Химический состав организма человека. Из чего состоит человек? Химический и минеральный состав организма
Цели урока
1. Расширение и углубление знаний
учащихся о роли металлов в жизнедеятельности
человеческого организма.
2. Развитие навыков самостоятельной работы;
умения использовать знания, полученные ранее при
изучении биологии и химии; работать с таблицами;
сравнивать, анализировать, делать выводы.
3. Воспитание бережного отношения к природе и
здоровью человека, чувства коллективизма,
уважения друг к другу, ответственности за общее
дело.
Оборудование и материалы
1. Демонстрационный материал: таблица
«Химический состав организма человека»;
карточки с рисунками для составления схемы
«Проникновение ионов свинца в организм
человека».
2. Раздаточный материал: таблицы «Химический
состав организма человека», «Влияние металлов на
жизнедеятельность человеческого организма»,
«Перекресток»; текстовое изложение домашнего
задания.
3. К практической работе: растворы солей свинца и
белка, пробирки, пипетки, штативы.
4. Видеофильм «Транспорт в городе».
5. Отрывки из литературных произведений о влиянии
металлов на человеческий организм.
6. На доске – эпиграф: «Природа не признает
шуток; она всегда правдива, всегда серьезна,
всегда строга; она всегда права, ошибки же и
заблуждения исходят от людей» (В.Гете)
.
ХОД УРОКА
I. Организационный момент
Учитель химии. На прошлом уроке мы закончили изучение темы «Металлы», в ходе которого рассматривали металлы как элементы неживой природы. Вы знаете, что роль металлов в неживой природе очень велика: к ним относятся 92 из 114 химических элементов, входящих в периодическую таблицу. Сегодня с помощью учителя биологии мы с вами поговорим о роли металлов в живой природе.
Учитель биологии.
К живой природе
относятся все живые организмы, в том числе и
человек, поэтому с ролью металлов в живой природе
мы познакомимся на примере организма человека. (Учитель
просит учащихся сформулировать тему урока,
записывает ее на доске, а учащиеся записывают ее
в тетрадях
.)
Сегодня мы вспомним то, что вы узнали о металлах
на уроках химии и об организме человека на уроках
биологии в 8-м классе, обобщим и расширим эти
знания и применим их к выяснению роли металлов в
организме человека. Работать вы будете в
командах, поэтому каждый из вас имеет
возможность получить по две оценки – за
индивидуальную работу и работу в группе. За
верные ответы на вопросы по химии и по биологии
вы будете получать жетоны двух типов. Три жетона
одного типа позволят вам получить оценку
«отлично», два жетона – «хорошо». Кроме того,
каждый верный ответ принесет вашей команде 1 балл
(неверные ответы не засчитываются), все баллы
заносятся в командную таблицу. Оценки за
групповую работу будут выставлены после
проверки домашнего задания и окончательного
подведения итогов урока. Оценки за
индивидуальную работу – сегодня в конце урока.
II. Актуализация знаний
Учитель химии. Природа создала множество живых организмов – простых и сложных, похожих и совершенно не похожих друг на друга. Вместе с неживой природой они образовали сложную, но гармоничную систему – природу Земли. В качестве эпиграфа к нашему уроку мы выбрали слова великого немецкого поэта Гете. (Учитель обращает внимание учащихся на эпиграф, написанный на доске, читает первую его часть .) Однако человек своей деятельностью нарушает гармонию природы, нанося тем самым вред не только окружающей среде, но и собственному здоровью. (Учитель читает вторую часть эпиграфа .) Спустя полтора столетия слова поэта получили, к сожалению, полное подтверждение.
III. Основная часть
Учитель биологии. В состав клеток живых организмов, в том числе и человека, входят органические и неорганические вещества. Они перечислены в таблицах «Химический состав организма человека», которые есть у каждого на столе. Химические элементы и их соединения, необходимые для нормальной жизнедеятельности организма в сравнительно больших количествах, называются макроэлементами , а элементы, требующиеся организмам в крайне малых количествах, – микроэлементами . Среди макроэлементов есть как неметаллы – кислород, углерод, водород, азот, фосфор и хлор, так и металлы. Назовите их, используя данные табл. 1. Среди микроэлементов также есть и неметаллы, и металлы. Воспользовавшись таблицей, попробуйте назвать их. Из данных таблицы видно, насколько разнообразны металлы, входящие в состав организма человека.
