Макро и микроэлементы реферат

Обновлено: 07.07.2024

Минеральные вещества и их обмен в организме животных.

Общая характеристика минеральных веществ. Все или почти все элементы, встречающиеся в земной коре, находятся в растительных или животных организмах. Недостаточное или избыточное содержание минеральных веществ в почве или воде неизбежно влияет на содержание их в растениях, растительных кормах, а через них и в тканях животных (почва и вода – растения – корма и продукты питания растительного происхождения – организм животных и человека).

Впервые теоретические основы учения о связи химического состава живых организмов и земной коры создал академик В.И. Вернадский. В 1940 году он впервые поставил вопрос о роли минеральных веществ, как факторов внешней среды и положил начало развитию новой науки – биогеохимии(область науки, изучающая миграции атомов и геохимические процессы в биосфере). Трудами его ученика академика А.П. Виноградова было доказано, что химический состав живого вещества зависит от химического состава естественной среды, а позже создано учение о биогеохимических провинциях.

Биогеохимические провинции – это области на земной поверхности, где отдельных элементов в почвах и природных водах либо недостаточно, либо избыточно. В таких зонах у животных и растений развиваются тяжелые заболевания, называемыебиогеохимическими эндемиями. Учение о биогеохимических провинциях позволило объяснить причину многих эндемических заболеваний как-то: рахит – возникает при недостатке кальция в рационе, сухотка - при недостатке кобальта в почвах и на пастбищах, недостаток марганца является основной причиной таких заболеваний домашней птицы, как перозис и хондродистрофия, лизуха развивается при недостатке меди, недостаток йода в почве и воде является главной причиной эндемического зоба, чрезмерное поглощение с травой молибдена вызывает сильный изнуряющий понос, который наблюдается у коров, анемия развивается при недостатке железа в почве и воде.

Элементарный состав организма животных. Общая масса всех живых организмов, населяющих Землю, составляет примерно 10 13 -10 15 т. Сравнение химического состава живых организмов и неживой природы (атмосферы и земной коры) свидетельствует о том, что живые организмы приспособили для своей деятельности не все самые распространенные элементы земной коры (литосферы). Например, один из наиболее распространенных элементов литосферы – кремний – лишь в небольших количествах содержится в некоторых видах растений, а в организме животных присутствуют лишь его следы. Известно, что в состав органов и тканей животных и человека входят свыше 70 элементов из периодической системы Д.И. Менделеева. По количественному содержанию в организме их можно разделить на макроэлементы (их концентрация выше 0,001 %), микроэлементы (концентрация которых составляет 10 -6 - 10 -3 %) и ультромикроэлементы (концентрация меньше 10 -6 %). К группе макроэлементов относятся: кислород, водород, углерод, азот, сера, фосфор, кальций, натрий, калий, магний, хлор и железо. К микроэлементам – йод, фтор, марганец, цинк, медь, молибден, кобальт, селен, бор, бром и др. и к ультромикроэлементам относятся: литий, алюминий, кремний, олово, мышьяк, титан, ванадий, хром, серебро, вольфрам и другие. Почти 99 % от перечисленных элементов приходится на долю кислорода, водорода, углерода и азота, в то время как содержание трех последних в земной коре ничтожно. Они являются составными компонентами воды, белков, липидов и минеральных веществ животного организма.

Содержание основных элементов в организме животных представлено в таблице1.

1) биоэлектрическую, связанную с возникновением разности потенциалов на клеточных мембранах. Это свойство ионов используется для регуляции функций, особенно возбудимых клеток (нервных, мышечных) и для проведения нервных импульсов;

2) осмотическую, используемую для регуляции осмотического и гидроосмотического давления;

3) структурную, обусловленную комплексообразующими свойствами металлов. Ионы металлов входят в состав макромолекул (белков, нуклеиновых кислот, гема, хлорофилла и т.д.);

4) регуляторную, проявляющуюся в том, что ионы металлов, соединяясь с ферментами, оказывают влияние на их активность и регулируют скорость химических превращений в клетке. Это прямое регуляторное действие катионов. Косвенная регуляторная функция состоит в том, что ионы металлов необходимы для проявления действия другого регулятора, например гормона;

5) транспортную, основанную на участии некоторых металлов (в составе металлопротеидов) в переносе электронов или простых молекул. Например, катионы железа и меди входят в состав цитохромов, являющихся переносчиками электронов, а железо в составе гемоглобина связывает кислород и участвует в его переносе;

6) энергетическую, связанную с использованием неорганических фосфатных анионов в образовании АТФ из АДФ;

7) механическую, или опорную. Например, катион кальция и анион фосфора входят в состав гидроксиапатита и фосфата кальция костей и определяют их механическую прочность;

8) синтетическую, связанную с использованием неорганических анионов для синтеза сложных молекул. Например, I - участвует в синтезе иодтиронинов в клетках щитовидной железы;

Известно, что макро- и микроэлементы являются с одной стороны, синергистами, а с другой – антагонистами. В связи с этим следует знать об антагонизме, существующем между кальцием и цинком, натрием и литием и т.д. Явление антагонизма между химическими элементами в живом организме обусловлено их физико-химическими и электрокинетическими свойствами.

