TDOMF ERROR: Headers have already been sent in file /var/www/clients/client1/web12/web/wp-config.php on line 84 before session_start() could be called. This may be due to...

Az élőt felépítő anyagok, a biogén elemek | Kidolgozott Érettségi Tételek, Feladatok 2016

Érettségi Portál 2016

Érettségi tételek, érettségi feladatok, érettségi tesztek



Érettségi feladatok
Érettségi tételek
A META-Don Bosco OKJ képzései
A Számalk-Szalézi Szakközépiskola tanfolyamai

Az élőt felépítő anyagok, a biogén elemek

Beküldő: adminszamalk
Biológia tételek

Az élőt felépítő anyagok, a biogén elemek

Melyek a biogén elemek? Hogyan csoportosíthatók? Miért éppen ezek az elemek játszanak fontos szerepet az élő anyag felépítésében? Milyen anatómiai szerepük van, és milyen élettani működésekben játszanak szerepet? Miért szénalapú, és miért nem szilícium alapú lett az élet a Földön?

A földünket felépítő természetes kémiai elemek száma mintegy száz. Közülük nyolcvan felett van azoknak a száma, amelyek az élő szervezetekből kimutathatók. Biogén elemeknek azonban csak azok tekinthetők, amelyek esszenciálisak, azaz más elemekkel nem helyettesíthető módon vesznek részt a sejtek felépítésében vagy a sejtek működését megvalósító vegyületek anyagai.

Ha a biogén elemek mennyiségi megoszlását vizsgáljuk egy sejtben, kiderül, hogy a sejt anyagainak mintegy 97-98 %-át mindössze négy elem építi fel, amelyek a szerves alapvegyületek, a szénhidrátok, a lipidek és a fehérjék építőelemei. Ezek a kiemelkedő fontosságú elsődleges biogén elemek a szén (C), a hidrogén (H), az oxigén (O) és a nitrogén (N). Mintegy 1,5-2 %-os mennyiségben képezik a sejtek anyagait a másodlagos biogén elemek. Ezek a foszfor (P), a kén (S), a nátrium (Na), a kálium (K), a kalcium (Ca), a magnézium (Mg), a klór (Cl) , a vas (Fe).

Néhány ezrelékben fordulnak elő a sejtekben a mikroelemek vagy nyomelemek. Ennek ellenére nélkülözhetetlenek, hiszen legtöbbjük az életfolyamatokhoz szükséges makromolekulák egy-egy alkotója. Hiányuk esetén a sejt képtelen felépíteni néhány fontos vegyületét. Közülük legfontosabbak a szilícium (Si), a mangán (Mn), a réz (Cu), a cink (Zn), a kobalt (Co) a jód (I), a vanádium (V), a bór (B), a fluor (F), a króm (Cr), a szelén (Se), molibdén (Mo).

Egyesek minden élőlény számára pótolhatatlanok (például a Fe, Mg, Cu, Zn stb.), míg mások csak az élőlények egy-egy csoportjának fontosak (Mo, Co, B, Si , F stb.).

A kémiai evolúció folyamán az egyes elemek atomszerkezete döntő módon meghatározta, hogy szerephez jutottak-e az élő szervezetek kialakulásához szükséges vegyületek létrehozásában. A biogénné vált elemek közül 21 a periódusos rendszer első 34 eleme közé tartozik, a szén, a nitrogén, a hidrogén valamint az oxigén a legkisebb atomtömegűek azok közül amelyek kovalens kötések kialakítására képesek. Mivel ezeknek a kötéseknek az erőssége az atomtömeggel fordítottan arányos, ezek hozzák létre a legerősebb kovalens kötéseket, amely a molekulák stabilitása miatt lényeges. A négy elem egymással is nagyon stabilan képes kapcsolódni és kettős, sőt hármas kötések létrehozására is alkalmasak. Mindez nagy változatosságú funkciós csoportok kialakulását eredményezhette.

A szén azért jutott kitüntetett szerephez a kémiai evolúció során, mert a szénatomok négy kovalens kötés kialakítására képesek (2s13p1 hibridállapot), ezek a vegyértékszögeknek megfelelően egy tetraéder csúcsai felé mutatnak, így háromdimenziós szerkezetük van. Ennek következtében a szénhez kapcsolódó atomok egyenletes térkitöltése is elősegíti a molekula stabilitását. A szénatomok más szénatomokhoz kapcsolódva is, nehezen felbontható kötésekkel, hosszú láncokat képesek létrehozni, amelyek elágazhatnak, illetve önmagukba visszatérve gyűrűkké záródhatnak. A szénatomok között kettős vagy hármas kötés is kialakulhat. Mindezek a sajátosságok rendkívül sokféle szénvegyület kialakulását eredményezték. A kémiai evolúció során fontos sajátosság volt, hogy a szén oxidjai gázok, közülük a szén-dioxid (CO2) vízben jól oldódik fizikai és kémiai oldódással egyaránt.

