БОЛГОВА И.В.,
ШАПОШНИКОВА И.А.,
ФАНДО Р.А.
Продолжение. См. № 3, 4/2008
Таблица Менделеева в живых организмах
Натрий
Роль натрия в жизни растений
Содержание натрия в организме растений
составляет в среднем 0,02 % (по массе). Натрий важен
для транспорта веществ через мембраны, входит в
так называемый натрий-калиевый насос (Na+/K+).
Натрий регулирует транспорт углеводов в
растении. Хорошая обеспеченность растений
натрием повышает их зимостойкость. При его
недостатке замедляется образование хлорофилла.
Роль в жизни животных и человека
В организме животного содержится примерно 0,1%
натрия (по массе).
Натрий распределяется по всему организму. В
организме человека натрий содержится в
эритроцитах, сыворотке крови, пищеварительных
соках, мышцах, во всех внутренних органах, коже. 40%
натрия находится в костной ткани.
Совместно с калием натрий создает
трансмембранный потенциал клетки и обеспечивает
возбудимость клеточной мембраны. Входит также в
состав натрий-калиевого насоса, особого белка
(порового комплекса), пронизывающего всю толщу
мембраны. Внеклеточная концентрация ионов Na+
всегда выше, чем внутриклеточная, за счет чего
градиент концентрации этих ионов направлен
внутрь клетки, обеспечивая активный транспорт
веществ в клетку. Натрий поддерживает
кислотно-щелочной баланс в
организме, регулирует кровяное давление,
функ-ционирование нервов и мышц, поглощение
глюкозы клетками, образование гликогена, синтез
белков, влияет на состояние слизистых оболочек
жизненно важных органов пищеварительного
тракта. Обмен натрия находится под контролем
щитовидной же-лезы.
Его недостаток приводит к головным болям,
ослаблению памяти, потере аппетита, повышению
кислотности желудочного сока, могут возникнуть
проблемы с мочевым пузырем, утомляемость.
Избыток натрия приводит к задержке воды в
организме (отекам), гипертонии, заболеваниям
сердца.
Основные источники поступления в
организм
Поваренная соль. Все соленые продукты.
Море-продукты. Овощи и зелень: капуста, мята,
укроп, петрушка, морковь, лук, салат-латук, перец,
спаржа, хрен, чеснок. Фрукты и ягоды: черная
смородина, клюква, лимоны. Продукты животного
происхождения: колбаса, сало, соленая рыба, икра,
сыр.
Наиболее распространенные соединения
NaCl – хлорид натрия, поваренная соль.
NaHCO3 – гидрокарбонат натрия, питьевая
сода.
Знаете ли вы, что…
Натрий был открыт в 1807 г. английским
химиком и физиком Г.Дэви и название получил от
арабск. натрон или натрун – моющее
средство – по применению природной соды и едкого
натра для изготовления мыла.
Число атомов натрия в организме
человека составляет 2,8 х 1024, а в одной
человеческой клетке – 2,8 х 1010.
Среднее содержание натрия в
человеческом организме составляет 100 г на 70 кг.
Суточное поступление натрия в организм
с продуктами питания составляет в среднем 4,4 г.
В медицине хлористый натрий применяют
в виде изотонического 0,9% раствора при
обезвоживании организма. Натрий входит в состав
многих лекар-ственных препаратов, в том числе
антибиотиков, викасола – синтетического
производного витамина K.
Кальций
Роль кальция в жизни растений
Содержание кальция в растениях составляет в
среднем 0,3% (по массе). Пектиновые вещества
(кальциевые и магниевые соли галактуроновой
кислоты) входят в состав клеточных стенок и
межклеточного вещества высших и низших растений.
Кальций используется как строительное вещество
для срединной пластинки, а также является
компонентом «внешнего скелета» водорослей;
увеличивает прочность растительных тканей и
способствует повышению выносливости растений.
Недостаток Са вызывает набухание пектиновых
веществ, ослизнение клеточных стенок и
загнивание растений; страдает корневая система,
происходит побеление верхушек растений и
молодых листьев. Вновь образующиеся листья
мелкие, искривленные, с неправильной формой
краев, на пластинке появляются светло-желтые
пятна, края листьев загибаются вниз. При сильном
дефиците кальция верхушка побега погибает.