У нас есть "нужная" Вам информация для написания практически любой учебной работы.

Реферат на тему: "Био-, макро-, микроэлементы и их роль в жизни растения."

Биоэлементы (с греч. bios - жизнедеятельность) – компоненты, совершенно, требуемые с целью существования; биоэлементы регулярно пребывают в составе организма и представляют характеризующую значимость в действиях жизнедеятельности. Все без исключения биоэлементы возможно относительно поделить в 3 категории: макроэлементы, эссенциальные (неподменные) и относительно эссенциальные микроэлементы. В активных клеточках как правило выявляются отпечатки практически абсолютно всех компонентов, находящихся там в находящейся вокруг сфере, но с целью существования их следует приблизительно СОРОК.

В связи с численного нахождения они разделяются в макроэлементы, находящиеся в 10-х и сотых частях процента, и микроэлементы, находящиеся в тысячных и мильонных частях процента.

Важнейшими органогенными компонентами считаются воздух (является приблизительно 70 ПРОЦЕНТОВ народ организмов), неметалл (18%), тритий (10%), элемент, а кроме того элемент, элемент, силиций, металл, люминофор, жупел, элемент, галоген, металл. Их среднее сущность - наиболее 0,01% биомассы. Все без исключения перечисленные выше органогенные компоненты оформляют категорию макроэлементов.

Макроэлементы — хим компоненты, одолеваемые растениями в крупных долях, с n. ДЕСЯТИ вплоть до n. ДЕСЯТИ-2 масса. %. Основными макроэлементами считаются N, Р, К, Са, Mg, Si, Fe, S.

Азот хорошо усваивается растением с солей азотной кислоты и аммония. Некто считается один с первостепеннейших компонентов корневого ‘питания, таким образом равно как вступает в структура белков абсолютно всех активных клеток. Непростая микрочастица белочка, с коего выстроена плазма, включает с 16 вплоть до 18% азота. Плазма предполагает собою активное элемент, в ней происходит важнейший физический процедура — респираторный взаимообмен.

Фосфор. Сущность фосфора в растениях является приблизительно 0,2% в высохшей изобилие. Люминофор действует в корневую концепцию и действует в растении в варианте окисленных сочетаний, основным способом фрагментов ортофосфорной кислоты (Н2РO4-, HPO42-, РO43-). Физическое роль фосфора обусловливается этим, то что некто вступает в структура строя базисных сочетаний, подобных, равно как нуклеиновые кислоты (КИСЛОТА и РНК), нуклеотиды (АДЕНОЗИНТРИФОСФАТ, НАДО, НИКОТИНАМИДАДЕНИНДИНУКЛЕОТИДФОСФАТ), нуклеопротеиды, эликсир жизни и множества иных, исполняющих основную значимость в размене элементов.

Сера находится в растениях в числе 0,17%. Но в растениях рода капустовых её сущность значительно ранее. Действует жупел в растения в варианте сульфатиона SO42-. Жупел вступает в структура базисных сочетаний, исполняющих немаловажную значимость в размене элементов организма. Таким образом, жупел вступает в структура 3-х аминокислот — цистина, цистеина и метионина. Практически все без исключения белогорья содержат аминокислоты, включающие серу, по этой причине делается ясна значимость дымчаты в протеиновом размене организма. Жупел, поступая в постенница в варианте голубь SO42-, стремительно переключается в базисную конфигурацию присутствие участии АДЕНОЗИНТРИФОСФАТ и магния:

Элемент вступает в структура растений в числе 0,2%. В прежних листьях его сущность достигает вплоть до 1 %. Действует в варианте голубь Са22+. Значимость кальция многообразна. Элемент, объединяясь с пектиновыми элементами, предоставляет пектаты кальция, какие считаются важной составляющий составляющей клеточных слоев растений. Центральные пластинки, склеивающие клеточные слоя располагающихся рядом клеток, заключаются согласно превосходству с пектатов кальция. Присутствие дефиците кальция клеточные слоя ослизняются, то что в особенности наглядно выражается в клеточках корня. Элемент слабо перемещается согласно растению, по этой причине с целью предотвращения ослизнения следует, для того чтобы ионы Са22+ напрямую соприкасались с клеточками корня.

Магний. Сущность магния в растениях является в обычном 0,17%. Металл действует в постенница в варианте голубь Mg2+. Металл вступает в структура главного пигмента травяных листочков — хлорофилла. Металл удерживает текстуру рибосом, объединяя РНК и протеин.

Калий. Сущность калия в растении в обычном является 0,9%. Некто действует в постенница в варианте голубь К+. Физическую значимость калия невозможно рассматривать целиком выпытанной. Элемент никак не вступает буква в один базисное объединение. Значительная доля его (70 ПРОЦЕНТОВ) в клеточке пребывает в независимой гетерополярной фигуре и просто извлекается прохладной водою, другие 30% в адсорбированном пребывании. В сопоставление кальцию элемент уменьшает микровязкость протоплазмы, увеличивает её оводненность, повышая гидратацию белков.

