БИОЛОГИЯ · 11 КЛАСС
Проект «Педагагічная скарбонка»
Молекулы, наследственность и эволюция

§ 1. Химические элементы живых организмов

Живые организмы построены из тех же химических элементов, что и неживая природа. Их особенности определяются соотношением элементов, строением соединений и взаимодействиями молекул.

Интерактивное исследование6 выводов2 интересных факта
01
Главный вопрос

Почему элемент, которого в организме очень мало, может быть жизненно необходим?

Биологическая лаборатория

Исследуйте ключевые связи темы

Выберите смысловой раздел карты. Пояснение и связанные понятия помогут разобраться в теме до чтения конспекта.

Исследуйте изменения и читайте объяснения. Учебные схемы и числовые модели упрощены.

Разбираемся в теме

Четыре смысловых раздела
01

Единый набор атомов — разная организация

Живые организмы построены из тех же химических элементов, что и неживая природа. Их особенности определяются соотношением элементов, строением соединений и взаимодействиями молекул. Углерод образует устойчивые цепи и разветвлённые структуры, которые служат основой органических веществ. Кислород и водород входят в воду и множество органических соединений, а азот необходим для аминокислот и нуклеотидов. Поэтому химический состав связывает молекулярный уровень с работой целой клетки.

Выделяем главное

Органогенные элементы
Углерод, водород, кислород и азот, составляющие основную массу живого вещества
Углерод
Элемент, атомы которого образуют скелет органических молекул
Элементный состав
Набор химических элементов и их количественное соотношение в объекте
Выделяем главное
02

Количество и биологическое значение

Количество и значение — разные оси
КритерийМакроэлементыМикроэлементы
Массовая доляВыше 0,01%Не выше 0,01%
ПримерыC, O, Ca, PI, Co, Zn
ЗначимостьНеобходимы для конкретных функцийТакже необходимы, несмотря на малое количество

Макроэлементы и микроэлементы различают по содержанию в организме. Такая классификация не делит элементы на важные и второстепенные.

В учебнике граница проведена по массовой доле 0,01 процента: выше неё находятся макроэлементы, не выше — микроэлементы. Реальные доли зависят от вида организма, ткани и способа расчёта. Нельзя напрямую сравнивать состав сырой и сухой массы: после удаления воды доли оставшихся веществ изменятся.

Макроэлементы
Элементы с массовой долей более 0,01 процента по принятой в учебнике классификации
Микроэлементы
Элементы с массовой долей не более 0,01 процента по принятой в учебнике классификации
Массовая доля
Отношение массы компонента к общей массе образца
От схемы — к объяснению

Разнообразие листовых пластинок

Andrew Z. Colvin · CC BY-SA 4.0
Wikimedia Commons · источник

Пространственная структура гемоглобина

Zephyris at English Wikipedia · CC BY-SA 3.0
Wikimedia Commons · источник

Трубчатая кость в разрезе

OpenStax College · CC BY 3.0
Wikimedia Commons · источник

03

Один элемент — несколько функций

Биологическое действие зависит от того, в каком соединении находится элемент. Атом железа в составе гема участвует в связывании кислорода, а ионы кальция передают внутриклеточные сигналы.

Кальций также входит в минеральную основу костей, магний — в хлорофилл, фосфор — в нуклеотиды и фосфолипиды. Натрий и калий поддерживают электрические свойства мембран. Простого перечисления элементов недостаточно: нужно связывать химическую форму, расположение и функцию.

Проследите: элемент → структура → функция
Железо
Гем гемоглобина
Связывание кислорода
Магний
Хлорофилл
Поглощение света
Фосфор
Нуклеотиды и фосфолипиды
Информация, обмен и мембраны
Гем
Железосодержащая группа гемоглобина, участвующая в связывании кислорода
Ион
Электрически заряженная частица, образованная при потере или присоединении электронов
Хлорофилл
Фотосинтетический пигмент, молекула которого содержит магний
От схемы — к объяснению
04

Как читать данные о составе

Недостаток необходимого элемента может нарушать работу ферментов и обмен веществ. Избыток также способен быть вредным, поэтому принцип «чем больше, тем лучше» здесь не работает.

Утверждение о роли элемента проверяют по его конкретной функции и условиям опыта. Например, изменение окраски листьев само по себе не доказывает дефицит одного определённого элемента: сходные признаки имеют разные причины. Для вывода нужны сравнение с контролем и учёт других условий.

Выделяем главное

Дефицит
Недостаточное поступление или содержание необходимого компонента
Контрольная группа
Группа сравнения, позволяющая оценить влияние исследуемого условия
Доза
Количество вещества, поступающее в организм или действующее на систему
Выделяем главное
Думаем как биологи

Разберите ситуацию

В двух образцах листьев разная массовая доля магния. Можно ли сразу заключить, что один вид нуждается в нём сильнее?

Сверить рассуждение

Нет. Нужно учитывать влажность, возраст листьев, условия выращивания и химическую форму элемента. Разница содержания ещё не равна разнице физиологической потребности.

Собираем главное

Шесть опорных выводов

01

Живые организмы построены из тех же химических элементов, что и неживая природа. Их особенности определяются соотношением элементов, строением соединений и взаимодействиями молекул.

02

Макроэлементы и микроэлементы различают по содержанию в организме. Такая классификация не делит элементы на важные и второстепенные.

03

Биологическое действие зависит от того, в каком соединении находится элемент. Атом железа в составе гема участвует в связывании кислорода, а ионы кальция передают внутриклеточные сигналы.

04

Недостаток необходимого элемента может нарушать работу ферментов и обмен веществ. Избыток также способен быть вредным, поэтому принцип «чем больше, тем лучше» здесь не работает.

05

Массовая доля показывает количество элемента в образце. Она не измеряет его значимость для жизни.

06

Функцию элемента рассматривают в составе конкретных молекул или ионов. Надёжный вывод требует учитывать условия сравнения.

Проверьте себя10 вопросов · проверяем понимание темы
1. Какое понятие соответствует описанию? «Углерод, водород, кислород и азот, составляющие основную массу живого вещества»
2. Какое понятие соответствует описанию? «Элемент, атомы которого образуют скелет органических молекул»
3. Какое понятие соответствует описанию? «Элементы с массовой долей более 0,01 процента по принятой в учебнике классификации»
4. Какое понятие соответствует описанию? «Элементы с массовой долей не более 0,01 процента по принятой в учебнике классификации»
5. Какое понятие соответствует описанию? «Железосодержащая группа гемоглобина, участвующая в связывании кислорода»
6. Какое понятие соответствует описанию? «Электрически заряженная частица, образованная при потере или присоединении электронов»
7. Какое понятие соответствует описанию? «Недостаточное поступление или содержание необходимого компонента»
8. Какое понятие соответствует описанию? «Группа сравнения, позволяющая оценить влияние исследуемого условия»
9. Какое понятие соответствует описанию? «Набор химических элементов и их количественное соотношение в объекте»
10. Какое понятие соответствует описанию? «Фотосинтетический пигмент, молекула которого содержит магний»

Источники и иллюстрации

Основа: предоставленный параграф учебника «Биология. 11 класс», § 1 «Химические элементы живых организмов», издательство «Народная асвета». Материал переработан в учебный конспект по структуре и терминологии курса. Подписи, авторы и лицензии изображений приведены рядом с ними.

Конспект, схемы и задания работают без подключения к сети. Для внешних изображений требуется интернет.

↑

Загрузка прогресса…