Азот - біоелемент, структурна одиниця органічних сполук, бере участь в побудові організмів і забезпеченні їх життєдіяльності. Входить до складу найважливіших біополімерів: білків, нуклеїнових кислот (ДНК, РНК); деяких вітамінів і гормонів. В повітрі азоту міститься 78% за обсягом і 75,5% по масі.
Роль в житті бактерій, грибів і рослин
Грунтові нитрифицирующие бактерії (нітрозомонас, нітробактерій) окислюють аміак (NH3), що утворюється при гнитті органічних залишків, до азотної кислоти і нітратів. Процес окислення йде в два етапи (утворення нітритів NO 2. А потім нітратів NO 3):
Деякі бактерії (родів псевдомонас, алкалігенес, баціллус і ін.) Відновлюють окислені сполуки азоту (нітрати, нітрити) до газоподібних продуктів (зазвичай до N2. Іноді до оксиду азоту (I) N2 O, рідко - оксиду азоту (II) NO). Денітрифікація перешкоджає накопиченню оксидів азоту, які у високих концентраціях токсичні.
Рослини поглинають азот з грунту у вигляді розчинних нітратів і солей амонію (NH4 +). Солі транспортуються в стебла і листя, де в процесі біосинтезу дуже швидко перетворюються в амінокислоти і білки - невід'ємну частину будь-якого живого організму.
Азот становить 0,3-4,5% від маси рослини. Він посилює ріст стебел і листя. При нестачі азоту сповільнюється ріст рослини, утворення хлорофілу, листя набувають блідо-зелене забарвлення і передчасно жовтіють, стебла стають тонкими і слабо гілкуються, знову утворюються листя дрібнішають, квітки, що не розкриваючись, засихають і опадають. При тривалому азотному голодуванні блідо-зелене листя набувають жовтий, оранжевий або червоний відтінки.
Існують рослини-індикатори, які чудово ростуть при підвищеному вмісті азоту в ґрунті. Це добре знайомі нам кропива, малина, чистотіл, пирій повзучий.
Роль в житті тварин і людини
Тварини і людина отримують азот у вигляді білків і інших азотвмісних продуктів з рослин і тварин. У тваринному організмі міститься 1-10% азоту (за масою), в шерсті і рогах - близько 15%.
Азот необхідний для процесів обміну речовин. Всі найважливіші частини клітин (цитоплазма, ядро, оболонка і ін.) Побудовані з білкових молекул.
Білки - необхідна складова частина харчування людини і тварин. У шлунково-кишковому тракті вони розщеплюються і всмоктуються у вигляді амінокислот і низькомолекулярних пептидів, з яких організм будує свої власні амінокислоти і білки. Деякі необхідні для життя амінокислоти (так звані незамінні амінокислоти: валін, лейцин, ізолейцин, треонін, фенілаланін, триптофан, лізин, аргінін, гістидин, метіонін) організм людини синтезувати не здатний і отримує їх з їжею в «готовому» вигляді.
Фізіологічна роль азоту в організмі пов'язана перш за все з білками і амінокислотами, їх метаболізмом, участю в життєво важливих процесах. Амінокислоти є вихідними сполуками при біосинтезі гормонів, вітамінів, пігментів і інших речовин.
З організму азот виводиться разом з сечею, калом, що видихається, а також з потом, слиною і волоссям.
Відсутність або недолік сполук азоту в їжі викликає серйозні захворювання. Надлишок їх токсичний для живого організму.
Основні джерела надходження в організм
Інші продукти тваринного походження: м'ясо, риба, птиця, молоко і молочні продукти. Продукти рослинного походження: горох, соя, сочевиця, горіхи, гриби.
Найбільш поширені сполуки
Чи знаєте ви, що…
Азот відкритий Д.Резерфордом в 1772 р
Назва азот перекладається як «неживий» (від грец. А - заперечення і Зої - життя), латин
ське назву «нітрогеніум» походить від грец. нитрон - селітра і Генесий - рід, походження. Селітрами називають азотні добрива:
NaNO3 - натрієва (чилійська),
KNO3 - калієва (індійська),
Ca (NO3) 2 - кальцієва (норвезька),
NH4 NO3 - аміачна.
Число атомів азоту в усьому тілі людини 9,1х 10 25. а в одній клітці - 9,1 х 10 11.
В організмі людини масою 70 кг міститься приблизно 1,8 кг азоту.
Добове споживання азоту з продуктами харчування становить 13-16 м
Нашатирний спирт - 3-10% водний розчин аміаку - використовується для збудження серцевої діяльності і центру дихання. NH4 Сl, хлорид амонію, - відхаркувальний засіб. NH2 Сl, моно-хлорамін, - дезінфікуючий засіб. N2 Про оксид азоту (I) в суміші c O2 киснем застосовується для газового наркозу. NaNO2. нітрит натрію, - спазмолітичний засіб.
До складу білків всіх живих організмів входять тільки 20 амінокислот, хоча в природі їх відомо близько 180, причому 10 з них є незамінними для людини і повинні обов'язково надходити в організм з тваринною і рослинною їжею.
Хімічна формула амінокислоти:
-R - радикал, за яким розрізняються всі амінокислоти,
-N2 H - основна аминогруппа,
-COOH - кислотна карбоксильная група.
Вуглець - біоелемент, структурна одиниця всіх органічних сполук, що беруть участь в побудові організмів і забезпеченні їх життєдіяльності, - білків, вуглеводів, ліпідів, нуклеїнових кислот, вітамінів, гормонів. Все живе, що становить біосферу, побудовано із з'єднань вуглецю.
Роль в житті рослин
Роль в житті тварин і людини
В організмі тварин і людини на вуглець припадає близько 21% по масі. У складі карбонату кальцію (СаСО3) вуглець утворює зовнішній скелет багатьох безхребетних, міститься в коралах, яєчній шкаралупі. Вуглець складає 2/3 маси м'язів і 1/3 маси кісткової тканини.
Углеродсодержащие з'єднання - носії життя: білки, жири, вуглеводи, нуклеїнові кислоти, вітаміни та ін. Вуглець необхідний для процесів обміну речовин. У процесі життєдіяльності організмів відбувається окислювальний розпад органічних сполук з виділенням в зовнішнє середовище вуглекислого газу СО2. Цей газ, розчинений в біологічних рідинах і природних водах, бере участь у підтримці оптимальної для життєдіяльності кислотності середовища.
Найбільш поширені сполуки
Чи знаєте ви, що…
Історія знайомства людства з вуглецем йде далеко в глиб століть. Невідомо, хто відкрив вуглець, невідомо, яка з форм чистого вуглецю - графіт або алмаз - була відкрита раніше. Вуглець - основна частина кам'яного вугілля (99%), бурого (72%), торфу (57%). Російська назва походить від слів - породжує вугілля. від лат. - Карбоніс (рід. Падіж карбо - деревне вугілля).
В організмі людини масою 70 кг міститься 15 кг вуглецю.
В 1 л крові людини міститься 25 000 мг вуглецю, а в 1 кг кісткової тканини - 280 000 мг.
За добу в організм людини надходить разом з повітрям близько 3,7 г вуглецю, а з продуктами харчування - близько 300 м
В медицині використовуються похідні вугільної кислоти H2 CO3 і карбонових кислот; карболен (активоване вугілля) - для абсорбції газів і виведення з організму різних токсинів, графіт (у вигляді мазей) - для лікування шкірних захворювань і ін.
Хімічна формула глюкози - С6 Н12 ПРО6.
Стародавні дерева, папороті, мохи перетворилися в паливо, що містить вуглець, - кам'яне вугілля, торф.
Роль в житті рослин
Фосфор входить до складу найважливіших речовин клітин: ДНК і РНК, фосфоліпідів (складних ефірів гліцерину, жирних кислот і фосфорної кислоти), сахарофосфатов (фосфорних ефірів цукрів), що беруть участь у фотосинтезі; АТФ - універсального енергетичного речовини клітини.
Фосфор становить 0,1-0,7% від маси рослини. З ґрунту, де фосфору міститься 800 мг / кг, рослини отримують його у вигляді солей в процесі кореневого живлення. Світовий урожай щорічно забирає з полів понад 3 млн т фосфору.
Фосфор прискорює дозрівання плодів і підвищує хладостойкость рослин. При його недоліку сповільнюється обмін речовин в клітинах, утворюються слабкі коріння, пурпурні листя, затримується дозрівання, знижується врожайність, відбувається накопичення пігменту антоцианина. На тлі зеленого забарвлення хлорофілу червона і фіолетова забарвлення надають листю блакитний відтінок, а при сильному переважання пігменту вони стають ліловими. Крім того, всі частини рослини, що містять мало хлорофілу - стебла, черешки, жилки, нижня поверхня листя, - фарбуються в червонуваті і лілові кольору.
Роль в житті тварин і людини
В організмі тварин фосфор становить в середньому 0,95% по масі. В організмі людини міститься близько 4,5 кг фосфору, найчастіше в поєднанні з кальцієм. З цієї кількості близько 4,4 кг доводиться на кістки, близько 130 г на м'язи і 12 г - на нерви і мозок, багато фосфору міститься в крові і молоці.
Фосфор входить до складу ліпідів, ДНК, РНК, АТФ. Майже всі найважливіші фізіологічні процеси людини і тварин пов'язані з перетворенням фосфоровмісних речовин: побудова клітинних мембран, утворення кісток, поглинання і перенесення глюкози, гліцерину і жирних кислот, енергетичний метаболізм, кислотно-лужну рівновагу.
Для організму людини фосфору необхідно майже вдвічі більше, ніж кальцію, хоча кальцій і фосфор - «нерозлучні» мінеральні речовини, вони не можуть один без одного. Фосфор, так само як і кальцій, є складовою частиною кісткової тканини. Зубна емаль - це сполука фосфору, близьке за складом і кристалічному будовою найважливішого мінералу фосфору - гидроксиапатиту Ca5 ОН (PO4) 3. Якщо порушується баланс фосфору і кальцію, організм для свого «виживання» змушений брати кальцій з «кісткового запасу»: зубів, нігтів, великих суглобів.
В активно працюють органах - печінці, м'язах, мозку - найбільш інтенсивно витрачається АТФ. Фосфорсодержащий фермент фосфорилаза каталізує реакції, пов'язані з використанням запасних вуглеводів і, отже, забезпечує клітини енергією. В процесі окислення вуглеводів в тканини мозку важливу роль відіграють діфосфопірідіннуклеотіда і неорганічний фосфат. Тому академік А.Є. Ферсман назвав фосфор "елементом життя і думки». Добова потреба у фосфорі становить 1,3 м З організму фосфор виводиться з сечею та калом.
Основні джерела надходження в організм
Овочі: зелений горошок, шпинат, боби, сочевиця, огірки, цвітна капуста, соя, редис, селера, оливки. Злаки: овес, жито, ячмінь, пророщена пшениця, цільні зерна пшениці. Фрукти: яблука, груші. Горіхи: арахіс, волоські, кешью. Інші продукти тваринного походження: м'ясо, яйця, сир, риба (сардини, лосось), креветки, печінка тріски. Гриби.
Найбільш поширені сполуки
Чи знаєте ви, що…
Відкрито фосфор в 1669 році німецьким алхіміком з Гамбурга Х.Брандом. При перегонці сухого залишку від випарювання сечі Бранд зауважив зеленуватесвітіння, звідси назва елемента фосфорос - світиться в темряві: від грец. фос - світло і форос - несучий.
У тілі людини 1,4 x 10 25 атомів фосфору, а в одній людській клітині - 1,4 x 10 11.
В добу з продуктами харчування в організм людини надходить 1000-3000 мг фосфору.
Різні сполуки фосфору входять до складу лікарських препаратів для лікування захворювань серця, печінки, шлунка; фосфати цинку використовуються як пломбувальний матеріал в стоматології.
При виготовленні сірників масу, що наноситься на сірникову головку, готують з суміші червоного фосфору Рn (складається з полімерних молекул), горючих речовин, бертолетової солі KClO3 і каталізаторів (МnО2. Fе2 О3).
Білий фосфор окислюється на повітрі, даючи зелене свічення в темряві. Він застосовується у виробництві фосфорної кислоти і червоного фосфору, як реагент в органічних синтезах, раскислитель сплавів, запальне засіб. Білий фосфор надзвичайно отруйний, небезпечна для життя доза - понад 50 мг.
Роль калію в житті рослин
Калію в рослинах міститься в середньому 0,3% за масою, причому, майже весь в іонної формі. Частина знаходиться в клітинному соку, частина - в структурних елементах клітини (головним чином в протоплазмі). В ядрі іони калію не виявлені, отже, в процесах розмноження і в передачі спадкових ознак калій не бере. Роль калію в житті рослин велика і різноманітна. Калій міститься в плодах, коренях, стеблах, листі, причому в вегетативних органах його, як правило, більше, ніж в плодах. У молодих рослинах калію більше, ніж в старих. Він активізує синтез органічних речовин в рослинних клітинах. Регулює транспорт вуглецю в рослині, в результаті в ягодах і плодах при дозріванні збільшується кількість цукру. Хороша забезпеченість рослин калієм посилює ріст коренів, цибулин і бульб, підвищує їх зимостійкість. Він сприяє підтримці водного балансу рослин, впливає на азотний обмін.
При нестачі калію в клітинах накопичується надлишок аміаку, що може привести до загибелі рослини, сповільнюється процес фотосинтезу, дихання і розтягування клітин, що викликає загибель ростового кінчика, порушується забарвлення листя (крайової опік-запал) і навіть їх опадання. При нестачі калію плоди рослин (фрукти) стають менш солодкими, зерно у злаків - щупле і невсхожімі. Відсутність калію призводить рослина до загибелі.
Роль в житті тварин і людини
В організмі тварин калію приблизно 0,25-0,27% (по вазі). Калій разом з натрієм створює трансмембранний потенціал клітин і забезпечує збудливість клітинної мембрани, що досягається за рахунок різниці концентрацій іонів Na + і K +. всередині клітини більше K +. зовні більше Na +. Входить також до складу натрій-калієвого насоса, особливого білка (порового комплексу), що пронизує всю товщу мембрани, викачує з клітини іони
натрію і закачувати в неї іони калію. Калій впливає на сольовий і кислотний баланс крові, функціонування нервів і м'язів (особливо серцевого), утворення глікогену, синтез білків, сприяють виділенню з організму води.
В організмі людини масою 70 кг міститься 140 г калію. Доросла людина повинна на добу споживати з їжею 2-3 мг на 1 кг ваги, а дитина 12-13 мг на 1 кг ваги. Організм дитини, як і молоде рослина, вимагає більше калію, ніж організм дорослої. Калій сприяє виділенню натрію і тим самим усуває набряки, допомагає при ревматизмі, покращує роботу кишечника. Недолік калію веде до захворювань очей, поганої пам'яті, пародонтозу. Виводиться калій з організму з сечею, калом і потом.
Основні джерела надходження в організм
Овочі: шпинат, огірки, картопля, горох, соя, квасоля, морква, цибуля, салат-латук, петрушка, спаржа, хрін, кульбаба, часник. Фрукти: чорна смородина, чорнослив, родзинки та ін. М'ясо.
Найбільш поширені сполуки
КОН - гідроксид калію, їдкий калій.
КСl - хлорид калію.
К2 SО4 - сульфат калію.
Чи знаєте ви, що…
Калій вперше отриманий англійським хіміком і фізиком Г. Деві при електролізі їдкого калію КОН в 1807 р Назву отримав від арабського жадали - «луг, зола».
Число атомів калію в організмі людини 2,2 х 10 24. а в одній клітці - 2,2 х 10 10.
Солі калію застосовуються в якості сечогінних і проносних засобів.
Сердечникам, в першу чергу людям, які перенесли інфаркт міокарда, для поповнення втрат калію в організмі настійно рекомендують їсти курагу, тому що в 100 г кураги до 2 г калію.
Недолік калію в ґрунті заповнюється калійними добривами: хлоридом калію (КСl), сульфатом калію (К2 SО4) і золою рослин.
Солі калію забарвлюють полум'я у фіолетовий колір, і їх використовують в піротехнічних складах для феєрверків.