Железо вступает в структура растения в числе 0,08%. Потребность железка существовала представлена в этот ведь промежуток, то что и других макроэлементов. По этой причине, невзирая в жалкое сущность, его значимость рассматривается совместно с макроэлементами. Металл действует в постенница в варианте Fe3+, а транспортируется в листья согласно ксилеме в варианте цитрата железка (III). Значимость железка в основной массе ситуации сопряжена с его возможностью переключаться с окисленной фигуры (Fe3+) в реконструированную (Fe2+) и назад. Металл вступает в структура каталитических средоточий множества окислительно-реставрационных ферментов.

Микроэлементы - хим компоненты, находящиеся там в организмах в невысоких концентрациях (как правило тысячные части процента и далее). Металл, металл, аурипигмент, пиролюзит, лес, галоген, элемент, галоген, металл, полупроводник, имя и определенные др. принадлежат к микроэлементам.

Практическая важность изучений согласно микроэлементам сопряжена с этим, то что имеется агропочвенные глубинке, в каком месте критически так не хватает этого либо другого с их. Помимо этого, зачастую в основе микроэлементы пребывают в неусвояемом с целью постного организма пребывании, по этой причине введение микроудобрений (удобрений, включающих микроэлементы) в основу весьма целесообразно. Но необходимо принимать во внимание, то что большие дозы микроэлементов имеют все шансы проявить опасное воздействие. Оказалось, то что микроэлементы в сдерживающем основной массе активизируют конкретные ферментативные концепции. Данное исполняется разными способами — прямым заинтересованностью в составе молекул ферментов либо их активацией. Значимым фактором в воздействии абсолютно всех микроэлементов считается их умение предоставлять групповые объединения с разными базисными сочетаниями, в этом количестве и с белками. Различные микроэлементы имеют все шансы предоставлять групповые объединения с одними и этими ведь базисными элементами, вследствие чему они имеют все шансы представлять равно как антагонисты. Из этого места очевидно, то что с целью стандартного увеличения растений следует конкретное соответствие микроэлементов (железка к марганцу, меди к лесу и т. д.). В разрешение проблем, сопряженных с кормлением растений микроэлементами огромный вложение привнесли Я.В. Пейве, М.Я. Ученик, М.В. Каталымов, Б.А. Ягодин и др.

Пиролюзит действует в постенница в варианте ионов Мn2+. Среднее сущность марганца в растениях 0,001 %. В растении пиролюзит пребывает в различной уровня окисления (Мn2+, Мn3+, Мn4+). Пиролюзит характеризуется значительным признаком окислительно-восстановительного возможности. С данным сопряжено роль данного компонента в реакциях био окисления. Некто нужен с целью стандартного протекания фотосинтеза, так как вступает в структура интенсивного середины кислородовыделяющего ансамбля фотосистемы II и реализовывает разделение вода и акцентирование воздуха: 2Мn4+ 2Н2O = 2Мn2+ 4Н+ O2.

Медь вступает напрямую в структура строя энзиматических концепций, имеющих отношение к команде оксидаз, подобных, равно как полифенолоксидаза, аскорбатоксидаза, цитохромоксидаза. В данных ферментах металл связана с белком, согласно-очевидному, посредством SH- категории. Полифенолоксидаза и аскорбатоксидаза реализовывают оксидирование фенолов и аскорбиновой кислоты, а цитохромоксидаза вступает в структура респирационной цепочки митохондрий. Значительная доля меди (75% с в целом нахождения меди в листьях) концентрируется в хлоропластах. В хлоропластах сконцентрирован и медесодержащий протеин синего тона — пластоцианин. Сущность меди в пластоцианине является 0,57%. Металл, аналогично железу и марганцу, имеет возможностью к реверсируемому окислению и возобновлению: Сu2+ + Сu+.

Цинк действует в постенница в варианте ионов Zn2+. Среднее сущность цинка в растениях 0,002%. В растениях металл никак не принимет участие в окислительно-реставрационных реакциях, так как никак не изменяет уровень окисления. Некто вступает в структура наиболее ТРИДЦАТЬ ферментов, в т. ч. фосфатазы, карбоангидразы, алкогольдегидрогеназа, РНК-фермент и др. Фермент ускоряет разделение гидрата окиси углерода в водичку и углекислый голубое топливо. Данная отклик значима с целью хода фотосинтеза. Углекислый голубое топливо, поступая в клеточку, расходится в здесь, создавая Н2СO3: СO2 + Н2O Н2СO3 + Н2.