Если в почве повышенное содержание кальция, то
на этих участках хорошо произрастают
растения-индикаторы: Венерин башмачок,
солнцецвет, степная астра, папоротник из рода
пеллея, ятрышники, мордовники, льнянка,
наперстянка крупноцветковая, порезник горный и
др.
Роль в жизни животных и человека
В организме животного в среднем от 1,9% до 2,5%
кальция (по массе). Кальций – это материал для
постройки костных скелетов. Карбонат кальция CaCO3
входит в состав кораллов, раковин моллюсков,
панцирей морских ежей и скелетов
микроорганизмов.
В организме человека 98–99% кальция содержится в
костях скелета, которые выполняют функцию «депо»
кальция; ионы кальция присутствуют во всех
тканях и жидкостях организма: 1 г – в плазме
крови, 6–8 г – в мягких тканях. При весе человека 70
кг содержание Са в организме составляет 1700 г,
причем 80% – фосфата кальция Ca3(PO4)2
и 13% – карбоната кальция CaCO3.
Кальций необходим для процессов кроветворения
и свертывания крови, для регуляции работы сердца,
мышечного сокращения, обмена веществ, уменьшения
проницаемости сосудов, для норма-льного роста
костей (скелет, зубы). Соединения ка-льция
благотворно влияют на состояние нервной системы,
проведение нервных импульсов, оказывают
противовоспалительное действие, обеспечивают
проницаемость клеточной мембраны, активацию
некоторых ферментов. Обмен кальция регулируется
в организме человека и животных кальцитонином –
гормоном щитовидной железы, паратгормоном –
гормоном околощитовидной железы и
кальциферолами – группа витамина D. Необходимо
помнить, что организм усваивает кальций только в
присутствии жиров: на каждые 0,06 г кальция нужно 1
г жира. Выводится кальций из организма через
кишечник и почки.
Недостаток кальция приводит к остеопорозу,
нарушениям в опорно-двигательной, нервной
системах, недостаточной свертываемости крови.
Основные источники поступления в
организм
Овощи и злаки: горох, чечевица, соя, бобы, фасоль,
шпинат, морковь, репа, молодые листья
одуванчиков, сельдерей, спаржа, капуста, свекла,
картофель, огурцы, салат, лук, зерна пшеницы, хлеб
ржаной, крупа овсяная. Фрукты и ягоды: яблоки,
вишня, крыжовник, земляника, абрикосы, смородина,
ежевика, апельсины, ананасы, персики, виноград.
Миндаль. Кисломолочные продукты: творог, сметана,
кефир.
Наиболее распространенные соединения
CaCO3 – карбонат кальция, мел, мрамор,
известняк.
Са(ОН)2 – гидроксид кальция, гашеная
известь (пушонка).
СаО – оксид кальция, негашеная известь
(кипелка).
CaOCl2 – смешанная соль соляной и
хлорноватистой кислот, хлорная известь (хлорка).
CaSO4 х 2H2O – двухводный
сульфат кальция, гипс.
Знаете ли вы, что…
Кальций был открыт английским химиком
Х.Дэни в 1808 г. при электролизе влажной гашеной
извести Са(ОН)2. Его название происходит от
лат. калцис (род. падеж лат. калкс –
камень, известняк) по его содержанию в
известняке.
Число атомов кальция в теле человека
составляет 1,6 х 1025, а в одной клетке 1,6 х 1011.
Суточное поступление кальция с
продуктами питания и водой составляет 500–1500 мг.
Известковые скелеты коралловых
полипов, состоящие из карбоната кальция,
образуют в тропических морях рифы и атоллы,
коралловые острова. Из скелетов коралловых
полипов, отмиравших в течение многих
тысячелетий, образовались толщи известняка, мела
и мрамора, которые используются как строительный
материал.
Существуют растения – кальцефилы (от
греч. филео – люблю), которые растут
преимущественно на щелочных почвах, богатых
кальцием, а также в местах выхода известняков,
мела (ветреница лесная, таволга шестилепестная,
лиственница европейская и др.).
Существуют растения – кальцефобы (от
греч. фобос – страх), которые избегают
известняковых почв, т.к. присутствие ионов
кальция тормозит их рост ( торфяные мхи,
некоторые злаки).
