Презентация по теме "Химические элементы в жизни"

Слайд #1

Химические элементы в жизни
Гиревая Ханифа Яншаевна, к.т.н,
учитель химии ФГКОУ «Объединенный Санкт-Петербургский кадетский корпус Следственного комитета Российской Федерации»

Слайд #2

Биогенные элементы

это элементы, необходимые для построения и жизнедеятельности клеток организма
На долю 18 элементов приходится 99,8% массы земной коры.
Макроэлементы O C H N P S Cl Mg Ca K Na
Микроэлементы Zn Cu Fe Mn Mo Co
Из 92 встречающихся в природе элементов 81 обнаружен в организме человека. При этом 15 из них признаны эссенциальными, т.е. жизненно необходимыми.
Установлена биогенность:
6 органогенов Н С О N S P 97,3%
10 металлов жизни: K Na Ca Mg Fe Cu Zn Mn Mo Со 2,4%
Биогенные элементы включаются в биогеохимические циклы – круговороты.
Биогеохимический цикл – это переход элементов из минеральной формы в живую и наоборот за счёт химических, геохимических и биохимических процессов.

Слайд #3

Распространение элементов в земной коре(а) и
в организме человека (б)

Слайд #4

Топография химических элементов в организме человека

Слайд #5

Слайд #6

Классификация биогенных элементов
Биотики-элементы экзогенного происхождения, имеющие способность:
- входить в состав структур организма;
- участвовать в физиологических процессах;
- нормализовать функции организма;
- повышать сопротивляемость организма;
- быть пластическим (строительным ) материалом;
- создавать условия для протекания физиологических процессов (осматическое давление, рН среды и т.д.)
Классификация биогенных элементов по их функциональной роли
Органогены
Элементы электролитного фона
Микроэлементы
Ксенобиотики

Слайд #7

Элементы органогены
ЭЛЕМЕНТЫ ЭЛЕКТРОЛИТНОГО ФОНА

Na, К, Ca, Mg, Сl

ионы данных металлов составляют 99% общего содержания металлов в организме
МИКРОЭЛЕМЕНТЫ

I, Cu, F, Br, Ba, Co Fe, Mn, Zn,Mo

входят в состав ферментов, витаминов, гормонов распределены между тканями

Слайд #8

Критерии биогенности

Распространенность в природе
Живые организмы активно участвуют в перераспределении элементов в земной коре, например, при построении скелета концентрируют кальций в своих телах, извлекая его из окружающей среды.
Чем больше в природе, тем выше содержание в организме


Биологическое концентрирование - извлечение и содержания по сравнению с
окружающей cредой (С, N)

Слайд #9

Критерии биогенности

Растворимость в воде
Чем лучше растворимость природных соединений элемента в воде, тем выше массовая доля этого элемента в организме.
Уменьшение растворимости соответствует уменьшению содержания в организме

Слайд #10

Критерии биогенности

Размеры атома
Чем меньше порядковый номер элемента, тем больше его массовая доля в организме, т.к. тем меньше заряд ядра и радиус атома и тем легче элементу внедряться в живые системы.

Слайд #11

Критерии биогенности


Способность приобретать устойчивую электронную конфигурацию
Элементы 1-3-й групп ПСЭ отдают 1-3 электрона:
Na 1s22s22p63s1 -1eNa+ 1s22s22p6
устойчивая электронная конфигурация, как у инертного газа Ne.
Элементы 4-7-й групп ПСЭ принимают 4-1 электрона:
Cl 1s22s22p63s23p5 +1eCl- 1s22s22p63s23p6
устойчивая электронная конфигурация, как у инертного газа Ar.

Слайд #12

Критерии биогенности


Способность к образованию прочных связей
Химические связи элементов прочные и одновременно лабильны – способны легко разрываться в условиях протекания биохимических превращений.
Эта способность максимальна у элементов 2-го периода – C, N, O.
У их аналогов из 3-го периода – Si, P, S - эта способность уменьшается и, соответственно, уменьшается массовая доля элементов в организме.