Молибден действует в растения в варианте аниона МoO42-. Сущность молибдена в растениях является 0,0005—0,002%. Металл вступает в структура наиболее ДВАДЦАТЫЙ ферментов, исполняя присутствие данном никак не только лишь каталитическую, однако и скелетную функцию. Металл совместно с железом вступает в структура интенсивного середины энзиматического ансамбля нитрогеназы в варианте Mo-Fe-протеин и принимет участие в регистрации азота атмосферы разными микроорганизмами. Присутствие восcтановлении нитратов металл функционирует равно как шпион электронов с ФЛАВИНАДЕНИНДИНУКЛЕОТИД (фад) к нитрату, присутствие данном NO3- переключается в NO2-, а Мo5+ — в Мo6+. Формирование нитратредуктазы считается один с нескольких образцов адаптационного синтеза ферментов в постном организме. Данный белок образовывается, если в сфере существуют нитраты и металл.

Бор действует в постенница в варианте аниона борной кислоты — ВO33-. Среднее сущность леса в растениях 0,0001%. Значимость леса выяснена очень никак не довольно. Данное сопряжено с этим, то что лес, в различие с многих иных микроэлементов, никак не вступает в структура буква 1-го фермента и никак не считается активатором ферментов. Огромное роль с целью реализации функции леса обладает его умение предоставлять групповые объединения. Сложные комплексы с борной кислотой формируют элементарные глюкоза, полисахариды, спирты, фенольные объединения и др. В данной взаимосвязи возможно допустить, то что лес оказывает большое влияние в темп ферментативных взаимодействий посредством субстраты, в какие функционируют ферменты.

Кобальт пребывает в материях растений в гетерополярной (Со2+, Со3+) и единой фигуре. Сущность кобальта в обычном является 0,00002%. В особенности металл нужен бобковым растениям, так как принимет участие в регистрации погодного азота. Металл вступает в структура кобаламина (центрум В12 и его выводные), что синтезируется микроорганизмами в клубеньках бобковых растений, а кроме того в структура ферментов у азотфиксирующих организмов, участвующих в синтезе метионина, КИСЛОТА и разделении клеток микроорганизмов.

Хлор действует в постенница в варианте Сl-. Галоген нужен с целью деятельность ФС II в стадии фотосинтетического распада вода и отделения воздуха. Представлено воздействие хлоридов в службу Н+-АТФаз тонопласта, содействие в разделении клеточки. Существуют данные о воздействии хлора в азотный взаимообмен. Таким образом, хлориды активизируют динамичность аспарагинсинтетазы, что принимет участие в передвижке аминогруппы в аминокислота. Сосредоточиваясь в растении в вакуолях, хлориды имеют все шансы осуществлять осморегулирующую функцию. Минус хлора выражается крайне редко и прослеживается только лишь в весьма щелочных основах.

Металл действует в растения в варианте голубь Ni2+, однако способен кроме того пребывать в варианте Ni+ и Ni3+, Значимость никеля с целью верховных растений равно как микроэлемента существовала подтверждена не так давно. Вплоть до данного полагали металл важным микроэлементом множества микроорганизмов. У верховных растений металл вступает в структура фермента уреазы, что реализовывает отклик распада мочевины. Представлено, то что в растениях, состоятельных никелем, динамичность уреазы ранее и в соответствии с этим далее сущность мочевины согласно сопоставлению с негарантированными. Металл активизирует несколько ферментов, в т. ч. нитратредуктазу и прочие, проявляет регулирующее воздействие в текстуру рибосом.

Для увеличения диатомных водорослей нужен силиций. Некто делает лучше увеличение определенных злаков, подобных, равно как злак и маис. Силиций увеличивает стабильность растений вопреки полегания, таким образом равно как вступает в структура клеточных стен. Хвощи имеют необходимость в кремнии с целью прохождения актуального цикла. Но и прочие разновидности накопляют довольно кремния и соответствуют присутствие внесении кремния повышением темпов увеличения и продуктивности. В гидрированной фигуре SiO2 силиций скапливается в эндоплазматическом ретикулуме, клеточных стенах, в межклетных местах. Некто способен кроме того формировать сложные комплексы с полифенолами и в данной фигуре взамен лигнина предназначается с целью поддержания клеточных стен.

Основная физическая значимость калия, кальция и магния, точнее их ионов, заключается в этом, то что, адсорбируясь в плоскости коллоидальных элементов протоплазмы, они формируют около их конкретные электростатические мощи. Данные мощи представляют немаловажную значимость в формировании текстуры активного элемента, в отсутствии каковой никак не имеют все шансы осуществляться буква слаженная работа ферментов, буква сочетание клеточных элементов. Ионы сохраняют около себе разное число молекул вода, в следствии чего же размер голубь считается разным. Непохожи и мощи, удерживающие частица в плоскости коллоидальной частички. Частица кальция обладает минимальный размер — некто с огромной мощью удерживается в плоскости коллоидов. Частица калия обладает максимальный размер, в мощь чего же сформирует меньше прочные адсорбционные взаимосвязи и способен являться вытеснен тором кальция. Частица магния захватывает промежное состояние.