Учитель химии. В каком виде металлы содержатся в клетках организма человека? Давайте вспомним, какова биологическая роль металлов, изученных на уроках химии. Для этого воспользуемся обобщающими таблицами в тетради по химии. (Учащиеся повторяют биологическую роль натрия, калия, кальция, магния, железа. За правильные ответы получают жетоны. )
Учитель биологии. А теперь посмотрите на табл. 2. Как бы вы озаглавили ее? (Учащиеся знакомятся с содержанием таблицы, предлагают ее название, вписывают его над таблицей и вклеивают таблицу в рабочие тетради. ) Какой вывод можно сделать из содержания этой таблицы? Очевидно, что металлы необходимы клеткам тела человека для нормальной жизнедеятельности. Как избыток, так и недостаток металлов оказывает отрицательное влияние на организм, а некоторые металлы могут оказывать даже токсичное влияние. (Вывод записывается в тетрадь. )
Учитель химии. Мы постарались в различных литературных источниках найти этому подтверждение. Постараетесь с помощью своих таблиц определить, о действии каких металлов идет речь.
Таблица 1. Химический состав организма человека
Рост – 170 см. Масса тела
– 70 кг. |
|||
Состав тела |
|||
Вещество |
Масса, кг |
% к массе тела |
|
|
|
|
|
Химические элементы в клетках человека |
|||
В % к сухой массе |
В % к сухой массе |
||
Кислород |
65 |
Марганец |
0,0003 |
1. Цитата из статьи «Помощь пришла по системе «Интернет»» из журнала «Ридерс дайджест», октябрь 1996 г.:
«У молодой студентки, изучавшей в
Пекинском университете химию, внезапно начались
головокружения, сильные кишечные спазмы, жгучие
боли в ладонях и ступнях. Затем у нее стали
выпадать волосы. Родители срочно отправили ее в
больницу, но девушка погрузилась в кому.
По мнению врачей, головокружения и режущие боли в
ладонях и ступнях, а также в суставах указывали
на серьезное невралгическое расстройство.
Однако пункция позвоночника не выявила никаких
отклонений. Анализы на отравление мышьяком и
свинцом также оказались отрицательными».
2. Цитата из рассказа Валентина Распутина «Век живи – век люби»:
(Учащиеся работают с таблицами и приходят к выводу, что в первой цитате идет речь об отравлении таллием, а во втором случае говорится о цинке .)
Учитель биологии. Особо хотелось бы остановиться на вредном воздействии на организм человека тяжелых металлов. Одним из «поставщиков» тяжелых металлов, таких как свинец, медь, хром, является автомобильный транспорт, точнее его выхлопные газы. Давайте посмотрим небольшой видеофрагмент (демонстрируется фрагмент видеофильма «Транспорт в городе» ). Такая картина типична для всех крупных городов, в том числе и для Челябинска. Давайте подробно рассмотрим влияние ионов свинца на организм человека. В табл. 2 написано, что свинец даже в небольших количествах вызывает анемию, почечную недостаточность, заболевания мозга. Кроме того, свинец способен заменять кальций в костях. А как ионы свинца могут попасть в организм человека? Составим схему «Проникновение ионов свинца в организм человека». Один ученик будет выполнять эту работу у доски, используя магнитные карточки с рисунками, остальные составят схему в тетради и сопроводят ее соответствующими записями.