Сера
Роль серы в жизни растений, микроорганизмов
Содержание серы в растениях составляет в
среднем 0,05 % (по массе). Сера входит в состав
аминокислот (цистин, цистеин, метионин). Растения
получают серу из почвы из растворимых сульфатов,
а гнилостные бактерии превращают серу белков в
сероводород Н2S (отсюда – отвратительный
запах гниения). Но большая часть сероводорода
образуется при восстановлении сульфатов
сульфатредуцирующими бактериями. Этот H2S
фототрофными бактериями в отсутствие
молекулярного кислорода окисляется до серы и
сульфатов, а в присутствии О2 его окисляют
до сульфатов аэробные серобактерии.
У многих бактерий сера временно сохраняется в
виде шариков. Ее количество зависит от
содержания сероводорода: при его недостатке сера
окисляется до серной кислоты.
2H2S + O2 ––> 2H2O + 2S + энергия
2S + 3O2 + 2H2O ––> 2H2SO4 +
энергия
В водоемах, вода которых содержит сероводород,
живут бесцветные серобактерии бежиатоа и
тиотрикс. Им не нужна органическая пища. Для
хемосинтеза они используют сероводород: в
результате реакций между H2S, CO2 и O2
образуются углеводы и элементарная сера.
Большая часть серы не усваивается растениями,
но помогает им усваивать фосфор. Нехватка серы
снижает интенсивность фотосинтеза. Индикатором
повышенного содержания серы в почве являются
астрагалы.
Роль в жизни животных и человека
В организме животного содержится 0,25 % серы (по
массе). Простейшие планктонные радиолярии имеют
минеральный скелет из сернокислого стронция,
который обеспечивает не только защиту, но и
«парение» в толще воды.
В организме человека серы содержится 400–700
миллионных долей от массы. Сера входит в состав
белков и аминокислот, ферментов и витаминов.
Особенно важна она для синтеза белков кожи,
ногтей и волос. Сера является составной частью
активных веществ: витаминов и гормонов (например,
инсулина). Она участвует в
окислительно-восстановительных процессах,
энергетическом метаболизме и реакциях
детоксикации, активирует ферменты.
При недостатке серы кожа подвергается
воспалительным заболеваниям, наблюдается
ломкость костей и выпадение волос.
Среди соединений серы особенно опасным
считается сероводород – газ, обладающий не
только резким запахом, но и большой токсичностью.
В чистом виде он убивает человека мгновенно.
Опасность велика даже при незначительном
(порядка 0,01%) содержании сероводорода в воздухе.
Сероводород опасен тем, что накапливаясь в
организме, он соединяется с железом, входящим в
состав гемоглобина, что может привести к
тяжелейшему кислородному голоданию и смерти.
Основные источники поступления в
организм
Продукты растительного происхождения: орехи,
бобовые, капуста, хрен, чеснок, тыква, инжир,
крыжовник, слива, виноград. Продукты животного
происхождения: мясо, яйца, сыр, молоко.
Наиболее распространенные соединения
H2S – сероводород.
Na2S – сульфид натрия.
Знаете ли вы, что…
Сера известна с I в. до н.э. Названия
происходит от древнеиндусского сира –
светло-желтый, по цвету природной серы; латинское
название от санскр. сулвери – горючий
порошок.
Число атомов серы в теле человека 3,3 х 1024,
а в одной клетке – 2,4 х 1010.
Сероводород H2S – ядовитый
зловонный газ, используется в химической
промышленности, а также как лечебное средство
(сернистые ванны). Сера входит в состав лекарств,
в том числе антибиотиков, которые способны
подавлять активность микробов. Мелкодисперсная
сера – основа мазей для лечения грибковых
заболеваний кожи.
Природные сульфиды составляют основу
руд цветных и редких металлов и широко
используются в металлургии. Сульфиды щелочных и
щелочно-земельных металлов Na2S, CaS, BaS
применяются в кожевенном производстве.
Хлор
Роль хлора в жизни растений,
микроорганизмов
Содержание хлора в организме растений
составляет примерно 0,1% (по массе). Это один из
основных элементов водно-солевого обмена всех
живых организмов. Некоторые растения (галофиты)
не только способны расти на засоленных почвах с
высоким содержанием поваренной соли (NaCl), но и
накапливать хлориды. К ним относятся солянки,
солерос, сведа, тамарикс и др. Ионы хлора Cl–
участвуют в энергетическом обмене, положительно
влияют на поглощение корнями кислорода. У
растений хлор принимает участие в окислительных
реакциях и фотосинтезе.