Поскольку, адсорбируясь, ионы стараются сдержать собственную нежиую слой, в таком случае они устанавливают оводненность и водоудерживающую мощь коллоидов. Присутствие присутствии калия водоудерживающая умение материи возрастает, присутствие присутствии кальция — понижается. Подобным способом, главным в формировании конкретных внутренних строений считается соответствие катионов, а никак не только лишь их безусловное сущность.

Таким способом, проделанная деятельность продемонстрировала, то что все без исключения компоненты в жизнедеятельности растений значимы и сопряжены среди собою. Один, равно как б, сопряжено с иным, принимет участие в котором или ходе. Микроэлементы, какие в том числе и в небольших долях находящиеся там в растениях, хотя их и не достаточно, значимы и неподменны.

Содержание

Введение. Стр. 2
Основной текст. Стр. 3
Биоэлементы. Стр. 3
Макроэлементы. Стр. 4
Микроэлементы. Стр. 6
Роль элементов в жизни растения. Стр. 10
Заключение. Стр. 11
Информационный ресурс.

Прикрепленные файлы: 1 файл

Био-,макро-,микро-элементы и их роль в жизни растений.docx

Государственное бюджетное образовательное учреждение
среднего профессионального образования
Колледж Сферы Услуг №3

Реферат на тему:
”Био-,макро-,микро- элементы и их роль в жизни растений”

Подготовил Голубев Кирилл
Первый курс,102 группа

Основной текст. Стр. 3

Биоэлементы. Стр. 3

Макроэлементы. Стр. 4

Микроэлементы. Стр. 6

Роль элементов в жизни растения. Стр. 10

Заключение. Стр. 11

Информационный ресурс. Стр. 12

Цель работы заключается в изучении био-, макро-, микроэлементов в растениях, их роль в жизнедеятельности. Описать некоторые элементы.

2) обработка полученных данных, отсеивание ненужной информации, сокращение.

3) Формирование логического текста.

Биоэлементы (от греч. bios - жизнь) – элементы, абсолютно, необходимые для жизни; биоэлементы постоянно находятся в составе организма и играют определяющую роль в процессах жизнедеятельности. Все биоэлементы можно условно разделить на три группы: макроэлементы, эссенциальные (незаменимые) и условно эссенциальные микроэлементы. В живых клетках обычно обнаруживаются следы почти всех элементов, присутствующих в окружающей среде, однако для жизни их необходимо около 40.

В зависимости от количественного содержания они делятся на макроэлементы, содержащиеся в десятых и сотых долях процента, и микроэлементы, содержащиеся в тысячных и миллионных долях процента.

Важнейшими биогенными элементами являются кислород (составляет около 70% массы организмов), углерод (18%), водород (10%), азот, а также кальций, калий, кремний, магний, фосфор, сера, натрий, хлор, железо. Их среднее содержание - более 0,01% биомассы. Все вышеперечисленные биогенные элементы составляют группу макроэлементов.

Ca, Mg, P, S, K, Na, Cl

Fe, Zn, Cu, Mn, Mo, Co, Cr, Se, I

Al, Pb, Ba, Bi, Cd, Hg, Ti, Be, Sb

Макроэлементы — химические элементы, усвояемые растениями в больших количествах, от n. 10 до n. 10-2 вес. %. Главными макроэлементами являются N, Р, К, Са, Mg, Si, Fe, S.

Азот хорошо усваивается растением из солей азотной кислоты и аммония. Он является одним из главнейших элементов корневого ‘питания, так как входит в состав белков всех живых клеток. Сложная молекула белка, из которого построена протоплазма, содержит от 16 до 18% азота. Протоплазма представляет собой живое вещество, в ней совершается главнейший физиологический процесс — дыхательный обмен.

Фосфор. Содержание фосфора в растениях составляет около 0,2% на сухую массу. Фосфор поступает в корневую систему и функционирует в растении в виде окисленных соединений, главным образом остатков ортофосфорной кислоты (Н2РO4-, HPO42-, РO43-). Физиологическое значение фосфора определяется тем, что он входит в состав ряда органических соединений, таких, как нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК), нуклеотиды (АТФ, НАД, НАДФ), нуклеопротеиды, витамины и многих других, играющих центральную роль в обмене веществ.

Сера содержится в растениях в количестве 0,17%. Однако в растениях семейства крестоцветных ее содержание гораздо выше. Поступает сера в растения в виде сульфатиона SO42-. Сера входит в состав органических соединений, играющих важную роль в обмене веществ организма. Так, сера входит в состав трех аминокислот — цистина, цистеина и метионина. Почти все белки включают аминокислоты, содержащие серу, поэтому становится понятна роль серы в белковом обмене организма. Сера, поступая в растение в виде иона SO42-, быстро переходит в органическую форму при участии АТФ и магния:

Кальций входит в состав растений в количестве 0,2%. В старых листьях его содержание доходит до 1 %. Поступает в виде иона Са22+. Роль кальция разнообразна. Кальций, соединяясь с пектиновыми веществами, дает пектаты кальция, которые являются важнейшей составной частью клеточных оболочек растений. Срединные пластинки, склеивающие клеточные оболочки соседних клеток, состоят по преимуществу из пектатов кальция. При недостатке кальция клеточные оболочки ослизняются, что особенно ярко проявляется в клетках корня. Кальций плохо передвигается по растению, поэтому для предупреждения ослизнения необходимо, чтобы ионы Са22+ непосредственно соприкасались с клетками корня.