Таблица 2
Химический эелемент |
Дефицит металла |
Избыток металла |
Дефицит приводит к психическому расстройству. |
Избыток вызывает общую заторможенность, нарушение дыхания и сердечного ритма, слабость, сонливость, потерю аппетита, жажду, а также дерматит лица и рук. |
|
Поддерживает у человека нормальную возбудимость мышечных клеток, поддерживает кислотно-щелочной баланс в организме, принимает участие в регуляции сердечной деятельности (успокаивает), удерживает воду в организме. |
Избыток приводит к нарушению водного баланса, сгущению крови, нарушению функции почек, сердечно-сосудистой системы, а также к общему нарушению обмена веществ. |
|
Регулирует белковый и углеводный обмен, влияют на процессы фотосинтеза и рост растений. Необходим для нормального функционирования всех мышц, особенно сердечной, способствует выделению избыточного натрия, избавляя организм от лишней воды и устраняя отеки. |
При избытке происходит усиление двигательной активности, нарушение сердечного ритма, нарушение углеводного, жирового и белкового обмена. |
|
Проявляет антисептическое и сосудорасширяющее действие, понижает артериальное давление и содержание холестерина в крови, играет большую роль в профилактике рака. Благотворно влияет на органы пищеварения. |
Повышенное содержание приводит к нарушению минерального обмена. Нарушение баланса обмена магния вызывает повышенную смертность от сердечно-сосудистых заболеваний и болезней желудочно-кишечного тракта. |
|
Необходим для процессов кроветворения, обмена веществ, для уменьшения проницаемости сосудов, нормального роста скелета, благотворно влияет на состояние нервной системы, оказывает противовоспалительное действие. |
При избытке кальция возникает цистит. Если кальций попадает в организм в виде цементной пыли, то страдают органы дыхания, у детей снижается возбудимость нервной системы и обонятельного анализатора. |
|
Стронций |
Влияет на процесс образования костей. |
При избытке стронция поражаются костная ткань, печень, кровь; наблюдается повышенная ломкость костей, выпадение волос. |
Алюминий |
Содержится в легких, печени, костях, головном мозге; действует на пищеварительную и нервную систему. |
Избыток приводит к нарушению минерального обмена. |
Входит в состав крови и мышечной ткани, является катализатором многих реакций; входит в состав инсулина, участвует в белковом обмене. |
При высоких концентрациях является мутагеном и онкогеном. |
|
Является биологическим конкурентом цинка, при избытке снижает активность пищеварительных ферментов, нарушает функцию поджелудочной железы, углеводный обмен, поражает почки и тормозит рост костей, увеличивает опасность переломов костей. |
||
При избытке поражает центральную нервную систему, сосредоточивается в почках, нарушает их деятельность; накапливается в клетках мозга и оболочке рта. |
||
| Барий | При избытке поражает костную ткань, костный мозг и печень, нервную систему, приводит к хрупкости костей за счет вытеснения кальция. | |
При избытке поражает периферическую нервную систему, желудочно-кишечный тракт и почки. Таллий биологический конкурент калия из-за сходства между ионами, накапливается в волосах, костях, почках, мышцах. Характерный признак отравления таллием – выпадение волос. |
||
Избыток вызывает анемию, почечную недостаточность, заболевания мозга. Способен заменять кальций в костях. |
||
Избыток приводит к развитию болезни Вильсона, нарушению деятельности печени. |
Учитель химии. Установлено, что содержание ионов свинца особенно высоко на прилегающих к дорогам участках. Это было проверено учащимися нашей школы. У вас на столах имеется табл. «Перекресток». В ней представлены результаты исследований проб почвы, отобранных у перекрестка улиц Доватора и Федорова. Как видно из данных таблицы наибольшее количество ионов свинца обнаруживается у самой дороги, наименьшее – на расстоянии около 100 м. Проверим на опыте, как влияют ионы свинца на живые организмы. Для этого мы с вами проделаем лабораторный опыт «Взаимодействие солей свинца с белком». Вывод запишем в тетрадь. (Учащиеся выполняют лабораторный опыт, самостоятельно делают вывод, записывают его в тетрадь .)
Таблица 3. «Перекресток»
Количество автомашин (за 15 мин) |
|
Количество вредных (газообразных) выбросов |
|
Наличие ионов свинца: |
черный осадок с раствором NaS; |
Запыленность: |
В парке – умеренная; на
перекрестке – очень сильная; |
V. Домашнее задание
Учитель биологии. Сегодня мы рассмотрели влияние некоторых металлов на жизнедеятельность человеческого организма, но недостаточно уделили внимания проблеме проникновения в него ионов металлов. Вы рассмотрите эту проблему, выполняя домашнее задание. (Домашнее задание разной степени сложности получают группы учащихся; списки учащихся каждой группы раздаются вместе с текстом домашнего задания ).
1-я группа. Рассмотреть способы проникновения ионов натрия, калия, кальция и железа в организм человека, воспользовавшись текстом учебника химии. Результаты представить в виде таблицы в тетради по химии.
2-я группа. Ознакомиться с содержанием этикеток и инструкций на препаратах бытовой химии, свои предположения представить в виде таблицы.
3-я группа. Используя справочную и дополнительную литературу, составить схемы проникновения в организм человека ионов селена и тяжелых металлов – меди, кадмия, ртути.
V. Самостоятельная работа
Учитель химии. В заключение нашего урока мы предлагаем вам выполнить небольшую самостоятельную работу. Каждый из вас получит карточку с текстом. С помощью таблицы 1 попробуйте определить, о каком металле идет речь, впишите его название вместо точек в карточку. (По окончании работы учащиеся проводят взаимопроверку, результаты вписывают в командную таблицу .)
VI. Подведение итогов урока
Учитель химии.
