Мир науки

Рефераты и конспекты лекций по географии, физике, химии, истории, биологии. Универсальная подготовка к ЕГЭ, ГИА, ЗНО и ДПА!

Загрузка...

Научное обоснование учения о химических элементах подано в трудах академика В. И. Вернадского, который доказал прочной взаимосвязи между химическим составом земной коры, Мирового океана и живого организма. Он считал, что

живые организмы и земная кора образуют единую систему, причем живые организмы участвуют в геохимических процессах распределения химических элементов в земной коре. Тесная связь живого с неживым проявляется прежде всего сходством элементного состава. Вещества живой и неживой природы состоят из одних и тех же химических элементов, между ними действуют одинаковые силы химического взаимодействия. О единстве живого и неживого хорошо сказал русский поэт М. Волошин:

 

Наш предок, что из охлажденных вод Свой рыбий остов выволок на землю, В себя унес весь древний Океан С дыханием приливов и отливов. С первичной теплотой и солью вод - Живую кровь, струящуюся в жилах. * В ходе исследования перемещения элементов В. И. Вернадского-кий обнаружил, что их миграция, рассеяние и концентрация зависят от атомного веса, размеров атомных и ионных радиусов, а также от способности элементов к образованию химических соединений.

 

Все химические элементы, которые участвуют в биологических процессах живых организмов, получили название биогенных элементов.

 

Дальнейшее развитие химия биогенных элементов получила в работах А. П. Виноградова, К. Б. Яцимирского, В.В. Ковальского, А. И. венчиком, М. Диксона и С. Уэбба, А. А. Войнар, Е. Андервуда, Г.А. Бабенко и др..

 

А. П. Виноградов открыл общий закон распределения химических элементов:

 

Количественный состав химических элементов в живом веществе (живое вещество - совокупность всех живых организмов) обратно пропорционален их порядковым номерам в периодической системе элементов, то есть количественный химический состав живого вещества является периодической функцией порядкового номера элемента.

 

Но эта закономерность не пригодна для элементов главных подгрупп I, II и VII групп. Ее нарушение зависит от природы химической связи между атомом элемента, рассматривается и другими атомами, входящими в молекулы биоорганических соединений.

 

Количественный состав ковалентно связанных атомов уменьшается с ростом заряда ядра атомов в группе (например, N, Р, Аз, Sb), а элементов, имеющихся в организме в виде ионов (s-элементы I и II групп, p - элементы VII группы), - увеличивается до оптимального ионного радиуса, а затем уменьшается. Например, при переходе от бериллия к кальцию состав элемента в живом организме увеличивается, а затем уменьшается, при переходе от фтора к хлору - также увеличивается, а затем уменьшается (табл. 1.1).

 

Из всех биогенных элементов одиннадцать (О, N, Н, S, Са, М §, К, N а СИ, Р, С) составляют 99,5% массы организма. Вклад всех элементов является менее 0,5%.

 

Естественный отбор элементов обусловлен следующими факторами:

 

- Способностью к образованию прочных (энергоемких) связей;

 

- Способностью к образованию цепи;

 

- Лабильностью связей;

 

- «Лабильностью» атомов, например, S, Р, Ре (по Дж. Берна-лом);

 

- Образованием соединений, которые легко растворяются в воде, что способствует их концентрированию в организме;

 

- Способностью к образованию устойчивых комплексных соединений с биологическими молекулами.

 

В живом организме биогенные элементы распределяются неравномерно. Медь концентрируется в печени; цинк - в поджелудочной железе йод - в щитовидной железе фтор - в зубной эмали, алюминия, мышьяк - в волосах и ногтях; кадмий, ртуть, марганец - в почках стронций - в предстательной железе барий

 

- В сетчатке глаза.

 

Развивая идеи В. И. Вернадского о роли элементного состава грунта в эволюции организмов, А. П. Виноградов разработал учение о биогеохимических провинциях - районы с повышенным или пониженным содержанием любого элемента - и эндемические заболевания, обусловленные связанным с этим содержимым элемента в организме человека.

 

В. В. Ковальский создал учение о геохимическую экологию

 

- Биохимические и физиологические адаптации организма к химическим элементам данной среды. По Ковальским, большинство организмов приспосабливается к необычному состав тех или иных элементов и развивается нормально. И только от 5 до 20% организмов в этих условиях подвергаются эндемических заболеваний.

 

Сегодня есть разные классификации химических элементов, находящихся в организме человека. По количественному составу их делят на макроэлементы (10-2% и более) - это С, Н, N, О, Р, S, Са, К, М §, СИ, микроэлементы (10 "3-10-12%) - Mn, Zn, Си, Со, Ре, и, АИ т.п.; ультрамикроэлементы (менее 10-12%) - Яа и др.. Но такая классификация не указывает на роль и значение в организме того или иного элемента. В. Ковальский распределил химические элементы по следующим группам:

 

- Элементы, постоянно присутствующие в живом организме, участвуют в обмене веществ и являются незаменимыми;

 

- Элементы, постоянно присутствующие в организме, но их биологическая роль мало изучена;

 

- Элементы, постоянно есть в живых организмах, но их биологическая роль не выяснена.

 

А. И. венчиком считал, что химические элементы независимо от их количественного состава надо называть биотическими элементами, если доказана их физиологическая активность. По А. И. венчиком, Биотики - это химические элементы экзогенного происхождения, входящие в биохимические структуры и системы организма, участвуют в биохимических и физиологических процессах и способны повысить сопротивляемость организма при действии на него вредных реагентов. Из этого следует, что к биотикив могут быть причислены как макро-, так и микроэлементы, которые входят в состав витаминов, ферментов и других веществ, обязательно участвуют в процессах обмена. Согласно этой классификации к отдельной группе относятся элементы, которые играют в организме роль пластического материала, а также создают физико-химические условия для протекания физиологических процессов (рН среды, осмотическое давление и т.д.). К этой группе, кроме С, N, O, H, можно причислить макроэлементы Са, К, М §, СИ, Р. К следующей группе относятся элементы, участвующие в процессах обмена. Это биокатали-тические элементы (Ре, Си, Мп и др.).. Они активируют ферментативные процессы организма или входят в структуру ферментов (Zn), витаминов (Со), гормонов (I).

 

К третьей группе относятся так называемые ретикулоэндотелиальной элементы (Аз, Н §, Sb и др.), которые подавляют жизнеспособность микробов.

 

А. П. Виноградов предложил принципиально новую классификацию, согласно которой биологическая роль элементов определяется электронным строением их атомов, следовательно, зависит от положения в периодической системе элементов Д. И. Менделеева.

 

Исходя из электронного строения атомов, к биогенным относятся элементы s-, p-, d-блоков. Электронная структура атома обусловливает особенности его поведения в химических реакциях, влияет на создаваемые им типы химических связей в соединениях.



Загрузка...
Загрузка...
Яндекс.Метрика
Биология      Физика      Химия      Экономика     География
Микробиология      Теоретическая механика     География Белоруссии    География Украины    География Молдавии
Растительность мира      Электротехника    География Грузии    География Армении    География Азербайджана
География Казахстана    География Узбекистана    География Киргизии    География Туркменистана    Природоведение
География Таджикистана    География Эстонии