Магний. Содержание магния в растениях составляет в среднем 0,17%. Магний поступает в растение в виде иона Mg2+. Магний входит в состав основного пигмента зеленых листьев — хлорофилла. Магний поддерживает структуру рибосом, связывая РНК и белок.

Калий. Содержание калия в растении в среднем составляет 0,9%. Он поступает в растение в виде иона К+. Физиологическую роль калия нельзя считать полностью выясненной. Калий не входит ни в одно органическое соединение. Большая часть его (70%) в клетке находится в свободной ионной форме и легко извлекается холодной водой, остальные 30% в адсорбированном состоянии. В противоположность кальцию калий снижает вязкость протоплазмы, повышает ее оводненность, увеличивая гидратацию белков

Железо входит в состав растения в количестве 0,08%. Необходимость железа была показана в тот же период, что и остальных макроэлементов. Поэтому, несмотря на ничтожное содержание, его роль рассматривается вместе с макроэлементами. Железо поступает в растение в виде Fe3+, а транспортируется в листья по ксилеме в виде цитрата железа (III). Роль железа в большинстве случаев связана с его способностью переходить из окисленной формы (Fe3+) в восстановленную (Fe2+) и обратно. Железо входит в состав каталитических центров многих окислительно-восстановительных ферментов.

Микроэлементы - химические элементы, присутствующие в организмах в низких концентрациях (обычно тысячные доли процента и ниже). Цинк, медь, мышьяк, марганец, бор, фтор, ванадий, бром, молибден, селен, радий и некоторые др. относятся к микроэлементам.

Практическая значимость исследований по микроэлементам связана с тем, что есть почвенные провинции, где остро недостает того или иного из них. Кроме того, часто в почве микроэлементы находятся в неусвояемом для растительного организма состоянии, поэтому внесение микроудобрений (удобрений, содержащих микроэлементы) в почву очень полезно. Однако надо учитывать, что высокие дозы микроэлементов могут оказать ядовитое влияние. Выяснилось, что микроэлементы в подавляющем большинстве активируют определенные ферментативные системы. Это осуществляется различными путями — непосредственным участием в составе молекул ферментов или их активацией. Важным моментом в действии всех микроэлементов является их способность давать комплексные соединения с различными органическими соединениями, в том числе и с белками. Разные микроэлементы могут давать комплексные соединения с одними и теми же органическими веществами, благодаря чему они могут выступать как антагонисты. Отсюда понятно, что для нормального роста растений необходимо определенное соотношение микроэлементов (железа к марганцу, меди к бору и т. д.). В решение вопросов, связанных с питанием растений микроэлементами большой вклад внесли Я.В. Пейве, М.Я. Школьник, М.В. Каталымов, Б.А. Ягодин и др.

Марганец поступает в растение в виде ионов Мn2+. Среднее содержание марганца в растениях 0,001 %. В растении марганец находится в разной степени окисления (Мn2+, Мn3+, Мn4+). Марганец характеризуется высоким показателем окислительно-восстано вительного потенциала. С этим связано значение этого элемента в реакциях биологического окисления. Он необходим для нормального протекания фотосинтеза, поскольку входит в состав активного центра кислородовыделяющего комплекса фотосистемы II и осуществляет разложение воды и выделение кислорода: 2Мn4+ 2Н2O = 2Мn2+ 4Н+ O2.

Медь входит непосредственно в состав ряда ферментных систем, относящихся к группе оксидаз, таких, как полифенолоксидаза, аскорбатоксидаза, цитохромоксидаза. В этих ферментах медь соединена с белком, по-видимому, через SH- группы. Полифенолоксидаза и аскорбатоксидаза осуществляют окисление фенолов и аскорбиновой кислоты, а цитохромоксидаза входит в состав дыхательной цепи митохондрий. Большая часть меди (75% от всего содержания меди в листьях) концентрируется в хлоропластах. В хлоропластах сосредоточен и медьсодержащий белок синего цвета — пластоцианин. Содержание меди в пластоцианине составляет 0,57%. Медь, подобно железу и марганцу, обладает способностью к обратимому окислению и восстановлению: Сu2+ + Сu+.

Цинк поступает в растение в виде ионов Zn2+. Среднее содержание цинка в растениях 0,002%. В растениях цинк не участвует в окислительно-восстановительных реакциях, поскольку не меняет степень окисления. Он входит в состав более 30 ферментов, в т. ч. фосфатазы, карбоангидразы, алкогольдегидрогеназа, РНК-полимераза и др. Карбоангидраза катализирует разложение гидрата окиси углерода на воду и углекислый газ. Эта реакция важна для процесса фотосинтеза. Углекислый газ, поступая в клетку, растворяется в воде, образуя Н2СO3: СO2 + Н2O Н2СO3 + Н2.

