ihnen sind Metalle (Kalium, Kalzium, Magnesium und andere) und Nichtmetalle (Phosphor, Schwefel, Stickstoff und andere).

Einige physikalische und chemische Eigenschaften von Makronährstoffen laut Daten: [2]

Makro-Element

Physikalischer Zustand unter normalen Bedingungen

Silberweißes Metall

festes weißes Metall

Silberweißes Metall

zerbrechliche gelbe Kristalle

Silbermetall

Der Gehalt an Makronährstoffen in der Natur

Makroelemente sind überall in der Natur zu finden: im Boden, in Felsen, Pflanzen, lebenden Organismen. Einige von ihnen, wie Stickstoff, Sauerstoff und Kohlenstoff, sind wesentliche Bestandteile der Erdatmosphäre.

Symptome eines Mangels an bestimmten Nährstoffen in Kulturpflanzen nach den Daten: [6]

Element

Häufige Symptome

Sensible Kulturen

Ändern der grünen Farbe der Blätter in hellgrün, gelblich und braun,

Blattgröße nimmt ab,

Die Blätter sind schmal und liegen in einem spitzen Winkel zum Stängel.

Die Anzahl der Früchte (Samen, Körner) nimmt stark ab

Weiß und Blumenkohl,

Verdrehen der Kanten der Blattspreite

Lila Farbe

Randbrand der Blätter,

Bleaching der apikalen Knospe

Bleaching junger Blätter

Die Spitzen der Blätter sind nach unten gebogen.

Die Ränder der Blätter sind verdreht

Weiß und Blumenkohl,

Weiß und Blumenkohl,

Die Änderung der Intensität der grünen Farbe der Blätter,

Niedriger Proteingehalt

Die Blattfarbe ändert sich in weiß.

  • In den Gewässern von Flüssen, Ozeanen, Lithosphäre und Atmosphäre ist ein stickstoffgebundener Zustand vorhanden. Der größte Teil des Stickstoffs in der Atmosphäre ist im freien Zustand enthalten. Ohne Stickstoff ist die Bildung von Proteinmolekülen nicht möglich. [2]
  • Phosphor wird leicht oxidiert und kommt in diesem Zusammenhang in der Natur nicht in reiner Form vor. In Verbindungen findet man jedoch fast überall. Es ist ein wichtiger Bestandteil von pflanzlichen und tierischen Proteinen. [2]
  • Kalium liegt im Boden in Form von Salzen vor. In Pflanzen wird es hauptsächlich in den Stängeln abgelagert. [2]
  • Magnesium ist allgegenwärtig. In massiven Gesteinen ist es in Form von Aluminaten enthalten. Der Boden enthält Sulfate, Carbonate und Chloride, aber Silikate überwiegen. In Form von im Meerwasser enthaltenem Ion. [1]
  • Kalzium ist eines der häufigsten Elemente in der Natur. Ihre Ablagerungen können in Form von Kreide, Kalkstein, Marmor gefunden werden. In pflanzlichen Organismen in Form von Phosphaten, Sulfaten, Carbonaten gefunden. [4]
  • Die Serav-Natur ist sehr weit verbreitet: sowohl im freien Zustand als auch in Form verschiedener Verbindungen. Es kommt sowohl in Gesteinen als auch in lebenden Organismen vor. [1]
  • Eisen ist eines der häufigsten Metalle der Erde, aber im freien Zustand wird es nur in Meteoriten gefunden. In Mineralien terrestrischen Ursprungs ist Eisen in Sulfiden, Oxiden, Silikaten und vielen anderen Verbindungen enthalten. [2]

Rolle in der Anlage

Biochemische Funktionen

Ein hoher Ertrag jeder landwirtschaftlichen Kultur ist nur unter der Bedingung einer vollen und ausreichenden Ernährung möglich. Pflanzen brauchen neben Licht, Wärme und Wasser auch Nährstoffe. Die Zusammensetzung der Pflanzenorganismen umfasst mehr als 70 chemische Elemente, von denen 16 unbedingt Organogene (Kohlenstoff, Wasserstoff, Stickstoff, Sauerstoff), Aschenspurenelemente (Phosphor, Kalium, Calcium, Magnesium, Schwefel) sowie Eisen und Mangan enthalten.

Jedes Element erfüllt seine Funktionen in Anlagen und es ist absolut unmöglich, ein Element durch ein anderes zu ersetzen.

Von der Atmosphäre

  • Kohlenstoff wird aus der Luft von den Blättern der Pflanzen und ein wenig von den Wurzeln des Bodens in Form von Kohlendioxid (CO2). Es ist die Grundlage für die Zusammensetzung aller organischen Verbindungen: Fette, Proteine, Kohlenhydrate und andere.
  • Wasserstoff wird in der Zusammensetzung von Wasser verbraucht, es ist äußerst wichtig für die Synthese organischer Substanzen.
  • Sauerstoff wird von den Blättern aus der Luft, von den Wurzeln aus dem Boden aufgenommen und auch von anderen Verbindungen freigesetzt. Es ist sowohl für die Atmung als auch für die Synthese organischer Verbindungen notwendig. [7]

