Загальна біологія (Шарабарова С.С.)

Слід звернути увагу учнів на те, що, хоча майже всі відомі елементи трапляються в живих організмах, але їх співвідношення в живих і неживих об’єктах є різним. Якщо в неживих об’єктах на нашій планеті за кількістю атомів найбільш поширеними є О(63 %), Si(21,2 %), Аl(6,5 %), Na(2,4 %), Fe(1,9 %) і Са(1,9 %), то в живих перші місця за вмістом займають Н(64 %), О(25,6 %), С(7,5 %), N(1,25 %), Р(0,24 %), S(0,06 %). Аналізуючи цю інформацію, треба підвести учнів до думки, що така відмінність обумовлена певними особливостями елементів, які переважають у живих об’єктах. Це прямо пов’язано з їхніми хімічними й фізичними властивостями. Так, Оксиген і Гідроген утворюють воду, що є універсальним розчинником і середовищем, у якому відбуваються біохімічні реакції. Наявність Нітрогену вкрай важлива для утворення найважливіших інформаційних молекул — ДНК і РНК. Фосфор бере участь в утворенні макроергічних зв’язків, тобто є найважливішим компонентом систем забезпечення клітин енергією. А Сульфур відіграє важливу роль у формуванні просторової будови біологічних молекул. Якщо ж узяти, наприклад, Силіцій, якого надзвичайно багато на нашій планеті, то він, як і Карбон, здатен зв’язуватись із чотирма іншими атомами, але, через більший діаметр свого атома, він гірше утворює макромолекулярні ланцюжки. За вмістом у живих організмах хімічні елементи можна поділити на три групи: макроелементи, мікроелементи й ультрамікроелементи.
 Макроелементи До цієї групи відносять елементи, маса яких становить від 10 до 0,001 % маси тіла. Вони є основною масою речовини живих організмів і беруть участь в утворенні їх органічних і неорганічних сполук. С, Н, О, N, Р і S входять переважно до складу органічних сполук. Чотири елементи (С, Н, О, N), які за загальною масою та кількістю атомів у органічних сполуках значно перевищують усі інші, називають органогенними. Na, К, Mg, Са і Сl у живих організмах частіше за все трапляються у вигляді іонів.
Мікроелементи До цієї групи відносять елементи, маса яких становить від 0,001 до 0,000001 % маси тіла. Вони входять до складу ферментів, гормонів і ряду інших важливих сполук. Наприклад, І входить до складу гормонів щитовидної залози, a Fe — до складу гемоглобіну. Деякі з них мають велике значення лише для певних систематичних груп організмів. Так, бурі водорості містять багато І, молюски — багато Сu, який входить до складу їх дихальних пігментів, а хвощі — багато Si і Сr, які виконують захисні функції.
Ультрамікроелементи До цієї групи відносять елементи, маса яких становить менше 0,000001 % маси тіла. їх біологічна роль мало досліджена. Скоріше за все, вони потрапляють до організму випадково у вигляді домішок у складі необхідних речовин. Проте в ряді випадків було відмічено їхній вплив на організм. Наприклад, препарати, які містили дуже низькі концентрації Аu, виявили суттєвий профілактичний ефект щодо атеросклерозу.
Проблеми, пов’язані з порушенням умісту елементів Порушення вмісту хімічних елементів у живих організмах досить часто призводить до негативних для них наслідків. Причиною негативних наслідків може бути як нестача, так і надлишок елемента. Так, нестача І призводить у людини до порушення роботи щитовидної залози, а надлишок важких металів (Hg, Pb, Cu, As тощо) викликає важкі отруєння та порушує роботу печінки й нирок. Нестача Fe у людини викликає анемію, нестача Р підвищує ламкість кісток, а його надлишок викликає ураження нервової системи. Дефіцит N у рослин пригнічує їхній ріст, викликає пожовтіння й опадання листя та зменшує врожайність. Дефіцит Р також викликає пригнічення росту і зміну забарвлення листків. Різноманітні порушення розвитку рослин і забарвлення їх окремих частин викликає й дефіцит таких елементів, як Fe, Mo, Са, Mg тощо. Надлишок Мn викликає у рослин пожовтіння листків, а надлишок В призводить до відмирання країв листків.