Молибден поступает в растения в виде аниона МoO42-. Содержание молибдена в растениях составляет 0,0005—0,002%. Молибден входит в состав более 20 ферментов, выполняя при этом не только каталитическую, но и структурную функцию. Молибден вместе с железом входит в состав активного центра ферментного комплекса нитрогеназы в виде Mo-Fe-белок и участвует в фиксации азота атмосферы различными микроорганизмами. При восcтановлении нитратов молибден действует как переносчик электронов от ФАД (флавинадениндинуклеотид) к нитрату, при этом NO3- переходит в NO2-, а Мo5+ — в Мo6+. Образование нитратредуктазы является одним из немногих примеров адаптивного синтеза ферментов в растительном организме. Этот фермент образуется, когда в среде имеются нитраты и молибден.

Бор поступает в растение в виде аниона борной кислоты — ВO33-. Среднее содержание бора в растениях 0,0001%. Роль бора выяснена далеко не достаточно. Это связано с тем, что бор, в отличие от большинства других микроэлементов, не входит в состав ни одного фермента и не является активатором ферментов. Большое значение для осуществления функции бора имеет его способность давать комплексные соединения. Комплексы с борной кислотой образуют простые сахара, полисахариды, спирты, фенольные соединения и др. В этой связи можно предположить, что бор влияет на скорость ферментативных реакций через субстраты, на которые действуют ферменты.

Кобальт находится в тканях растений в ионной (Со2+, Со3+) и комплексной форме. Содержание кобальта в среднем составляет 0,00002%. Особенно кобальт необходим бобовым растениям, поскольку участвует в фиксации атмосферного азота. Кобальт входит в состав кобаламина (витамин В12 и его производные), который синтезируется бактериями в клубеньках бобовых растений, а также в состав ферментов у азотфиксирующих организмов, участвующих в синтезе метионина, ДНК и делении клеток бактерий.

Хлор поступает в растение в виде Сl-. Хлор необходим для работы ФС II на этапе фотосинтетического разложения воды и выделения кислорода. Показано влияние хлоридов на работу Н+-АТФаз тонопласта, участие в делении клетки. Имеются сведения о влиянии хлора на азотный обмен. Так, хлориды стимулируют активность аспарагинсинтетазы, которая участвует в переносе аминогруппы на аспарагин. Концентрируясь в растении в вакуолях, хлориды могут выполнять осморегулирующую функцию. Недостаток хлора проявляется редко и наблюдается только на очень щелочных почвах.

Никель поступает в растения в виде иона Ni2+, но может также находиться в виде Ni+ и Ni3+, Роль никеля для высших растений как микроэлемента была доказана недавно. До этого считали никель необходимым микроэлементом многих бактерий. У высших растений никель входит в состав фермента уреазы, который осуществляет реакцию разложения мочевины. Показано, что в растениях, обеспеченных никелем, активность уреазы выше и соответственно ниже содержание мочевины по сравнению с необеспеченными. Никель активирует ряд ферментов, в т. ч. нитратредуктазу и другие, оказывает стабилизирующее влияние на структуру рибосом

Для роста диатомовых водорослей необходим кремний. Он улучшает рост некоторых злаков, таких, как рис и кукуруза. Кремний повышает устойчивость растений против полегания, так как входит в состав клеточных стенок. Хвощи нуждаются в кремнии для прохождения жизненного цикла. Однако и другие виды аккумулируют достаточно кремния и отвечают при внесении кремния повышением темпов роста и продуктивности. В гидрированной форме SiO2 кремний накапливается в эндоплазматическом ретикулуме, клеточных стенках, в межклеточных пространствах. Он может также образовывать комплексы с полифенолами и в этой форме вместо лигнина служит для укрепления клеточных стенок.

Значение макро и микроэлементов в жизни растения

влияние тяжелых металлов на организм человека

Макро и микроэлементы в среде и организме человека ( реферат , курсовая , диплом , контрольная )

Биологическая роль химических элементов в организме человека чрезвычайно разнообразна.

Главная функция макроэлементов состоит в построении тканей, поддержании постоянства осмотического давления, ионного и кислотно-основного состава.

Микроэлементы, входя в состав ферментов, гормонов, витаминов, биологически активных веществ в качестве комплексообразователей или активаторов, участвуют в обмене веществ, процессах размножения, тканевом дыхании, обезвреживании токсических веществ. Микроэлементы активно влияют на процессы кроветворения, окисления — восстановления, проницаемость сосудов и тканей. Макрои микроэлементы — кальций, фосфор, фтор, йод, алюминий, кремний определяют формирование костной и зубной тканей. металл токсичность молярный микроэлемент Имеются данные, что содержание некоторых элементов в организме человека меняется с возрастом. Так, содержание кадмия в почках и молибдена в печени к старости повышается. Максимальное содержание цинка наблюдается в период полового созревания, затем оно понижается и в старости доходит до минимума. Уменьшается с возрастом и содержание других микроэлементов, например ванадия и хрома.