Nächste in der Wichtigkeit

  • Stickstoff ist ein wesentliches Element für die Pflanzenentwicklung, nämlich die Bildung von Eiweißstoffen. Sein Gehalt an Proteinen variiert zwischen 15 und 19%. Es ist Teil des Chlorophylls und somit an der Photosynthese beteiligt. Stickstoff findet sich in Enzymen - Katalysatoren verschiedener Prozesse in Organismen. [7]
  • Phosphor ist in der Zusammensetzung von Zellkernen, Enzymen, Phytin, Vitaminen und anderen ebenso wichtigen Verbindungen enthalten. Beteiligt sich an den Umwandlungsprozessen von Kohlenhydraten und stickstoffhaltigen Substanzen. In Pflanzen ist es sowohl in organischer als auch in mineralischer Form enthalten. Mineralische Verbindungen - Salze der Orthophosphorsäure - werden bei der Synthese von Kohlenhydraten verwendet. Pflanzen verwenden organische Phosphorverbindungen (Hexophosphate, Phosphatide, Nukleoproteine, Zuckerphosphate, Phytin). [7]
  • Kalium spielt eine wichtige Rolle im Protein- und Kohlenhydratstoffwechsel und verstärkt die Wirkung der Verwendung von Stickstoff aus Ammoniak. Die Ernährung mit Kalium ist ein wichtiger Faktor bei der Entwicklung einzelner Pflanzenorgane. Dieses Element begünstigt die Ansammlung von Zucker im Zellsaft, wodurch die Widerstandsfähigkeit der Pflanzen gegen nachteilige natürliche Faktoren im Winter erhöht wird, zur Entwicklung von Gefäßbündeln beiträgt und die Zellen dicker wird. [7]

Die folgenden Makronährstoffe

  • Schwefel ist ein Bestandteil von Aminosäuren - Cystein und Methionin - spielt sowohl beim Proteinstoffwechsel als auch bei Redoxprozessen eine wichtige Rolle. Ein positiver Effekt auf die Bildung von Chlorophyll trägt zur Bildung von Knötchen an der Wurzel von Leguminosen sowie von Knötchenbakterien bei, die Stickstoff aus der Atmosphäre assimilieren. [7]
  • Calcium - ein Teilnehmer des Kohlenhydrat- und Eiweißstoffwechsels, wirkt sich positiv auf das Wurzelwachstum aus. Im Wesentlichen für eine normale Pflanzenernährung erforderlich. Verkalkung von sauren Böden mit Kalzium erhöht die Bodenfruchtbarkeit. [7]
  • Magnesium ist an der Photosynthese beteiligt, sein Gehalt an Chlorophyll erreicht 10% seines Gesamtgehalts in den grünen Pflanzenteilen. Der Bedarf an Magnesium in Pflanzen ist nicht derselbe. [7]
  • Eisen ist kein Bestandteil von Chlorophyll, aber es nimmt an Redoxprozessen teil, die für die Bildung von Chlorophyll wesentlich sind. Spielt eine große Rolle beim Atmen, da es ein wesentlicher Bestandteil der Atmungsenzyme ist. Es ist sowohl für grüne Pflanzen als auch für chlorfreie Organismen erforderlich. [7]

Mangel (Mangel) an Makroelementen in Pflanzen

Auf das Fehlen eines Makros im Boden und damit in der Pflanze zeigen sich deutlich äußere Zeichen. Die Empfindlichkeit jeder Pflanzenart gegenüber dem Mangel an Makronährstoffen ist streng individuell, aber es gibt einige ähnliche Anzeichen. Wenn zum Beispiel Stickstoff, Phosphor, Kalium und Magnesium fehlen, leiden die alten Blätter der unteren Etagen, während der Mangel an Kalzium, Schwefel und Eisen - junge Organe, frische Blätter und ein Wachstumspunkt ist.

Besonders deutlich zeigt sich der Mangel an Nahrung in ertragreichen Kulturen.

Überschüssige Makronährstoffe in Pflanzen

Der Zustand der Pflanzen wird nicht nur durch den Mangel, sondern auch durch den Überschuss an Makronährstoffen beeinflusst. Es manifestiert sich vor allem in alten Organen und hemmt das Pflanzenwachstum. Oft sind Anzeichen von Mangel und Übermaß derselben Elemente ähnlich. [6]

Chemische Elemente der Zelle.

Zellen lebender Organismen in ihrer chemischen Zusammensetzung unterscheiden sich signifikant von der umgebenden unbelebten Umgebung und der Struktur chemischer Verbindungen sowie dem Aufbau und Inhalt chemischer Elemente. Insgesamt sind in lebenden Organismen etwa 90 chemische Elemente vorhanden (heute zu finden), die je nach ihrem Inhalt in 3 Hauptgruppen unterteilt sind: Makronährstoffe, Mikroelemente und Ultramikroelemente.

Makroelemente.

In lebenden Organismen sind Makroelemente in erheblichen Mengen vertreten, die von Hundertstel Prozent bis Dutzenden Prozent reichen. Wenn der Gehalt einer chemischen Substanz im Körper 0,005% des Körpergewichts überschreitet, wird diese Substanz als Makroelement bezeichnet. Sie sind Teil des Hauptgewebes: Blut, Knochen und Muskeln. Dazu gehören beispielsweise die folgenden chemischen Elemente: Wasserstoff, Sauerstoff, Kohlenstoff, Stickstoff, Phosphor, Schwefel, Natrium, Kalzium, Kalium, Chlor. Makroelemente machen etwa 99% der Masse lebender Zellen aus, wobei der Großteil (98%) Wasserstoff, Sauerstoff, Kohlenstoff und Stickstoff ist.

Die folgende Tabelle zeigt die wichtigsten Makronährstoffe im Körper:

Für alle vier der häufigsten Elemente in lebenden Organismen (Wasserstoff, Sauerstoff, Kohlenstoff, Stickstoff, wie bereits erwähnt) ist eine gemeinsame Eigenschaft charakteristisch. Diesen Elementen fehlen ein oder mehrere Elektronen in der äußeren Umlaufbahn, um stabile elektronische Bindungen zu bilden. Dem Wasserstoffatom für die Bildung einer stabilen Elektronenbindung fehlt also ein Elektron in der äußeren Umlaufbahn, Sauerstoffatomen, Stickstoff und Kohlenstoff - zwei, drei bzw. vier Elektronen. In dieser Hinsicht bilden diese chemischen Elemente aufgrund der Elektronenpaarung leicht kovalente Bindungen und können leicht miteinander wechselwirken und ihre äußeren Elektronenhüllen ausfüllen. Darüber hinaus können Sauerstoff, Kohlenstoff und Stickstoff nicht nur Einfachbindungen, sondern auch Doppelbindungen bilden. Dadurch steigt die Anzahl der chemischen Verbindungen, die aus diesen Elementen gebildet werden können, signifikant an.