Наш урок почти
закончен. Осталось еще раз вспомнить, о чем вы
сегодня узнали, и ответить на несколько вопросов,
сделать окончательный вывод и записать его в
тетрадь. (Учащиеся читают вопросы, написанные на
доске, отвечают на них, обсуждают вывод,
записывают его в тетради.)
Учитель биологии подводит итоги урока, объявляет
общую сумму баллов по командам, комментирует
индивидуальную работу учащихся, выставляет
оценки по количеству жетонов.
Человеческий организм очень сложно устроен. Внутри нас функционирует четко организованная система, где всё взаимосвязано. Для того, чтобы разобраться, из чего состоит человек, надо очень много знать и понимать, но всё по порядку.
Из чего состоит скелет человека?
Из костей - скажете вы, и будете правы. В целом, наша «основа», с головы до ног, состоит из комплекса скелетов, разных его частей, имеющих следующее строение:
- Кости черепа распределены между мозговой, включающей лобную, затылочную, теменные и височные, и лицевой, составленной из челюстей, скуловых, а также носовых, слезных, небных и подъязычных, долей;
- Позвоночный столб разделяется на пять отделов, начиная с шейного, затем грудного (с грудиной и ребрами) и поясничного, а заканчивается позвонками, крестца и копчика, напрямую связанных с нашей вертикальной походкой;
- «Пояса», прикрепляющие к оси наши руки и ноги с помощью, соответственно, ключиц и лопаток, а также тазовых костей, называются, соответственно, плечевым и тазовым;
- Кости плеча, предплечья и кисти составляют остов верхних конечностей, а бедра, голени и стопы - нижних.
Всего в скелет человека входит более чем двести костей (точнее 206) , обеспечивающих нашу опору и защиту внутренних органов, а костный мозг выполняет функцию кроветворения.
Из чего состоит кровь?
Являясь жидкой тканью, она циркулирует по сосудам, а также находится «в запасниках» организма, составляя от 4,5 до 6 литров, или 6-8% от массы тела человека.
Состав крови:
- Плазма, или жидкая часть, состоит в основном из воды, а 10% раствора представлена белками «в лице» альбуминов, глобулинов и фибриногена, и минеральными солями, а также гормонами и ферментами;
- Форменные элементы, находящиеся в плазме в виде взвеси. Это:
- Эритроциты, основой которых является гемоглобин - белок, содержащий железо. Он также образует комплексы с кислородом или углекислым газом в результате переноса их от легких к тканям и обратно, от чего цвет крови изменяется от ярко-алого (в артериях) до темно-красного (в венах);
- Лейкоциты выполняют защитную роль по поглощению и уничтожению чужеродных тел, а также вырабатывают антитела, участвуя в работе иммунитета;
- Тромбоциты способствуют процессу свертывания крови, спасая нас от излишней ее потери.
По антигенным свойствам эритроцитов кровь разделяется на 1-4 группы по системе «АВ0» и на положительную и отрицательную - по резус-фактору. Это - величина постоянная в течение всей жизни человека.
Из чего состоит нервная система человека?
Все нервы объединены в единую ткань организма, которая «отвечает» за контакт человека с внешним миром. Состоит из двух главных отделов:
- Центральной нервной системы (ЦНС), включающей в свой состав головной и спинной мозг;
- Периферической, имеющей черепно- и спинномозговые нервы с их узлами и разветвлениями.
Функционально ЦНС делится на:
- Соматическую, которая регулирует работу скелетных мышц и органов чувств и может контролироваться сознанием человека (согнуть и разогнуть конечность);
- Вегетативную, дело которой - управление клеточными процессами, обменом веществ, функционированием внутренних органов.
Основным элементом системы является нервная клетка, или нейрон, состоящий из тела и отростков, по которым распространяются «туда-сюда» нервные импульсы, а механизмом деятельности - рефлекс . Его стадии:
- Прием внешнего сигнала;
- Отправка его «в центр»;
- Передача в ЦНС и от нее - к «исполнителю»;
- Ответ соответствующего органа - его действие.
В работе рефлекторной дуги участвуют рецепторы, нейроны разных видов: сенсорные, вставочные, двигательные, а также мышца-«ответчик» - наша реакция.
Из чего состоит кожа?
Кожа - наш покров, самый большой орган площадью 1,5-2 м 2 и устроена она следующим образом:
- Многослойный эпидермис, состоящий из пяти слоев, является верхним и обновляется на разных участках с периодичностью 1 раз в 10-30 дней;
- Соединительная ткань, или дерма, имеет сосочковый и сетчатый слои, через которые проходят кровеносные и лимфатические сосуды и нервные окончания;
- Структура подкожно-жировой клетчатки построена на основе рыхлых волокон с жировыми скоплениями между ними.