Valóban, a szénhez hasonló elektronszerkezettel rendelkezik a szilícium is, ezért felmerülhet az a kérdés, hogy biogén szempontból miért nem tudott nagyjelentőségűvé válni. Ennek az a magyarázata, hogy a Si-Si atomok közötti kapcsolódással csak rövid láncok tudnak létrejönni, a közöttük kialakuló kötések nem olyan erősek mint a szénatomok közöttiek, gyűrűs formák kialakítására egyáltalán nem képesek, és oxidjai polimerek és vízben nem oldódnak.

A fémek közül részben azok váltak biogén elemmé, amelyek nagy gyakorisággal fordultak elő, ezért nagy volt a valószínűsége, hogy különböző kölcsönhatásokba lépnek az egyszerű szerves vegyületekkel. Ilyen például a kálium (K), a nátrium (Na), a kalcium (Ca), a magnézium (Mg). Másrészt azok a fémek jutottak biológia szerephez, amelyek ritkábbak voltak ugyan, de ionos állapotban mint koordinációs centrumok, maguk körül elrendezték az egyszerűbb molekulákat és elősegítették azok polimerizációját vagy polikondenzációját, valamint, különböző oxidációs állapotukban is stabilisak voltak. Ilyen például a vas (Fe), a mangán (Mn), a réz (Cu) stb. Végül vannak olyan fémek is, mint például a molibdén (Mo), amely meglehetősen ritka és nem rendelkezik jó komplexképző sajátosságokkal sem, azonban redoxfolyamatokban való viselkedése igen változatos. Az egyébként nagy mennyiségben jelenlévő alumínium és titán azért nem vált meghatározó biogén elemmé, mert oxidjaikból és szilikátjaikból a különböző komplexképzők nem képesek kivonni őket erős kötődésük miatt.

A szén tehát valamennyi élő szervezet számára nélkülözhetetlen biogén elem. Az élet kialakulásának alapfeltétele a szerves szénvegyületek kialakulása volt. Az elsődleges biogén elemek közül a legnagyobb mennyiségben a hidrogén (H) fordul elő. A víz alkotójaként ott van a sejtek alapállományában, valamennyi alapvető szerves molekula építőelemeként a kémiai anyagokban, és a legkülönbözőbb működéseket végző és irányító molekulákban egyaránt. Szabad ionként (H+) a sejteken belül és a sejteken kívüli terekben szintén jelen van. Fontos szerepet tölt be a transzport- és energiaforgalom folyamataiban és a megfelelő belső környezet biztosításában. A nitrogén (N) a biológiailag jelentős makromolekulák felépítéséhez nélkülözhetetlen. Nitrogént tartalmaznak a fehérjék és a nukleinsavak, a lipidek közül a foszfatidok és nitrogéntartalmú szénhidrátszármazékokat is ismerünk, ilyen például a kitin. A hidrogénhez hasonló szerepű az oxigén is. Valamennyi életfontosságú szerves molekula, valamint az élet minden megjelenési formája számára nélkülözhetetlen víz is oxigéntartalmú. A lebontó folyamatok legfontosabb elektronakceptora. Az egyetlen kémiai elem, amelyet a sejtek a környezetükből közvetlenül, molekuláris formában is fel tudnak venni.

A vas (Fe). valamennyi élőlény számára nélkülözhetetlen másodlagos biogén elem elem. Fontos szerepet tölt be mint a légzési- (citokrómok stb.), peroxidbontó- (peroxidázok) és anyagcsereenzimek valamint oxigénhordozók (hemoglobin, mioglobin), alkotójaként.