Darüber hinaus sind Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff die leichtesten Elemente, die kovalente Bindungen bilden können. Daher erwiesen sie sich als am besten geeignet für die Bildung von Verbindungen, aus denen lebende Materie besteht. Eine weitere wichtige Eigenschaft von Kohlenstoffatomen ist gesondert zu erwähnen - die Fähigkeit, mit vier anderen Kohlenstoffatomen gleichzeitig kovalente Bindungen einzugehen. Dank dieser Fähigkeit werden Skelette aus einer Vielzahl organischer Moleküle gebildet.

Spurenelemente

Obwohl der Gehalt an Spurenelementen 0,005% für jedes einzelne Element nicht überschreitet und insgesamt nur etwa 1% der Masse der Zellen ausmacht, sind Spurenelemente für die Vitalaktivität von Organismen notwendig. Bei fehlendem oder fehlendem Inhalt können verschiedene Krankheiten auftreten. Viele Spurenelemente gehören zu Nicht-Protein-Enzymgruppen und sind für die Umsetzung ihrer katalytischen Funktion notwendig.
Zum Beispiel ist Eisen ein integraler Bestandteil von Häm, das Teil von Cytochromen ist, die Bestandteile der Elektronentransferkette sind, und Hämoglobin, einem Protein, das Sauerstoff von der Lunge zu den Geweben transportiert. Eisenmangel im menschlichen Körper verursacht die Entwicklung einer Anämie. Ein Mangel an Jod, das Teil des Schilddrüsenhormons Thyroxin ist, führt zum Auftreten von Erkrankungen, die mit der Insuffizienz dieses Hormons einhergehen, wie z. B. endemischer Kropf oder Kretinismus.

Beispiele für Spurenelemente sind in der folgenden Tabelle dargestellt:

Makronährstoffe

Makroelemente sind nützliche Substanzen für den Körper, deren tägliche Rate für eine Person 200 mg beträgt.

Der Mangel an Makronährstoffen führt zu Stoffwechselstörungen und Funktionsstörungen der meisten Organe und Systeme.

Es gibt ein Sprichwort: Wir sind was wir essen. Aber wenn Sie Ihre Freunde fragen, wann sie das letzte Mal gegessen haben, z. B. Schwefel oder Chlor, können Sie natürlich auch Überraschungen vermeiden. Inzwischen „leben“ fast 60 chemische Elemente im menschlichen Körper, deren Reserven, manchmal ohne es zu merken, aus der Nahrung aufgefüllt werden. Und zu etwa 96 Prozent besteht jeder von uns aus nur vier chemischen Namen, die eine Gruppe von Makronährstoffen darstellen. Und das:

  • Sauerstoff (65% in jedem menschlichen Körper);
  • Kohlenstoff (18%);
  • Wasserstoff (10%);
  • Stickstoff (3%).

Die restlichen 4 Prozent sind andere Substanzen aus dem Periodensystem. Sie sind zwar viel kleiner und repräsentieren eine andere Gruppe nützlicher Nährstoffe - Mikroelemente.

Für die gebräuchlichsten chemischen Elemente - Makronährstoffe - ist es üblich, den Namen CHON zu verwenden, der sich aus den Großbuchstaben der Begriffe: Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff und Stickstoff in lateinischer Sprache zusammensetzt (Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff).

Die Makroelemente im menschlichen Körper haben der Natur recht große Kräfte entzogen. Es hängt von ihnen ab:

  • Bildung von Skelett und Zellen;
  • pH-Wert des Körpers;
  • richtiger Transport von Nervenimpulsen;
  • die Angemessenheit der chemischen Reaktionen.

Als Ergebnis vieler Experimente wurde festgestellt, dass Menschen täglich 12 Mineralien benötigen (Kalzium, Eisen, Phosphor, Jod, Magnesium, Zink, Selen, Kupfer, Mangan, Chrom, Molybdän, Chlor). Aber auch diese 12 können die Funktionen der Nährstoffe nicht ersetzen.

Nährstoffelemente

Fast jedes chemische Element spielt eine wichtige Rolle bei der Existenz allen Lebens auf der Erde, aber nur 20 davon sind die wichtigsten.

Diese Elemente sind unterteilt in:

  • 6 Hauptnährstoffe (in fast allen Lebewesen der Erde vertreten und oft in größeren Mengen);
  • 5 kleine Nährstoffe (in vielen Lebewesen in relativ geringen Mengen vorhanden);
  • Spurenelemente (essentielle Substanzen, die in kleinen Mengen benötigt werden, um die biochemischen Reaktionen aufrechtzuerhalten, von denen das Leben abhängt).

Unter den Nährstoffen wird unterschieden:

Die wichtigsten biogenen Elemente oder Organogene sind eine Gruppe von Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff, Schwefel und Phosphor. Kleinere Nährstoffe sind Natrium, Kalium, Magnesium, Kalzium, Chlor.

Sauerstoff (O)

Dies ist der zweite in der Liste der häufigsten Substanzen auf der Erde. Es ist ein Bestandteil von Wasser und macht, wie Sie wissen, etwa 60 Prozent des menschlichen Körpers aus. In gasförmiger Form wird Sauerstoff Teil der Atmosphäre. In dieser Form spielt es eine entscheidende Rolle bei der Unterstützung des Lebens auf der Erde, indem es die Photosynthese (in Pflanzen) und die Atmung (in Tieren und Menschen) fördert.