- По химическому составу кожа состоит из белков (коллаген - до 70% в обезвоженной и обезжиренной коже, эластин и ретикулин в сальных и потовых железах, кератин - в роговом слое), продуктов их распада в виде мочевины, аммиака, креатина, аминокислот; а также из углеводов (глюкоза, гликоген и др.) и липидов
- В подкожной клетчатке человека до 70% жиров представлено низкоплавкой фракцией (триолеин) с температурой плавления плюс 15 о С;
- Количество воды в составе кожи - 60-70%.
У кожи есть придатки, к которым относятся волосы, ногти, сальные и потовые железы.
Из чего состоит волос?
Являясь частью кожи, волосы также служат человеку защитным покровом. Процесс роста делится на три стадии:
- Активная - длится 2-4 года. На голове таких волос примерно 93% от общего количества;
- Промежуточная имеет самый короткий срок: от 15 до 20 дней, на нее приходится всего 1%;
- Прекращение роста волос происходит в течение трех-четырех месяцев и составляет 6% от их числа;
Строение волоса таково:
- Зачатком является волосяная луковица, расположенная под эпидермисом и окруженная фолликулом или волосяным мешочком. Волос растет за счет деления ее клеток;
- Волосы, которые все видят на нашей голове, называются стержнями и состоят из трех слоев ороговевших клеток;
- В центре их находится мозговое вещество, образованное клетками кератина и воздушными полостями и имеющее рыхлую структуру;
- Средний слой называется корковым или кортексом. Он придает волосам прочность и определяет их естественный цвет за счет входящего в его состав пигмента меланина;
- Наружный слой образован кутикулой, или органической пленкой, имеющей вид чешуек и выполняющей защитную роль.
Вид волос (прямые, кудрявые) зависит от формы фолликула .
Из чего состоят мышцы человека?
Мышца - это мускул. Состоит она из мышечной ткани и относится вместе со скелетом к опорно-двигательной системе человека. Есть разные классификации мышц:
- По строению они делятся на гладкие и поперечнополосатые:
- Первые образованы клетками миоцитами и характерны для внутренних органов и сосудов. Их сокращение называют непроизвольным;
- Вторые состоят из мышечного волокна сложного строения и разделяются на скелетные и мышцу миокарда. Скелетные мышцы называют произвольной мускулатурой, т.к. они обеспечивают движение конечностей по воле человека. Сердце состоит из той же мышцы, но является особым органом, т.к сокращается непроизвольно, и руководит этим вегетативная нервная система;
- Мышцы принадлежат разным органам (голова, туловище и т.д.), могут быть длинными или короткими и разной формы: плоские, квадратные, иметь форму веретена, ромба или трапеции;
- По направлению пучков волокон относятся к прямым, косым, круговым, поперечным и их разновидностям;
- Функционально деление идет на сгибатели и разгибатели, а также на вращатели, поднимающие, отводящие и их антагонисты.
По разным признакам мышца может одновременно относиться к нескольким видам.
В шуточной песенке для детей сказано, из чего сделаны мальчишки и девчонки, но ничего не говорится для серьезных взрослых о том, из чего состоит человек. Эту задачку они решают сами.
Видео: человек состоит из пустоты?
В данном ролике Евгений Рогозин расскажет, почему на самом деле тела всех людей на 90% наполняет пустота, с точки зрения физики:
Основными компонентами химического состава организма человека являются белки, жиры, углеводы, вода и минеральные вещества, при этом наибольшая часть приходится на долю воды.
ВОДА. Это самое распространенное и самое аномальное соединение на земном шаре. Вода - вечный минерал, т.к. является очень стойким соединением и ее количество на земном шаре не изменяется. Вода может находиться в различных агрегатных состояниях:
Твердом;
Газообразном.
При нагревании вода закипает, превращаясь в пар, который заметно не разлагается даже при температуре 1000° С, при охлаждении вновь дает воду, а если понижать температуру дальше, то образуется лед, который при таянии снова дает воду.
Вода обладает необычайными физико-химическими свойствами, которые отличают ее от всех других веществ. Вода - принята за эталон физических констант для всех других веществ.
