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.
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: makroelementymakroelementymakroelementy i mikroelementymikroelementymikroelementy. Zarówno niedobór, jak i nadmiar mikroelementów może prowadzić do wielu negatywnych skutków
makroelementy
(gr. makros – duży, wielki; łac. elementum – pierwiastek materii) pierwiastki konieczne do życia, występujące w organizmach w stosunkowo dużej ilości; budują organizmy i uczestniczą w przebiegu większości reakcji przemiany materii; ich zawartość w suchej masie komórek wynosi co najmniej 0,01%
mikroelementy
(gr. mikros – mały; łac. elementum – pierwiastek materii) pierwiastki potrzebne organizmom w niewielkich ilościach; ich zawartość w suchej masie komórek wynosi poniżej 0,01%
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, siarka i fosfor – 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
masa materii organicznej po usunięciu z niej wody.
Pozostałe makroelementy, do których należą wapń, magnez, sód, potas oraz chlor pełnią w organizmach różne funkcje.
Węgiel (C)
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 22).
Praktycznie nie ma możliwości jego niedoboru.
Wodór (H)
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 (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 (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 (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 (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 (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 (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 (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 (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 (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
rodzaj podstawnika, złożonego z atomów ułożonych w określony sposób, który decyduje o właściwościach związku i jego reaktywności
oddychanie tlenowe
proces, w którym komórki przetwarzają tlen i glukozę, aby uwolnić energię w postaci ATP (adenozynotrójfosforanu), która jest potrzebna do wykonywania różnych funkcji życiowych. Podczas tego procesu powstają również dwutlenek węgla i woda jako produkty uboczne
enzym
biokatalizatory, umożliwiające lub ułatwiające zachodzenie reakcji chemicznych w organizmie
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.
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
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.