Kohlenstoff (C)

Kohlenstoff kann auch als Synonym für das Leben betrachtet werden: Die Gewebe aller Lebewesen der Erde enthalten eine Kohlenstoffverbindung. Darüber hinaus trägt die Bildung von Kohlenstoffbindungen zur Entwicklung einer bestimmten Energiemenge bei, die für den Fluss wichtiger chemischer Prozesse auf Zellebene eine wichtige Rolle spielt. Viele kohlenstoffhaltige Verbindungen lassen sich leicht entzünden und setzen Wärme und Licht frei.

Wasserstoff (H)

Dies ist das einfachste und häufigste Element im Universum (insbesondere in Form eines Diatomeengases H2). Wasserstoff ist eine reaktive und brennbare Substanz. Mit Sauerstoff bildet es explosive Gemische. Es hat 3 Isotope.

Stickstoff (N)

Das Element mit der Ordnungszahl 7 ist das Hauptgas in der Erdatmosphäre. Stickstoff ist ein Teil vieler organischer Moleküle, einschließlich Aminosäuren, die Bestandteil von Proteinen und Nukleinsäuren sind, die DNA bilden. Nahezu der gesamte Stickstoff wird im Weltraum produziert - die sogenannten planetarischen Nebel, die durch alternde Sterne erzeugt werden, bereichern das Universum mit diesem Makroelement.

Andere Makronährstoffe

Kalium (K)

Kalium (0,25%) ist eine wichtige Substanz, die für die Elektrolytprozesse im Körper verantwortlich ist. In einfachen Worten: Es transportiert die Ladung durch Flüssigkeiten. Es hilft, den Herzschlag zu regulieren und Impulse des Nervensystems zu übertragen. Auch an der Homöostase beteiligt. Ein Mangel eines Elements führt zu Herzproblemen oder sogar zum Stoppen.

Calcium (Ca)

Calcium (1,5%) ist der häufigste Nährstoff im menschlichen Körper - fast alle Reserven dieser Substanz sind in den Geweben der Zähne und Knochen konzentriert. Calcium ist für die Muskelkontraktion und Proteinregulation verantwortlich. Aber der Körper „frisst“ dieses Element aus den Knochen (was durch die Entwicklung von Osteoporose gefährlich ist), wenn es in der täglichen Ernährung einen Mangel verspürt.

Wird von Pflanzen zur Bildung von Zellmembranen benötigt. Tiere und Menschen benötigen diesen Makronährstoff, um gesunde Knochen und Zähne zu erhalten. Darüber hinaus spielt Calcium die Rolle des "Moderators" von Prozessen im Zytoplasma von Zellen. In der Natur in der Zusammensetzung vieler Gesteine ​​(Kreide, Kalkstein) dargestellt.

Kalzium beim Menschen:

  • Beeinflusst die neuromuskuläre Erregbarkeit - beteiligt sich an der Muskelkontraktion (Hypokalzämie führt zu Krämpfen);
  • reguliert die Glykogenolyse (den Abbau von Glykogen zum Zustand der Glukose) in den Muskeln und die Glukoneogenese (die Bildung von Glukose aus Nichtkohlenhydratbildungen) in den Nieren und der Leber;
  • reduziert die Permeabilität der Kapillarwände und der Zellmembran, wodurch die entzündungshemmenden und antiallergischen Wirkungen verstärkt werden;
  • fördert die Blutgerinnung.

Calciumionen sind wichtige intrazelluläre Botenstoffe, die Insulin und Verdauungsenzyme im Dünndarm beeinflussen.

Die Ca-Absorption hängt vom Phosphorgehalt im Körper ab. Der Calcium- und Phosphataustausch wird hormonell reguliert. Parathyroidhormon (Parathyroidhormon) setzt Ca aus den Knochen ins Blut frei, und Calcitonin (Schilddrüsenhormon) fördert die Ablagerung eines Elements in den Knochen, wodurch seine Konzentration im Blut verringert wird.

Magnesium (Mg)

Magnesium (0,05%) spielt eine wichtige Rolle in der Struktur des Skeletts und der Muskeln.

Es ist Mitglied von mehr als 300 Stoffwechselreaktionen. Typisches intrazelluläres Kation, ein wichtiger Bestandteil von Chlorophyll. Vorhanden im Skelett (70% der Gesamtmenge) und in den Muskeln. Ein wesentlicher Bestandteil von Geweben und Körperflüssigkeiten.

Im menschlichen Körper ist Magnesium für die Muskelentspannung, die Ausscheidung von Toxinen und die Verbesserung der Durchblutung des Herzens verantwortlich. Mangel der Substanz stört die Verdauung und verlangsamt das Wachstum, was zu rascher Ermüdung, Tachykardie, Schlaflosigkeit und PMS bei Frauen führt. Aber ein Übermaß an Makro ist fast immer die Entwicklung der Urolithiasis.

Natrium (Na)

Natrium (0,15%) ist ein Elektrolyt förderndes Element. Es hilft bei der Übertragung von Nervenimpulsen im ganzen Körper und ist auch dafür verantwortlich, den Flüssigkeitsspiegel im Körper zu regulieren und ihn vor dem Austrocknen zu schützen.

Schwefel (S)

Schwefel (0,25%) wird in 2 Aminosäuren gefunden, die Proteine ​​bilden.

Phosphor (P)

Phosphor (1%) ist vorzugsweise in den Knochen konzentriert. Darüber hinaus gibt es ein ATP-Molekül, das Zellen mit Energie versorgt. Dargestellt in Nukleinsäuren, Zellmembranen, Knochen. Wie Calcium ist es für die Entwicklung und den Betrieb des Bewegungsapparates notwendig. Im menschlichen Körper erfüllt eine strukturelle Funktion.