Вода обладает следующими свойствами, необходимыми для биологических объектов:
1. Большой теплоемкостью. Это значит, что существенное увеличение тепловой энергии вызывает лишь сравнительно небольшое повышение ее температуры. Благодаря этому биохимические процессы протекают в меньшем интервале температур;
2. Большой теплотой испарения. Энергия, необходимая молекулам воды для испарения, черпается из их окружения, таким образом, испарение сопровождается охлаждением;
3.Большой теплотой плавления;
4. Единственное вещество, обладающее в жидком состоянии боль шей плотностью, чем в твердом;
5.Большим поверхностным натяжением и когезией (так называемым слипанием молекул);
б.Многообразием участия в процессах метаболизма как peaгента:
Служит универсальным растворителем во внеклеточном, клеточном пространствах, во всех биосредах организма;
Участвует в гидролитических реакциях распада биополимеров;
Служит реагентом в анаболических процессах;
Выполняет электрон - донорную функцию для реакций.
В организме человека и животных вода распределена в нескольких жидкостных фазах. У взрослого человека количество воды составляет около 60 % массы тела, у мужчин по сравнению с женщинами содержание воды больше из-за меньшего количества жира. Из общего количества воды, принимаемого за 100 %, внутри клеток находится 55 %, во внеклеточной жидкости - 45 % . Последняя включает воду, содержащуюся в плазме крови, межклеточной жидкости, в костях и плотной соединительной ткани. Часть воды входит в состав жидкостей, секретируемых специальными клетками. Это, например, спинно-мозговая, внутриглазная жидкости, а также секреты, выделяемые железами в просвет желудочно-кишечного тракта. Всасывание воды, поступающей в составе пищи, происходит по всему желудочно-кишечному тракту. Основное же ее количество реабсорбируется в тонком кишечнике.
Выведение воды из организма осуществляется с мочой, калом, потом и при дыхании.
Почки являются основным органом выведения воды и электролитов из организма. С мочой теряется около 1,5 л воды в сутки. Эти потери условно подразделяют на обязательные и факультативные. Обязательные - составляют то наименьшее количество жидкости (0,5 л), с которой в максимальной концентрации удаляются продукты обмена. Это количество не зависит от степени гидратации организма. Факультативные или управляемые потери (0,8 - 1,3 л) варьируют в зависимости от степени гидратации организма и состояния нейроэндокринных механизмов регуляции диуреза. Потеря воды через желудочно-кишечный тракт не превышает 0,1 л в сутки. Потеря воды с потом и при дыхании составляет около 1 л в сутки. Зависит от степени гидратации организма, температуры окружающей среды, физической нагрузки.
Регуляция водно-солевого обмена обеспечивается ЦНС, эндокринной системой и почками при ведущей роли ЦНС. Повышение осмолярности плазмы через ЦНС вызывает усиленное выделение гормона задней доли гипофиза - вазопрессина, который уменьшает выведение воды из организма за счет реабсорбции воды в почечных канальцах. Вода, задерживаясь в организме, снижает осмотическое давление, вследствие чего прекращается секреция вазопрессина. Гиперпродукция гормона приводит к накоплению жидкости в организме и отекам, а гипопродукция вызывает усиленное выделение жидкости из организма, вплоть до мочеизнурения (несахарный диабет). На водный обмен влияет также гормон альдостерон, секретируемый клубочковым слоем коры надпочечников. Его действие связано с влиянием на уровень натрия в плазме крови. Снижение концентрации натрия приводит к падению осмотического давления плазмы и к усилению потери воды из организма. Гипонатриемия стимулирует секрецию альдостерона, он усиливает обратимое всасывание натрия в почках и, следовательно, способствует задержанию воды в организме. Гипернатриемия тормозит выделение альдостерона. Почки участвуют в регуляции объема воды в организме своими физиологическими функциями - процессами фильтрации и реабсорбции воды и минеральных солей, синтезом и секрецией ряда веществ. В почках продуцируется гормон ренин. Усиливается его секреция при уменьшении объема внутрисосудистой жидкости и снижении артериального давления. Ренин способствует мобилизации в сосудистое русло тканевой жидкости и нормализации артериального давления, необходимого для физиологического течения процессов фильтрации мочи в нефроне.
Общая концентрация растворенных веществ, определяющих осмоляльность жидкости (или ее осмотическое давление), практически одинакова в клетках и окружающей их внеклеточной жидкости. Однако эти жидкости принципиально отличаются друг от друга по концентрации отдельных ионов, что имеет большое значение для нормального функционирования живых клеток.
МИНЕРАЛЬНЫЕ ВЕЩЕСТВА, Элементы, необходимые для построения и жизнедеятельности различных клеток и организмов, называют биогенными элементами. Основу живых систем составляют только семь элементов: углерод, водород, кислород, азот, фосфор, сера, кальций, называемых органогенами. Эти элементы составляют в организме 97,4 %. Из всех известных на сегодняшний день элементов только для 24 установлена биогенность.