Слайд #13

Критерии биогенности


Склонность к комплексообразованию
максимальна для элементов побочных подгрупп, имеющих большой заряд ядра и значительное количество вакантных орбиталей.

Катионы “металлов жизни”- Fe, Zn, Cu, Co, Mn, Mo –соединяются с биолигандами, образуя жизненно необходимые комплексы, например, гемоглобин (Fe2+), витаминВ12 (Co3+), карбоангидразу (Zn2+) и др.

Слайд #14

Классификация биогенных элементов
По положению в ПСЭ:
s-элементы: Na, K, Mg, Ca;
p-элементы: C, N, O, F, P, S, Cl, Br, I;
d-элементы: Mn, Fe, Co, Cu,Zn, Mo.
По биороли:
жизненно необходимые, дефицит которых приводит к нарушению жизнедеятельности

примесные, присутствуют в организме, но их биороль мало выяснена или до конца не ясна: Ga, Sb, Sr, B, Be, Li, Si, Sn, Cs, Al, Ba, Ge, As, Rb, Pb, Ra, Bi, Cd, Cr, Ni, Ti, Ag, Th, Hg, U.
По среднему содержанию в организме:
макроэлементы, их >10-2 %: O, C, H, N, P, S, K, Na, Ca, Mg, Cl;
микроэлементы, их <10-2 %: Fe, Zn, Mo, Mn, Cu, Co, F, Br, I.

Слайд #15

Функции макроэлементов

Строительная
Поддержание гомеостаза:
-электролитного состава;
-осмотического давления;
-рН;
-металло-лигандного состава.
Создание биопотенциалов

Слайд #16

Функции макроэлементов

Ферментативная
Транспортная
Кроветворная
Регуляция обмена веществ
Энергетическая
Защитная

Слайд #17

Функции микроэлементов



Синергизм – усиление биологической активности замещаемого элемента
Mg 2+ и Mn 2+ - синергисты, активируют одни и те же ферменты синергисты.

Антагонизм – угнетение активности
Са 2+ и Sr 2+ сходны по строению, взаимозамещаемы:
Sr 2+ замещает Са 2+ в костной ткани, прочность костей уменьшается, развивается стронциевый рахит  антагонисты.

Слайд #18

Функции микроэлементов.


Микроэлементы входят в состав витаминов, гормонов, ферментов в качестве комплексообразователей и активаторов, участвуют в:
обмене веществ;
процессах размножения;
тканевом дыхании;
обезвреживании токсинов;
в кроветворении;
окислительно-восстановительных процессах;
влияют на проницаемость сосудов и тканей.

Слайд #19

Топография биогенных элементов

Распределение элементов в органах и тканях различно. Большинство микроэлементов накапливаются в печени, костной и мышечной ткани. Элементы могут проявлять специфическое сродство к некоторым органам и содержаться в них в высоких концентрациях, например,
F - в эмали зубов,
I - в щитовидной,
Zn накапливается в поджелудочной железе,
As - в волосах и ногтях.

Слайд #20

Топография биогенных элементов

Слайд #21

ГОМЕОСТАЗ
Нижний предел выживаемости
Дефицит
Токсичность
Нормальное здоровье
Концентрация биогенного элемента

Слайд #22

Чем больше горизонтальный участок кривой, тем больше область концентраций, соответствующих нормальному здоровью, росту, воспроизведению, тем менее токсичен элемент.
Узкое плато свидетельствует о высокой токсичности элемента и резком переходе от жизненно необходимых количеств к токсичным.








Биогеохимические территории
Поскольку содержание элемента в земной коре и в организме человека тесно связано, то в организмах людей, проживающих на данной территории, протекают специфические биохимические реакции, которые могут привести к развитию эндемических заболеваний.