Chlor (Cl)

Chlor (0,15%) wird im Körper normalerweise in Form eines negativen Ions (Chlorid) gefunden. Zu seinen Funktionen gehört die Aufrechterhaltung des Wasserhaushalts im Körper. Bei Raumtemperatur ist Chlor ein giftiges grünes Gas. Starkes Oxidationsmittel geht leicht in chemische Reaktionen über und bildet Chloride.

Thema 4. "Die chemische Zusammensetzung der Zelle."

Organismen bestehen aus Zellen. Zellen verschiedener Organismen haben eine ähnliche chemische Zusammensetzung. Tabelle 1 zeigt die wichtigsten chemischen Elemente, die in den Zellen lebender Organismen gefunden werden.

Tabelle 1. Der Gehalt an chemischen Elementen in der Zelle

Der Inhalt in der Zelle kann in drei Gruppen von Elementen unterteilt werden. Die erste Gruppe umfasst Sauerstoff, Kohlenstoff, Wasserstoff und Stickstoff. Sie machen fast 98% der gesamten Zellzusammensetzung aus. Die zweite Gruppe umfasst Kalium, Natrium, Kalzium, Schwefel, Phosphor, Magnesium, Eisen, Chlor. Ihr Inhalt in der Zelle beträgt Zehntel und Hundertstel Prozent. Die Elemente dieser beiden Gruppen gehören zu den Makroelementen (aus dem Griechischen. Makro - groß).

Die übrigen Elemente, die in Zellen zu Hundertstel und Tausendstel Prozent dargestellt werden, gehören zur dritten Gruppe. Dies sind Spurenelemente (aus dem Griechischen. Klein - klein).

Elemente, die nur der Natur und der Zelle inhärent sind, werden nicht erkannt. Alle aufgeführten chemischen Elemente sind auch Teil der unbelebten Natur. Dies zeigt die Einheit der belebten und unbelebten Natur an.

Das Fehlen eines Elements kann zu Krankheiten und sogar zum Tod des Organismus führen, da jedes Element eine bestimmte Rolle spielt. Makroelemente der ersten Gruppe bilden die Basis für Biopolymere - Proteine, Kohlenhydrate, Nukleinsäuren und auch Lipide, ohne die ein Leben unmöglich ist. Schwefel ist Teil einiger Proteine, Phosphor ist Teil von Nukleinsäuren, Eisen ist Teil von Hämoglobin und Magnesium ist Teil von Chlorophyll. Calcium spielt eine wichtige Rolle im Stoffwechsel.

Einige der in der Zelle enthaltenen chemischen Elemente sind in der Zusammensetzung anorganischer Substanzen enthalten - Mineralsalze und Wasser.

Mineralsalze befinden sich in der Zelle, üblicherweise in Form von Kationen (K +, Na +, Ca 2+, Mg 2+) und Anionen (HPO 2/4, H2PO - / 4, CI -, NSO3), dessen Verhältnis die Acidität des Mediums bestimmt, die für die Zellvitalaktivität wichtig ist.

(In vielen Zellen ist das Medium leicht alkalisch und der pH-Wert ändert sich fast nicht, da es immer ein bestimmtes Verhältnis von Kationen und Anionen enthält.)

Von anorganischen Stoffen in der Natur spielt Wasser eine große Rolle.

Ohne Wasser ist das Leben unmöglich. Es ist eine signifikante Masse der meisten Zellen. In menschlichen Gehirnzellen und Embryonen ist viel Wasser enthalten: Wasser macht mehr als 80% aus; In den Zellen des Fettgewebes - nur 40%. Mit dem Alter nimmt der Wassergehalt in den Zellen ab. Eine Person, die 20% Wasser verloren hat, stirbt.

Die einzigartigen Eigenschaften des Wassers bestimmen seine Rolle im Körper. Es ist an der Wärmeregulierung beteiligt, was auf die hohe Wärmekapazität von Wasser zurückzuführen ist - den Verbrauch großer Energiemengen beim Erhitzen. Was bestimmt die hohe Wärmekapazität von Wasser?

In einem Wassermolekül ist ein Sauerstoffatom kovalent an zwei Wasserstoffatome gebunden. Das Wassermolekül ist polar, da das Sauerstoffatom eine teilweise negative Ladung hat und jedes der zwei Wasserstoffatome hat

teilweise positive Ladung. Eine Wasserstoffbrücke bildet sich zwischen dem Sauerstoffatom eines Wassermoleküls und dem Wasserstoffatom eines anderen Moleküls. Wasserstoffbrücken bilden eine Kombination aus einer großen Anzahl von Wassermolekülen. Wenn Wasser erhitzt wird, wird ein erheblicher Teil der Energie für das Aufbrechen von Wasserstoffbrücken aufgewendet, was seine hohe Wärmekapazität bestimmt.

Wasser ist ein gutes Lösungsmittel. Aufgrund der Polarität seiner Moleküle interagieren sie mit positiv und negativ geladenen Ionen und tragen so zur Auflösung der Substanz bei. In Bezug auf Wasser sind alle Substanzen der Zelle in hydrophile und hydrophobe Substanzen unterteilt.

Hydrophile (aus dem Griechischen. Hydro - Water und Phileo - I love) werden Substanzen genannt, die sich in Wasser auflösen. Dazu gehören ionische Verbindungen (z. B. Salze) und einige nichtionische Verbindungen (z. B. Zucker).

Hydrophob (aus dem Griechischen. Wasser - Wasser und Phobos - Angst) sind Substanzen, die in Wasser unlöslich sind. Dazu gehören beispielsweise Lipide.

Wasser spielt eine wichtige Rolle bei den chemischen Reaktionen, die in wässrigen Lösungen in der Zelle stattfinden. Es löst Stoffwechselprodukte auf, die vom Körper nicht benötigt werden, und trägt so zu deren Entfernung aus dem Körper bei. Der hohe Wassergehalt in der Zelle verleiht ihm Elastizität. Wasser fördert die Bewegung verschiedener Substanzen innerhalb der Zelle oder von Zelle zu Zelle.

Die Körper der belebten und unbelebten Natur bestehen aus den gleichen chemischen Elementen. Die Zusammensetzung lebender Organismen umfasst anorganische Substanzen - Wasser und Mineralsalze. Die lebenswichtigen vielfältigen Funktionen von Wasser in einer Zelle beruhen auf den Besonderheiten ihrer Moleküle: ihrer Polarität und ihrer Fähigkeit, Wasserstoffbrücken zu bilden.

ANORGANISCHE ZELLENTEILE

In den Zellen lebender Organismen befinden sich etwa 90 Elemente, von denen etwa 25 in fast allen Zellen vorkommen. Entsprechend dem Zellgehalt werden die chemischen Elemente in drei große Gruppen eingeteilt: Makronährstoffe (99%), Mikroelemente (1%), Ultramikroelemente (weniger als 0,001%).

Makroelemente umfassen Sauerstoff, Kohlenstoff, Wasserstoff, Phosphor, Kalium, Schwefel, Chlor, Calcium, Magnesium, Natrium, Eisen.
Die Spurenelemente umfassen Mangan, Kupfer, Zink, Jod, Fluor.
Ultramikroelemente umfassen Silber, Gold, Brom, Selen.

Organische Bestandteile der Zelle

Die wichtigste Funktion von Proteinen ist katalytisch. Proteinmoleküle, die die Geschwindigkeit chemischer Reaktionen in einer Zelle um mehrere Größenordnungen erhöhen, werden Enzyme genannt. Ohne die Beteiligung von Enzymen findet kein biochemischer Prozess im Körper statt.

Derzeit werden über 2000 Enzyme gefunden. Ihre Effizienz ist um ein Vielfaches höher als die Effizienz anorganischer Katalysatoren, die in der Produktion verwendet werden. So ersetzt 1 mg Eisen in der Zusammensetzung des Enzyms Katalase 10 Tonnen anorganisches Eisen. Katalase erhöht die Zersetzungsgeschwindigkeit von Wasserstoffperoxid (H2Oh!2) 10 bis 11 mal. Enzymkatalysiert die Bildung von Kohlensäure (CO2+H2O = H2MIT3), beschleunigt die Reaktion um das 10fache.

Eine wichtige Eigenschaft von Enzymen ist die Spezifität ihrer Wirkung. Jedes Enzym katalysiert nur eine oder eine kleine Gruppe ähnlicher Reaktionen.

Die Substanz, die das Enzym beeinflusst, wird als Substrat bezeichnet. Die Strukturen des Enzymmoleküls und des Substrats müssen genau aufeinander abgestimmt sein. Dies erklärt die Spezifität der Wirkung von Enzymen. Wenn das Substrat mit dem Enzym kombiniert wird, ändert sich die räumliche Struktur des Enzyms.

Die Reihenfolge der Wechselwirkung zwischen dem Enzym und dem Substrat kann schematisch dargestellt werden:

Substrat + Enzym - Enzym-Substrat-Komplex - Enzym + Produkt.

Aus dem Diagramm geht hervor, dass sich das Substrat mit dem Enzym zu einem Enzym-Substrat-Komplex verbindet. In diesem Fall wird das Substrat zu einer neuen Substanz - einem Produkt. In der Endphase wird das Enzym aus dem Produkt freigesetzt und interagiert erneut mit dem nächsten Substratmolekül.

Enzyme funktionieren nur bei einer bestimmten Temperatur, Stoffkonzentration, Säuregehalt des Mediums. Veränderte Bedingungen führen zu einer Veränderung der Tertiär- und Quaternärstruktur des Proteinmoleküls und damit zur Unterdrückung der Aktivität des Enzyms. Wie läuft das? Nur ein bestimmter Teil des Enzymmoleküls, der als aktives Zentrum bezeichnet wird, hat katalytische Aktivität. Das aktive Zentrum enthält 3 bis 12 Aminosäurereste und wird durch Verbiegen der Polypeptidkette gebildet.

Unter dem Einfluss verschiedener Faktoren ändert sich die Struktur des Enzymmoleküls. Dies unterbricht die räumliche Konfiguration des aktiven Zentrums und das Enzym verliert seine Aktivität.

Enzyme sind Proteine, die die Rolle von biologischen Katalysatoren spielen. Dank Enzymen steigt die Geschwindigkeit chemischer Reaktionen in Zellen um mehrere Größenordnungen. Eine wichtige Eigenschaft von Enzymen ist die Spezifität der Wirkung unter bestimmten Bedingungen.

Nukleinsäuren wurden in der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts entdeckt. der Schweizer Biochemiker F. Micher, der aus den Zellkernen eine Substanz mit hohem Stickstoff - und Phosphorgehalt isolierte und sie "Nuklein" nannte (aus dem lateinischen Kern - Kern).

Nukleinsäuren speichern Erbinformationen über die Struktur und Funktionsweise jeder Zelle und aller Lebewesen auf der Erde. Es gibt zwei Arten von Nukleinsäuren - DNA (Desoxyribonukleinsäure) und RNA (Ribonukleinsäure). Nukleinsäuren haben wie Proteine ​​Spezies-Spezifität, das heißt, Organismen jeder Art haben ihren eigenen DNA-Typ. Betrachten Sie die Struktur der Nukleinsäuren, um die Ursachen der Spezifität der Spezies herauszufinden.

Nukleinsäuremoleküle sind sehr lange Ketten, die aus vielen hundert und sogar Millionen Nukleotiden bestehen. Jede Nukleinsäure enthält nur vier Arten von Nukleotiden. Die Funktionen von Nukleinsäuremolekülen hängen von ihrer Struktur, ihren Nukleotiden, ihrer Anzahl in der Kette und der Sequenz der Verbindung im Molekül ab.

