9. (19) Особенности химического состава живых организмов. Живые организмы как факторы концентрации и миграции элементов. Закономерности поглощения элементов растениями.

Живые организмы содержат те же химические элементы, что и неживая природа. Содержание некоторых элементов больше, их называют макроэлементами: углерод, кислород, водород, азот, фосфор, сера и др. Микроэлементы в организме содержатся в малых количествах, но тоже играют важную роль, например, йод. Вещества, которые встречаются в неживой природе, называются неорганическими. В состав клеток входят вода (до 80%) и минеральные соли. Органические вещества образуются в живых организмах, хотя могут быть синтезированы в лабораториях. Важнейшими из них являются белки, жиры, углеводы, нуклеиновые кислоты (ДНК, РНК) и витамины. Органические вещества образуют важнейшие структуры клетки и служат источником энергии. Характерной особенностью многих органических веществ является их полимерная структура. Так, крахмал состоит из большого числа молекул глюкозы. Белки в процессе пищеварения распадаются на аминокислоты. А ДНК несет важнейшую функцию — является хранителем наследственной информации, зашифрованной в виде последовательности нуклеотидов. Эта информация проявляется через структуру белков, которые помимо структурной несут еще одну очень важную функцию — являются катализаторами химических процессов, происходящих в клетке. Жиры не растворяются в воде, поэтому жироподобные вещества входят в состав клеточных мембран. Витамины участвуют в регуляции обмена веществ.В живом организме преобладают 6 элементов: С, H, О, N, P, S - на которые приходится 97,4 % массы организма. Эти элементы называются органогенами. Можно отметить, что в земной коре преобладают металлы, тогда как в живых организмах - неметаллы. Поступление элементов в живой организм из окружающей среды обусловлено следующими факторами:1. Нахождением элемента в природе в доступной (обычно водорастворимой) форме; 2. Способностью организма поглощать элемент;3. Способностью организма накапливать элемент. Живые организмы принимают активное участие в перераспределении химических элементов а земной коре. Минералы, природные химические соединения образуются в биосфере в различных количествах благодаря жизнедеятельности различных организмов (так называемого живого вещества). Примером геохимической функции живого вещества является кальциевая функция, характерная для всех организмов, имеющих кальциевый скелет. Концентрируя кальций в своих телах, живые организмы энергично извлекают его из окружающей среды. Когда же организм отмирает, основной минеральной составляющей остатка оказывается кальциевый скелет, который, в свою очередь, возвращается в окружающую "неживую" среду. Сопоставляя качественный состав земной коры, геосферы и биосферы, можно заметить, что элементный состав живого вещества сильно отличается от такового для земной коры и ближе стоит к составу морской воды, исключая углерод и кальций. Минеральное питание растений

-усвоение ими из внешней среды ионов минеральных солей, необходимых для нормальной жизнедеятельности растительного организма. К элементам М. п. р. относятся N, Р, S, К, Ca, Mg, а также Микроэлементы (Fe, В, Cu, Zn, Mn и др.). М. п. р. складывается из поглощения минеральных веществ в виде ионов, их передвижения по растению и включения в Обмен веществ. Одноклеточные организмы и водные растения поглощают ионы всей поверхностью, высшие наземные растения — поверхностными клетками корня, в основном корневыми волосками. Ионы сначала адсорбируются на клеточных оболочках, затем проникают в цитоплазму через окружающую её липопротеидную мембрану — плазмалемму. Катионы (за исключением К+) проникают через мембрану пассивно, путём диффузии, анионы, а также К+ (при низких концентрациях) — активно, с помощью молекулярных «ионных насосов», транспортирующих ионы с затратой энергии. Скорость активного транспорта ионов зависит от обеспеченности клетки углеводами и интенсивности дыхания, скорость пассивного поглощения — от проницаемости биологических мембран, разности концентраций и электрических потенциалов между средой и клеткой. Проницаемость мембраны для разных ионов неодинакова. Так, для катиона К+ она в 100 раз выше, чем для Na+, и в 500 раз выше, чем для анионов. Поглощённые ионы передвигаются от клетки к клетке через соединяющие их цитоплазматические перемычки — Плазмодесмы. У высших растений в корне и стебле имеется специальная сосудистая система для транспорта минеральных веществ и их органических соединений (синтез которых частично происходит и в корне) в листья. По мере старения нижних листьев некоторые минеральные вещества оттекают из них в растущие органы растения, где могут использоваться повторно. Каждый элемент М. п. р. играет в обмене веществ определённую роль и не может быть полностью заменен др. элементом. Азот входит в состав белков — основных веществ цитоплазмы, а также в состав амидов, нуклеиновых кислот, гормонов, алкалоидов, витаминов (B1, B2, B6, PP) и хлорофилла. Азот поглощается в форме аниона NO-3 (нитрата) и катиона NH+4 (аммония), образующихся при разложении перегноя микроорганизмами почвы. Молекулярный азот (N2), который является основной составной частью воздуха (79 %), может усваиваться только некоторыми видами низших растений.