Все минеральные вещества, содержащиеся в организме человека, можно разделить на 4 группы:
1.Макробиогенные - содержание которых в организме выше 1 % (О, С, N, Н, Са, Р);
2.Олигобиогенные - содержание которых от 0,1 до 1 % (К, Na, Cl, S, Mg, Fe);
3. Микробиогенные - содержание которых ниже 0,1 % (Zn, Mn, Со, Сu, F, Вг, I);
4.Ультрамикробиогенные - содержание которых 10 4 - 10" 6 %.
Органы человека по-разному концентрируют в себе различные химические элементы, они неравномерно распределяются по разным органам и тканям. В организме элементы могут находиться как в связанном состоянии, так и в виде свободных ионных форм.
Биологическая роль химических элементов в организме человека чрезвычайно разнообразна.
Главная функция макробиогенных элементов:
Построение тканей;
Поддержание постоянства осмотического давления;
Ионного и кислотно-основного состава.
Олигобиогенные и микробиогенные элементы, входя в состав ферментов, гормонов, витаминов, биологически активных веществ, в качестве комплексообразователей или активаторов, участвуют в процессах размножения; в обмене веществ, включая:
Тканевое дыхание,
Обезвреживание токсических веществ; влияют на процессы кроветворения; окисления - восстановления, проницаемость сосудов и тканей.
Кальций, фосфор, фтор, йод, алюминий, кремний определяют формирование костной и зубной тканей.
Содержание некоторых элементов в организме человека меняется с возрастом. Выявлено немало заболеваний, связанных с недостатком или избыточным накоплением различных биогенных элементов. Дефицит фтора вызывает кариес, дефицит йода - эндемический зоб, избыток молибдена -эндемическую подагру. Такого рода закономерности связаны с тем, что в организме человека поддерживается баланс оптимальных концентраций биогенных элементов - химический гомеостаз.
Недостаток в пищевом рационе минеральных веществ приводит к серьезным последствиям для здоровья человека. Однако, для организма вреден не только недостаток, но и избыток биогенных элементов, так как при этом нарушается химический гомеостаз. Минеральные компоненты, которые в ничтожно малых количествах являются жизненно необходимыми, при более высоких концентрациях становятся токсичными. Наряду с заболеваниями, вызванными загрязнением окружающей среды, существуют заболевания, связанные с аномальным содержанием некоторых элементов в той или иной географической зоне, называемые эндемическими. Существуют биогеохимические провинции с пониженным и повышенным содержанием в них какого-либо элемента.
Общая характеристика s-элементов. К блоку s-элементов относятся 13 элементов, общим для которых является застраивание в их атомах s-подуровня внешнего энергетического уровня. Как следует из электронных формул, элементы IA - группы (Li, Na, К, Rb, Cs, Fr) имеют на внешнем энергетическом уровне по одному s-электрону, а элементы ПА- группы (Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra) - по два электрона. Химические свойства элементов IA и ПА групп сходны. Они являются сильными восстановителями. Элементные вещества - типичные металлы, обладающие блеском, высокой электрической проводимостью, химически весьма активны.
Человек - уникальное существо. За долгие тысячелетия существования мы постоянно менялись. Но современным ученым так и не удалось полностью изучить наш организм. Однако кое-что все же удалось выяснить. Так, ученые смогли определить химически состав человека, узнать строение органов, систем, определить присущие потребности.
Из чего мы состоим?
С химической точки зрения в нашем организме сосредоточена почти вся таблица химических элементов Менделеева. Все эти вещества поступают с пищей, воздухом, а сами они не вырабатываются в организме. Если нарушается химический состав человека, то происходят сбои в работе тех или иных органов, систем: не растут зубы, волосы, повышается ломкость костей, нарушается обмен веществ, начинают одолевать различные болезни.
Группы веществ
Элементы химического состава человека делят на две большие группы минеральных веществ, а именно: микроэлементы, макроэлементы. К последним относятся калий, кальций, фосфор, магний, хлор и сера, а также другие вещества.
Потребности в микроэлементах ограничивается в небольших количествах. К этим веществам относят железо, йод, цинк, медь, фтор, кобальт, марганец.
Каждое вещество, входящее в химический состав человека, имеет свою функцию и предназначение, и должно поступать в определенном количестве в организм с пищей. При недостатке элементов происходят самые разные сбои в нормальном функционировании организма.