Выявлено немало заболеваний, связанных с недостатком или избыточным накоплением различных микроэлементов. Дефицит фтора вызывает кариес зубов, дефицит йода — эндемический зоб, избыток молибдена — эндемическую подагру. Такого рода закономерности связаны с тем, что в организме человека поддерживается баланс оптимальных концентраций биогенных элементов — химический гомеостаз. Нарушение этого баланса вследствие недостатка или избытка элемента может приводить к различным заболеваниям.

Недостаток в пищевом рационе таких элементов, как железо, медь, фтор, цинк, йод, кальций, фосфор, магний и некоторых других, приводит к серьезным последствиям для здоровья человека.

Однако необходимо помнить, что для организма вреден не только недостаток, но и избыток биогенных элементов, так как при этом нарушается химический гомеостаз. Например, при поступлении избытка марганца с пищей в плазме повышается уровень меди (синергизм Мn и Сu), а в почках он снижается (антагонизм). Повышение содержания молибдена в продуктах питания приводит к увеличению количества меди в печени. Избыток цинка в пище вызывает угнетение активности железосодержащих ферментов (антагонизм Zn и Fe).

Минеральные компоненты, которые в ничтожно малых количествах являются жизненно необходимыми, при более высоких концентрациях становятся токсичными.

Биогенные элементы нашли широкое применение в сельском хозяйстве. Добавление в почву незначительных количеств микро элементов — бора, меди, марганца, цинка, кобальта, молибдена — резко повышает урожайность многих культур. Оказывается, что микроэлементы, увеличив активность ферментов в растениях, способствуют синтезу белков, витаминов, нуклеиновых кислот, сахаров и крахмала. Некоторые из химических элементов положительно действуют на фотосинтез, ускоряют рост и развитие растений, созревание семян. Микроэлементы добавляют в корм животным, чтобы повысить их продуктивность.

Широко используют различные элементы и их соединения в качестве лекарственных средств.

Таким образом, изучение биологической роли химических элементов, выяснение взаимосвязи обмена этих элементов и других биологически активных веществ — ферментов, гормонов, витаминов способствует созданию новых лекарственных препаратов и разработке оптимальных режимов их дозирования как с лечебной, так и с профилактической целью.

Основой для изучения свойств элементов и, в частности, их биологической роли является периодический закон Д. И. Менделеева . Физико-химические свойства, а, следовательно, их физиологическая и патологическая роль, определяются положением этих элементов в периодической системе Д. И. Менделеева .

Как правило, с увеличением заряда ядра атомов увеличивается токсичность элементов данной группы и уменьшается их содержание в организме. Уменьшение содержания, очевидно, связано с тем, что многие элементы длинных периодов из-за больших атомных и ионных радиусов, высокого заряда ядра, сложности электронных конфигураций, малой растворимости соединений плохо усваиваются живыми организмами. В организме в значительных количествах содержатся легкие элементы.

К макроэлементам относятся s-элементы первого (водород), третьего (натрий, магний) и четвертого (калий, кальций) периодов, а также р-элементы второго (углерод, азот, кислород) и третьего (фосфор, сера, хлор) периодов. Все они жизненно необходимы. Большинство остальных sи р-элементов первых трех периодов (Li, В, Al, F) физиологически активны, sи р-элементы больших периодов (n>4) редко выступают в качестве незаменимых. Исключение составляют s-элементы — калий, кальций, йод. К физиологически активным относят некоторые sи р-элементы четвертого и пятого периодов — стронций, мышьяк, селен, бром.

Среди d-элементов жизненно необходимы в основном элементы четвертого периода: марганец, железо, цинк, медь, кобальт. В последнее время установлено, что несомненна физиологическая роль и некоторых других d-элементов этого периода: титана, хрома, ванадия.

d-Элементы, пятого и шестого периодов, за исключением молибдена, не проявляют выраженной положительной физиологической активности. Молибден же входит в состав ряда окислительно-восстановительных ферментов (например, ксантиноксида-, альдегидоксидазы) и играет большую роль в протекании биохимических процессов.

Некоторые f-элементы (лантаноиды и актиноиды) в ничтожных количествах содержатся в организме человека, наличие многих из них пока не установлено. Как правило, они высокотокcичны, образуют устойчивые соединения с комплексонами, полифосфатами, оксикислотами и другими полидентатными лигандами. Поэтому попадание их в организм может изменить течение многих биохимических реакций. Сходство и различие биологического действия связано с электронным строением атомов и ионов. Близкие значения атомных и ионных радиусов, энергий ионизации, координационных чисел, склонность к образованию связей с одними и теми же элементами в молекулах биолигандов обусловливает эффекты замещения элементов в биологических системах. Такое замещение ионов может происходить как с усилением (синергизм), так с угнетением активности (антагонизм) замещаемого элемента.

Читайте также: