RMTjxWjfDdvzT
Zdjęcie kosmosu przedstawiające obłok gazu będący pozostałością po zapadnięciu się i wybuchu supernowej w naszej galaktyce. Część obrazu ma kolor biały, poprzecznie do niej znajdują się czerwone elementy gwiazdy i obłoki rudego pyłu. W tle czarne niebo i inne gwiazdy.

Składniki nieorganiczne

Pozostałości supernowej w naszej galaktyce − gwałtownie rozszerzający się obłok gazu. W jego składzie wykryto tlen, magnez, siarkę, krzem i neon, które powstały w wyniku zapadnięcia się, a następnie eksplozji wielkiej gwiazdy.
Źródło: NASA, Flickr, licencja: CC BY 2.0.

Makroelementy

Twoje cele
  • Poznasz pierwiastki biogenne.

  • Scharakteryzujesz funkcje makroelementów.

Spośród 92 pierwiastków występujących w przyrodzie, tylko około 50 występuje w organizmach, z czego połowa ma istotne znaczenie dla ich budowy i funkcjonowania.

W poniższej tabeli przedstawiono skład pierwiastkowy skorupy ziemskiej, wody oceanicznej, powietrza i organizmu człowieka (w procentach wagowych).

Pierwiastek

Symbol

Litosfera

Hydrosfera

Atmosfera

Człowiek

Tlen

O

46,6

85,9

21,0

62,8

Węgiel

C

ślad

0,03

0,003

19,4

Wodór

H

ślad

10,8

0,00005

9,4

Azot

N

ślad

0,00005

78,1

4,5

Wapń

Ca

3,6

0,04

1,5

Fosfor

P

ślad

0,000007

1,2

Potas

K

2,7

0,04

0,4

Sód

Na

2,8

1,1

0,2

Żelazo

Fe

5,0

ślad

0,005

Siarka

S

ślad

0,05

0,2

Magnez

Mg

2,1

0,13

0,1

Krzem

Si

27,7

0,0003

0,004

Glin

Al

8,1

Wszystkie niezbędne dla życia organizmu pierwiastki dzieli się na dwie grupy: makroelementymakroelementymakroelementymikroelementymikroelementymikroelementy. Zarówno niedobór, jak i nadmiar mikroelementów może prowadzić do wielu negatywnych skutków

makroelementy
mikroelementy

Znaczenie makroelementów

Pierwiastki, które występują w organizmie w ilości większej niż 0,01% suchej masysucha masasuchej masy, noszą nazwę makrolementów. Część z nich − tlen, węgiel, wodór, azot, siarkafosfor – to pierwiastki biogenne (z gr. dosłownie: „rodzące życie”; bios – życie, genus – rodzaj, ród, potomek). Stanowią one podstawowe składniki związków organicznych, takich jak białka, tłuszcze, węglowodany i kwasy nukleinowe, a także uczestniczą w kluczowych procesach biologicznych.

sucha masa

Pozostałe makroelementy, do których należą wapń, magnez, sód, potas oraz chlor pełnią w organizmach różne funkcje.

Węgiel (C)

Węgiel jest podstawowym składnikiem wszystkich związków organicznych i większości występujących w ich obrębie grup funkcyjnychgrupa funkcyjnagrup funkcyjnych. Łatwo tworzy wiązania chemiczne z innymi pierwiastkami biogennymi.

Do organizmów trafia wraz z pokarmem lub bezpośrednio z atmosfery w postaci dwutlenku węgla (COIndeks dolny 2).

Praktycznie nie ma możliwości jego niedoboru.

Wodór (H)

Wodór związany z węglem wchodzi w skład związków organicznych, natomiast w połączeniu z tlenem tworzy cząsteczkę wody.

Jego niedobór nie jest możliwy.

Tlen (O)

Tlen jest składnikiem wielu związków organicznych i nieorganicznych. Jest bardzo reaktywny chemicznie. W komórkach większości organizmów wykorzystywany jest do pozyskiwania energii niezbędnej do ich funkcjonowania w procesie oddychania tlenowegooddychanie tlenoweoddychania tlenowego.

Skutkiem niedoboru tlenu jest zahamowanie procesów życiowych i śmierć organizmów tlenowych.

Azot (N)

Azot jest składnikiem wszystkich aminokwasów, białek i kwasów nukleinowych.

Głównym źródłem azotu są mięso, nabiał, ryby i nasiona roślin strączkowych.

Niedobór u zwierząt i człowieka objawia się zahamowaniem procesów życiowych, chudnięciem i ograniczeniem wzrostu i osłabieniem.

Niedobór u roślin powoduje zahamowanie wzrostu, żółknięcie liści (niedobór chlorofilu). 

Fosfor (P)

Fosfor wchodzi w skład kwasów nukleinowych i uniwersalnego przenośnika energii – adenozynotrójfosforanu (ATP) oraz fosfolipidów, budujących wszystkie błony komórkowe. Jest także składnikiem szkieletu kręgowców i zębów.

Głównym źródłem fosforu są ryby, nabiał, mięso, rośliny strączkowe, jajka i otręby.

U zwierząt i człowieka niedobór powoduje zaburzenia wzrostu, łamliwość i zniekształcenia kości.

U roślin niedobór fosforu skutkuje zahamowaniem wzrostu i żółknięciem liści.

Siarka (S)

Siarka wchodzi w skład niektórych aminokwasów. Odpowiada za właściwą strukturę, a przez to właściwości białek. Jest ważnym składnikiem białek strukturalnych, takich jak keratyna (budulec paznokci, rogów i włosów) oraz enzymówenzymenzymów regulujących oddychanie tlenowe.

Głównym źródłem siarki są jaja, mleko, mięso, rośliny strączkowe, cebula, czosnek, kapusta oraz niektóre owoce (truskawki, porzeczki, awokado).

U ludzi i zwierząt niedobór siarki ogranicza wzrost oraz skutkuje pogorszeniem stanu włosów, paznokci i naskórka.

Niedobór siarki u roślin powoduje zahamowanie wzrostu, opóźnienie kwitnienia oraz żółknięcie liści.

Wapń (Ca)

Wapń jest składnikiem szkieletu kręgowców i bezkręgowców (muszle, pancerze). Bierze udział w skurczach mięśni, krzepnięciu krwi i przewodnictwie nerwowym. Reguluje ciśnienie krwi i działanie układu odpornościowego.

Głównym źródłem wapnia jest nabiał (przede wszystkim sfermentowane produkty mleczne) oraz ryby, orzechy i zielone warzywa.

U ludzi i zwierząt niedobór wapnia prowadzi m.in. do zaburzeń krzepnięcia krwi, zniekształceń kości i stawów, drgawek i silnych skurczy mięśni szkieletowych.

U roślin jego niedobór objawia się zahamowaniem wzrostu i martwicą tkanek.

Magnez (Mg)

Magnez wchodzi w skład szkieletu i zębów kręgowców,  jest niezbędny do syntezy białka i uwalniania energii z ATP. U roślin stanowi składnik chlorofilu.

W magnez bogate są gorzka czekolada, produkty zbożowe, warzywa strączkowe, orzechy, ziemniaki i banany.

Niedobór u ludzi i zwierząt objawia się m.in. zaburzeniem rytmu serca oraz drżeniem mięśni.

Jego niedobór u roślin objawia się zahamowaniem wzrostu i fotosyntezy oraz żółknięciem liści.

Potas (K)

Potas zapewnia odpowiednie uwodnienie komórek. Bierze udział w przewodnictwie nerwowym.

Głównym źródłem potasu są nasiona roślin strączkowych, niektóre warzywa (buraki, pomidory) i owoce (banany, owoce cytrusowe) .

Objawami niedoboru u ludzi i zwierząt są zaburzenia pracy serca i mięśni szkieletowych oraz nadciśnienie.

U roślin niedobór potasu powoduje zahamowanie wzrostu oraz więdnięcie i zamieranie liści.

Sód (Na)

Sód bierze udział w przewodnictwie nerwowym i zapewnia odpowiednie uwodnienie komórek.

Głównym źródłem dla człowieka i zwierząt jest sól kuchenna (NaCl) oraz ryby i owoce morza.

Niedobór u ludzi i zwierząt powoduje utratę pobudliwości komórek nerwowych, skurcze mięśniowe oraz odwodnienie.

Niedobór w warunkach naturalnych u roślin praktycznie nie występuje.

Chlor (Cl)

Chlor to składnik kwasu solnego w żołądku. U zwierząt aktywuje enzymy, u roślin uczestniczy w fotosyntezie i transporcie produktów tego procesu.

Głównymi źródłem chloru jest sól kuchenna, ponadto występuje w dużej ilości m.in. w rybach, owocach morza, wodzie mineralnej i mieszankach przypraw.

U zwierząt i człowieka niedobór chloru objawia się osłabieniem mięśni oraz zaburzeniem trawienia.

Niedobór u roślin w warunkach naturalnych praktycznie nie występuje.

grupa funkcyjna
oddychanie tlenowe
enzym

Podsumowanie

  • Makroelementy to pierwiastki, które występują w organizmie w ilości większej niż 0,01 % suchej masy.

  • Pierwiastki biogenne to takie makroelementy, które występują we wszystkich organizmach na Ziemi. Należą do nich węgiel, tlen, wodór, azot, siarka i fosfor.

  • Oprócz pierwiastków biogennych, do makroelementów należy także wapń, magnez, potas, sód i chlor.

Ćwiczenia utrwalające

R1TF9T1MXBCQU
Ćwiczenie 1
Wskaż zdania, które najlepiej opisują rolę pierwiastków biogennych. Możliwe odpowiedzi: 1. Budują związki organiczne., 2. Znajdują się we wszystkich środowiskach., 3. Ich nadmiar jest korzystny dla organizmu., 4. Ich niedobór zaburza funkcje życiowe.
R1GZSH5cE5naQ
Ćwiczenie 2
Dopasuj opis funkcji do nazwy pierwiastka. magnez Możliwe odpowiedzi: 1. Reguluje stopień uwodnienia komórek., 2. Jest składnikiem soku żołądkowego., 3. Jest niezbędny do fotosyntezy., 4. Utrzymuje strukturę białek., 5. Jest konieczny do skurczu mięśni. wapń Możliwe odpowiedzi: 1. Reguluje stopień uwodnienia komórek., 2. Jest składnikiem soku żołądkowego., 3. Jest niezbędny do fotosyntezy., 4. Utrzymuje strukturę białek., 5. Jest konieczny do skurczu mięśni. potas Możliwe odpowiedzi: 1. Reguluje stopień uwodnienia komórek., 2. Jest składnikiem soku żołądkowego., 3. Jest niezbędny do fotosyntezy., 4. Utrzymuje strukturę białek., 5. Jest konieczny do skurczu mięśni. siarka Możliwe odpowiedzi: 1. Reguluje stopień uwodnienia komórek., 2. Jest składnikiem soku żołądkowego., 3. Jest niezbędny do fotosyntezy., 4. Utrzymuje strukturę białek., 5. Jest konieczny do skurczu mięśni. Możliwe odpowiedzi: 1. Reguluje stopień uwodnienia komórek., 2. Jest składnikiem soku żołądkowego., 3. Jest niezbędny do fotosyntezy., 4. Utrzymuje strukturę białek., 5. Jest konieczny do skurczu mięśni.
R1H7TDT5VOSDE
Ćwiczenie 3
Pogrupuj warzywa, szczególnie bogate w siarkę i azot. Siarka Możliwe odpowiedzi: 1. cebula, 2. kalafior, 3. kapusta, 4. czosnek, 5. szpinak, 6. pieczarki Azot Możliwe odpowiedzi: 1. cebula, 2. kalafior, 3. kapusta, 4. czosnek, 5. szpinak, 6. pieczarki
R1Z67U1TXVFTD
Ćwiczenie 4
Zaznacz wszystkie prawdziwe stwierdzenia. Możliwe odpowiedzi: 1. Azot, ponieważ jest składnikiem białek i powietrza jest najczęściej o najłatwiej pobierany i przekształcany w komórkach., 2. Aby zapobiegać niedoborom wapnia należy jeść zielone warzywa i sfermentowane produkty mleczne., 3. Lizanie rąk opiekunów przez cielęta jest objawem niedoboru sodu i może zaspokoić ich zapotrzebowanie na ten pierwiastek., 4. Cztery pierwiastki: węgiel, wodór, tlen i potas to podstawowe pierwiastki biogenne, które stanowią w przybliżeniu 96% masy komórek.
Polecenie 1

Wróć do polecenia na stronie „Na dobry początek” i dopisz brakujące definicje. Pamiętaj, żeby nie kopiować słownika, ale wyjaśnić każde słowo kluczowe w miarę możliwości swoimi słowami.