Галофильные микроорганизмы обитают в среде с
концентрацией NaCl до 32% – в соленых водоемах и
засоленных почвах. Это бактерии родов Paracoccus, Pseudomonas,
Vibrion и некоторые другие. Высокие концентрации
NaCl необходимы им для поддержания структурной
целостности цито-плазматической мембраны и
функционирования связанных с ней ферментных
систем.
Роль в жизни животных и человека
В организме животного содержится от 0,08 до 0,2%
хлора (по массе). Отрицательно заряженные ионы
хлора, преобладающие в организме животных,
играют огромную роль в в водно-солевом обмене. В
условиях высокой солености, при содержании соли
в воде не ниже 3%, обитают галофиты: радиолярии,
рифообразующие кораллы, обитатели коралловых
рифов и мангровых зарослей, большинство
иглокожих, головоногие моллюски, многие
ракообразные. Во внутриматериковых водоемах с
соленостью от 2,4–10 до 30% обитают некоторые
коловратки, рачок Artemia salina, личинка комара Aedes
togoi и некоторые другие.
Мышечная ткань человека содержит 0,20–0,52% хлора,
костная – 0,09%, в крови – 2,89 г/л. В организме
взрослого человека около 95 г хлора. Ежедневно с
пищей человек получает 3–6 г хлора. Основная
форма его поступления в организм – хлорид
натрия. Он стимулирует обмен веществ, рост волос.
Хлор определяет физико-химические процессы в
тканях организма, участвует в поддержании
кислотно-щелочного равновесия в тканях
(осморегуляция). Хлор – основное осмотически
активное вещество крови, лимфы и других
жидкостей тела.
Соляная кислота, которая входит в состав
желудочного сока, играет собую роль в
пищеварении, обеспечивая активизацию фермента
пепсина, и оказывает бактерицидное действие.
Присутствие в воздухе около 0,0001% хлора
раздражающе действует на слизистые оболочки.
Постоянное пребывание в такой атмосфере может
привести к заболеванию бронхов, резкому
ухудшению самочувствия. По существующим
санитарным нормам содержание хлора в воздухе
рабочих помеще-ний не должно превышать 0,001 мг/л,
т.е. 0,00003%. Содержание хлора в воздухе в количестве
0,1% вызывает острое отравление, первый признак
которого – приступы сильнейшего кашля. При
отравлении хлором необходим абсолютный покой,
полезно вдыхать кислород или аммиак (нашатырный
спирт), или пары спирта с эфиром.
Основные источники поступления в
организм
Хлорид натрия – поваренная соль. Соленые
продукты. Ежедневно человек должен потреблять
около 20 г поваренной соли.
Наиболее распространенные соединения
NaCl – хлорид натрия, поваренная соль.
НСl – хлороводородная кислота, соляная
кислота.
HgCl2 – хлорид ртути (II), сулема.
Знаете ли вы, что…
Хлор впервые получил шведский химик
К.Шееле при взаимодействии соляной кислоты с
пиролюзитом MnO2 х H2O. Название
происходит от греч. клорос – желто-зеленый
цвет увядающей листвы – по окраске
газообразного хлора.
С соединениями хлора, прежде всего с
поваренной солью NaCl, человечество знакомо с
доисторических времен. Алхимикам была известна
соляная кислота НСl и смесь ее с азотной кислотой
HNO3 – царская водка.
Число атомов хлора в теле человека
составляет 1,8 х 1024, а в одной клетке – 1,8 х 1010.
В небольших дозах ядовитый хлор иногда
может служить и противоядием. Так, пострадавшим
от сероводорода дают нюхать нестойкую хлорную
известь. Взаимодействуя, два яда взаимно
нейтрализуются.
Хлорирование водопроводной воды
уничтожает болезнетворные бактерии.
Существуют водные организмы –
галофобы, не переносящие высоких значений
солености и обитающие только в пресных
(соленость не выше 0,05%) или слабосоленых (до 0,5%)
водоемах. Это многие водоросли, простейшие,
некоторые губки и кишечнополостные (гидра),
большинство пиявок, многие брюхоногие и
двустворчатые моллюски, большин-ство водных
насекомых и пресноводных рыб, все земноводные.
HgCl2 – сулема – очень сильный яд.
Разбавленные растворы ее (1 : 1000) используют в
медицине как дезинфицирующее средство.
Продолжение следует
|