Jedes Nukleotid besteht aus drei Komponenten: einer stickstoffhaltigen Base, einem Kohlenhydrat und Phosphorsäure. Jedes DNA-Nukleotid enthält eine von vier Arten von stickstoffhaltigen Basen (Adenin-A, Thymin-T, Guanin-G oder Cytosin-C) sowie Desoxyribose-Kohlenstoff- und Phosphorsäurereste.

Daher unterscheiden sich DNA-Nukleotide nur in der Art der Stickstoffbase.

Ein DNA-Molekül besteht aus einer Vielzahl von Nukleotiden, die in einer bestimmten Sequenz miteinander verkettet sind. Jede Art von DNA-Molekül hat eine eigene Anzahl und Sequenz von Nukleotiden.

DNA-Moleküle sind sehr lang. Beispielsweise wäre ein Brief mit einem Volumen von etwa 820000 Seiten erforderlich, um die Nukleotidsequenz in DNA-Moleküle aus einer einzelnen menschlichen Zelle (46 Chromosomen) zu schreiben. Die Abwechslung von vier Arten von Nukleotiden kann eine unendliche Anzahl von Varianten von DNA-Molekülen bilden. Diese strukturellen Merkmale von DNA-Molekülen ermöglichen es ihnen, eine große Menge an Informationen über alle Anzeichen von Organismen zu speichern.

Im Jahr 1953 wurde ein Modell der Struktur des DNA-Moleküls von dem amerikanischen Biologen J. Watson und dem englischen Physiker F. Crick erstellt. Wissenschaftler haben festgestellt, dass jedes DNA-Molekül aus zwei miteinander verbundenen und spiralförmig verdrehten Ketten besteht. Es hat das Aussehen einer Doppelhelix. In jeder Kette wechseln sich vier Arten von Nukleotiden in einer spezifischen Sequenz ab.

Die Nukleotidzusammensetzung der DNA unterscheidet sich in verschiedenen Arten von Bakterien, Pilzen, Pflanzen und Tieren. Sie ändert sich jedoch nicht mit dem Alter und hängt wenig von Umweltveränderungen ab. Die Nukleotide sind gepaart, das heißt, die Anzahl der Adeninnukleotide in einem beliebigen DNA-Molekül ist gleich der Anzahl der Thymidinnukleotide (A - T) und die Anzahl der Cytosinnukleotide ist gleich der Anzahl der Guaninnukleotide (C - D). Dies beruht auf der Tatsache, dass die Verbindung zweier Ketten in einem DNA-Molekül einer bestimmten Regel folgt: Adenin einer Kette ist immer nur durch zwei Wasserstoffbrückenbindungen mit Thymin der anderen Kette und Guanin - durch drei Wasserstoffbrückenbindungen an Cytosin, dh Nukleotidketten eines Moleküls, gebunden DNA ist komplementär, komplementär.

DNA enthält alle Bakterien, die überwiegende Mehrheit der Viren. Es kommt in den Zellkernen von Tieren, Pilzen und Pflanzen sowie in Mitochondrien und Chloroplasten vor. Im Kern jeder Zelle des menschlichen Körpers befinden sich 6,6 x 10-12 g DNA und im Kern der Keimzellen - zweimal weniger - 3,3 x 10-12 g.

Nukleinsäuremoleküle - DNA und RNA bestehen aus Nukleotiden. Das DNA-Nukleotid enthält eine stickstoffhaltige Base (A, T, G, C), ein Desoxyribose-Kohlenhydrat und einen Rest eines Phosphorsäuremoleküls. Ein DNA-Molekül ist eine Doppelhelix, die aus zwei Ketten besteht, die nach dem Komplementaritätsprinzip durch Wasserstoffbrückenbindungen verbunden sind. DNA-Funktion - Speicherung von Erbinformationen.

In den Zellen aller Organismen befinden sich ATP-Adenosintriphosphatmoleküle. ATP ist eine universelle Zellsubstanz, deren Molekül energiereiche Bindungen aufweist. Ein ATP-Molekül ist eine Art von Nukleotiden, die wie andere Nukleotide aus drei Komponenten bestehen: der stickstoffhaltigen Base - Adenin, der Kohlenhydrat-Ribose, aber statt einer enthält sie drei Reste von Phosphorsäuremolekülen (12). Die in der Figur durch das Symbol angezeigten Bindungen sind energiereich und werden als Hochenergie bezeichnet. Jedes ATP-Molekül enthält zwei makroergische Bindungen.

Wenn die makroergische Bindung unterbrochen wird und das einzelne Phosphorsäuremolekül mit Enzymen gespalten wird, werden 40 kJ / mol Energie freigesetzt, und ATP wird in ADP-Adenosindiphosphorsäure umgewandelt. Bei Entfernung eines weiteren Phosphorsäuremoleküls werden weitere 40 kJ / mol freigesetzt; Es entsteht AMP - Adenosinmonophosphorsäure. Diese Reaktionen sind reversibel, das heißt, AMP kann zu ADP werden, ADP - zu ATP.

ATP-Moleküle werden nicht nur gespalten, sondern auch synthetisiert, sodass ihr Gehalt in der Zelle relativ konstant ist. Der Wert von ATP im Zellleben ist enorm. Diese Moleküle spielen eine führende Rolle im Energiestoffwechsel, um die Vitalaktivität der Zelle und des gesamten Organismus sicherzustellen.

Abb. 12. Schema der Struktur von ATP.

Ein RNA-Molekül ist in der Regel eine einzelne Kette, die aus vier Arten von Nukleotiden besteht - A, U, G und C. Drei Hauptarten von RNA sind bekannt: mRNA, rRNA und tRNA. Der Gehalt an RNA-Molekülen in der Zelle ist nicht konstant, sie sind an der Proteinbiosynthese beteiligt. ATP ist eine universelle energetische Substanz der Zelle, in der es energiereiche Bindungen gibt. ATP spielt eine zentrale Rolle im Energiestoffwechsel in der Zelle. RNA und ATP sind sowohl im Zellkern als auch im Zytoplasma der Zelle enthalten.