Hozzá hasonlóan a cink (Zn) a legtöbb élő szervezet számára létfontosságú. A növények esetében elégtelen cinkellátottság esetén tavasszal késik a rügyfakadás, a hajtásnövekedés gyenge, a levelek idő előtt lehullanak, zavar keletkezik a kloroplasztisz gránumok bioszintézisében. Az állati és emberi szervezetben elsősorban mint enzimaktivátor jelentős. Jelentős a látási folyamatokban, az érhártya cink koncentrációja magas. Szerepe van az érhártya és az ideghártya összekapcsolásában valamint a látási folyamatok egyik enzimének, az aktivátora. A foszfor (P) ugyancsak valamennyi élőlény számára pótolhatatlan másodlagos biogén elem. A nukleinsavak és a foszfatidok nélkülözhetetlen alkotója. A sejtekben a lebontó folyamatok során keletkező, a sejtek számára könnyen hozzáférhető, kémiai formában raktározott energia is nagyobbrészt különböző foszforvegyületek formájában raktározódik (ATP, ADP, AMP). Hatással van a növények növekedésére és fejlődésére, főképpen azonban a virág- és termésképzésre, a mag érési folyamataira. Az állatvilágban és az emberi szervezetben a csont építője. A kalcium (Ca). szükséges a növények esetében a sejtfal egészséges épüléséhez, a szövetfejlődéshez, a termésképzéshez. Sok növény kalcium-karbonát vagy kalcium-oxalát formájában különíti el és raktározza a feleslegessé vált szerves savakat. Az állatok közül számos egysejtű és puhatestű faj külső vázának legfontosabb alkotója szénsavas mész (CaCO3) formájában. A gerincesekben a csont összetevője és néhány enzim aktivátora. Szabad Ca2+ formában a vér fontos kationja, szerepet játszik a véralvadásban, az izom ingerlékenységi folyamataiban. A kálium (K) a növényi anyagcsere egyik kulcsfontosságú kationja. Nagymértékű szelektív felvehetősége befolyásolja a növény vízháztartását.(Ugyanis a nagyarányú kálium-felvétel nagy ozmotikus értéket teremt a sejtben. Ennek következtében a sejt több vizet tud felvenni, illetve a felvett vizet jobban meg tudja őrizni, így a megfelelő kálium-ellátottságú talajban élő növény jobban ki tudja használni a talaj víztartalmát.) Számos enzim aktivátora, elősegíti a sejtosztódást, a fotoszintetikus és a légzési folyamatokat, a sejtfalképzést. Az állati és emberi szövetek egyik legfontosabb szabad kationja, fontos szerepe van a sejtek ingerlékenységi folyamataiban. A kén (S). mint aminosav felépítő elem fontos, a húszféle aminosavból három is kéntartalmú, a cisztein, a cisztin és a metionin. Ezen kívül egyes koenzimeknek is fontos alkotórésze (például a koenzim-A). A klór (Cl), amely elsősorban az állatvilágban és az emberi szervezet számára fontos. Szerepet játszik az ingerlékenységi folyamatokban, és a vörös vértestek szén-dioxid transzportfolyamatainak csere anionja. A magnézium (Mg) valamennyi szervezet számára fontos, számos anyagcsereenzim aktivátora. A növényeknél a klorofill alkotóeleme, szerepe van a sejtfalfejlődésben és a vízforgalomban is. A gerincesek vázrendszerében szénsavas sója a kalcium-karbonáthoz hasonlóan csontalkotó. A nátrium (Na). Az állatvilág és az ember számára létfontosságú másodlagos elem, a növények számára – a magas sókoncentrációt igénylő (halofiton) fajoktól eltekintve – nincs jelentősége. Szabad kationként a sejtekben, a vérplazmában és a sejteken kívüli terekben egyaránt a káliumhoz hasonlóan jelentős. Szerepet játszik az idegsejtek ingerületi folyamatainak keletkezésében valamint a káliummal, kalciummal és magnéziummal együtt a negatív ionként fellépő fehérjemolekulák töltéseinek kompenzálásában. A verejték és a könny nátrium-ion koncentrációja magas.

A nyomelemek közül bór (B) a növények számára rendkívül fontos. A szénhidrátokkal alkotott bórsavészterek a sejtfal építői, hatásukra a sejfal stabilitása fokozódik. Segíti a sejtek differenciálódását, hiánya esetén a kambium háncs-illetve faelemekké történő átalakulása elmarad. A fluor (F). csak az állati és az emberi szervezet számára fontos mikroelem, a fogzománc alkotója. A jód (I). Az élővilág egyes csoportjai számára fontos nyomelem. Az alacsonyabbrendű növények közül a barnamoszatok légzését fokozza, a magasabbrendű növények számára növekedést stimuláló hatású. Az emlősök és az ember pajzsmirigye által termelt hormonok egyik csoportja (tiroxin, trijód-tironin) is tartalmaz jódot, ezért számukra nélkülözhetetlen. A kobalt (Co) a B12 vitamin komponenseként valamennyi élőlény számára nélkülözhetetlen mikroelem. A cianobaktériumok és más nitrogéngyüjtő prokarioták (így a pillangósvirágúak gyökérgümőiben élő fajok számára ) a nitrogén megkötéséhez is szükséges. A mangán (Mn) és a cink (Zn)valamennyi élő szervezet számára nélkülözhetetlen nyomelem, számos enzim aktivátora. A molibdén (Mo) valamennyi élőlény számára létfontosságú redoxireakciókat katalizáló enzimek alkotórésze. A réz (Cu). redoxi folyamatokban szerepet játszó enzimek alkotója. Réztartalmú fehérje a puhatestűek oxigénszállító molekulája, a hemocianin is. A szilicium (Si) egyes növény és állatcsoportok számára nélkülözhetetlen. A növények közül a kovamoszatok és a zsurlók sok szilíciumot építenek be sejtjeik falába. Az állatok közül a kovavázas egysejtű eukarioták és szivacsok életműködéseihez szükséges.

Javasoljuk, hogy regisztrálj itt, mert így ingyenesen PDF formátumban is le tudod tölteni a tételeket!

 Facebook Megosztás |  Nyomtatás Nyomtatás  |  PDF letöltés

Ezek a tételek is érdekelhetnek:

» A vér   » A kültakaró (Kidolgozott Érettségi Tételek)   

Nem hasznosHasznos (+7 pont, 9 értékelésből)



Hasonló Érettségi Tételek: Címkék:
Érettségi tesztek Felvételi Pontszámító Kalkulátor