Aufgaben und Tests zum Thema "Thema 4." Die chemische Zusammensetzung der Zelle "."

  • Zellchemische Zusammensetzung - Zytologie - Zellwissenschaft Allgemeine biologische Muster (Klasse 9–11)

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Nachdem Sie an diesen Themen gearbeitet haben, sollten Sie in der Lage sein:

  1. Beschreiben Sie die folgenden Konzepte und erläutern Sie die Beziehungen zwischen ihnen:
    • Polymermonomer;
    • Kohlenhydrat, Monosaccharid, Disaccharid, Polysaccharid;
    • Lipid, Fettsäure, Glycerin;
    • Aminosäure, Peptidbindung, Protein;
    • Katalysator, Enzym, aktives Zentrum;
    • Nukleinsäure, Nukleotid.
  2. Nennen Sie die 5-6 Gründe, aus denen Wasser eine wichtige Komponente lebender Systeme darstellt.
  3. Nennen Sie die vier Hauptklassen organischer Verbindungen, die in lebenden Organismen enthalten sind. charakterisieren die Rolle eines jeden von ihnen.
  4. Erklären Sie, warum enzymgesteuerte Reaktionen von Temperatur, pH-Wert und der Anwesenheit von Coenzymen abhängen.
  5. Erzählen Sie von der Rolle von ATP im Energiesektor der Zelle.
  6. Nennen Sie die Ausgangsmaterialien, Hauptschritte und Endprodukte der Reaktionen, die durch Licht- und Kohlenstofffixierungsreaktionen verursacht werden.
  7. Beschreiben Sie kurz das allgemeine Schema der Zellatmung, aus dem klar hervorgeht, welchen Platz die Glykolyse-Reaktionen, der G.-Krebs-Zyklus (Zitronensäure-Zyklus) und die Elektronentransferkette einnehmen.
  8. Vergleichen Sie Atem und Gärung.
  9. Beschreiben Sie die Struktur des DNA-Moleküls und erklären Sie, warum die Anzahl der Adeninreste der Anzahl der Thyminreste und die Anzahl der Guaninreste der Anzahl der Cytosinreste entspricht.
  10. Erstellen Sie ein kurzes Schema für die Synthese von RNA auf DNA (Transkription) in Prokaryoten.
  11. Beschreiben Sie die Eigenschaften des genetischen Codes und erläutern Sie, warum er Triplett sein sollte.
  12. Bestimmen Sie anhand dieser DNA-Kette und der Codontabelle die komplementäre Sequenz der Messenger-RNA, geben Sie die Codons der Transport-RNA und die Aminosäuresequenz an, die als Ergebnis der Translation gebildet wird.
  13. Listen Sie die Stadien der Proteinsynthese auf Ribosomenebene auf.

Algorithmus zur Lösung von Problemen.

Typ 1. Selbstkopierende DNA.

Einer der DNA-Stränge hat die folgende Nukleotidsequenz:
AGTATSGATATSTSTGTTTTSG.
Welche Nukleotidsequenz hat die zweite Kette desselben Moleküls?

Um die Nukleotidsequenz des zweiten Strangs des DNA-Moleküls zu schreiben, reicht es aus, wenn die Sequenz des ersten Strangs bekannt ist, Thymin durch Adenin, Adenin durch Thymin, Guanin-Cytosin und Cytosin durch Guanin zu ersetzen. Nach einem solchen Ersatz erhalten wir die Reihenfolge:
TATSTGGTSTATGAGTSTAAATG.

Typ 2. Proteinkodierung.

Die Aminosäurekette des Ribonuklease-Proteins hat folgenden Anfang: Lysin-Glutamin-Threonin-Alanin-Alanin-Alanin-Lysin.
Welche Nukleotidsequenz startet das diesem Protein entsprechende Gen?

Verwenden Sie dazu die Tabelle des genetischen Codes. Für jede Aminosäure finden wir ihre Code-Bezeichnung in Form der entsprechenden drei Nukleotide und schreiben sie aus. Plaziert man diese Tripel in der gleichen Reihenfolge, in der die entsprechenden Aminosäuren liegen, erhält man die Formel für die Struktur des informationellen RNA-Segments. In der Regel gibt es mehrere solcher Tripel, die Wahl wird nach Ihrer Entscheidung getroffen (es wird jedoch nur eines der Tripel genommen). Lösungen können jeweils mehrere sein.
AAACAAATSUGTSGGTSUGTSGAAG

Typ 3. Decodierung von DNA-Molekülen.

Mit welcher Aminosäuresequenz beginnt ein Protein, wenn es mit der folgenden Nukleotidsequenz kodiert wird:
ACGSTsCATSGGTGCGGT.

Nach dem Prinzip der Komplementarität finden wir die Struktur einer Region der Messenger-RNA, die auf einem bestimmten Abschnitt des DNA-Moleküls gebildet wird:
UGTSGGGAATSGGTsTSA.

Dann wenden wir uns der Tabelle des genetischen Codes zu. Für jedes der drei Nukleotide suchen und schreiben wir beginnend mit dem ersten die entsprechende Aminosäure:
Cystein-Glycin-Tyrosin-Arginin-Prolin-.

Ivanova TV, Kalinova G. S., Myagkova A.N. "Allgemeine Biologie". Moskau, "Aufklärung", 2000

  • Thema 4. "Die chemische Zusammensetzung der Zelle." §2-§7 S. 7-21
  • Thema 5. "Photosynthese". §16-17, S. 44-48
  • Thema 6. "Zellatmung." §12-13, S. 34-38
  • Thema 7. "Genetische Informationen". §14-15, S. 39-44