Калий
Для поддержания водно-солевого баланса человеческому организму необходим калий. Он также отвечает за укрепление иммунитета, оказывает воздействие на функционирование мышечной, сердечной и нервной систем. Чтобы восполнить химический состав организма человека калием, необходимо включить в рацион продукты, богатые этим веществом, а именно: бананы, авокадо, фасоль, горох, картофель, петрушку, изюм.
Йод
Йод оказывает тонизирующее действие на мышцы, обеспечивает нормальное функционирование щитовидной железы, принимает участие в метаболизме, способствует укреплению иммунитета, а также положительно влияет на нервную систему. В большом количестве этот микроэлемент содержится в водорослях, морской капусте, морепродуктах, в мясе и твороге, свекле, яблоках, винограде и сливах.
Кальций
Входящий в химический состав организма человека кальций отвечает за развитие зубов, укрепляет костную ткань, обеспечивает нормальное функционирование сердечной мышцы, участвует в свертываемости крови. Кальций в больших количествах содержится в лососевых, зеленых овощах, белом хлебе, молочных продуктах, сардинах.
Магний
Входящий в химический состав клеток организма человека магний оказывает воздействие на мышечные, нервные, энергетические функции. Этот элемент необходим для нормального развития костной структуры. При недостатке магния возникает хроническая усталость.
Магний содержится в бананах, отрубях, коричневом рисе, семечках, орехах, горохе.
Фосфор
Нормальное усвоение жиров, углеводов, протеина, происходит при участии фосфора. Это вещество необходимо для нормального развития костей. Если химический состав клетки человека будет нарушен, и фосфора будет поступать в недостаточном количестве, то будет развиваться слабость, боль в костях, раздражительность, беспокойство. Фосфор содержится в большом количестве в молоке, мясе, рыбе, картофеле.
Железо
При анализе химического состава крови человека ученые выявили, что в ней присутствует железо. Оно участвует в кровообразовании, обеспечивает клетки кислородом. При дефиците железа развивается усталость, железодефицитная анемия.
Чтобы восполнить железо в организме, необходимо включить в рацион печень, отруби, чернослив, хлеб из муки грубого помола, гранаты, шоколад.
Цинк
Цинк играет не последнюю роль в развитии половой системы, оказывает влияние на функционирование органов пищеварения, а также принимает участие в реализации гормональных функций, способствует заживлению ран. Больше всего цинка содержится в грибах, орехах, устрицах и семечках.
Селен
В небольших количествах нашему организму нужен селен. Этот элемент защищает клетки от разрушения, предотвращает раннее старение, замедляет развитие раковых клеток. Селен в больших количествах содержится в кокосах, морепродуктах, семечках.
Состав человеческого тела
Ученые смогли точно установить, из чего состоит человек. Химический состав нашего тела, в соответствии с данными анализа ученого-биолога Дж. Хенсона, входит 375 млн атомов водорода, 132 млн атомов кислорода и 85 млн атомов углерода, трех молекул молибдена и одного атома кобальта. Такое набор мы имеем в момент рождения. В течение жизни меняется соотношение химических веществ, увеличивается их количество, появляются новые элементы, такие как металлы, золото.
Ученый провел необычные подсчеты. В результате анализа Хенсону удалось выяснить, что в человеческом организме содержится столько кислорода, что его будет достаточно для заполнения объема, равного шести слонам, углерода - 16 килограмм. Водорода содержится столько, что можно заполнить емкость, эквивалентную объему кита, а азота - 400 литров.
Человеческое тело способно стать источником дохода. По подсчетам ученого, если среднестатистический человек на протяжении своей жизни будет сохранять ногти, то он сможет извлечь из них золото, стоимостью около десятой цента США.
Кроме золота, в теле содержится более 60 элементов. Если их выделить в чистом виде и продать на рынке, то можно заработать около пары тысяч долларов.
Другие вещества
Организм человека содержит много кислорода. Его мы получаем не только из воздуха, но и из воды. Это самый важный компонент тела, без которого невозможна жизнь.
На втором месте по количеству стоит углерод. В организме человека его содержится огромное количество. Его больше только в нефти и угле.
Примерно 10 % нашего тела - это водород. Он поступает в организм с водой, воздухом. Три процента состава - азот.
Основной частью аминокислот, коферментов является сера. Это вещество с неприятным видом и запахом содержится в человеческом организме в достаточно больших количествах. Помимо серы, мы еще состоим из другого яда - хлора, а точнее, хлорида. Этот элемент содержится в плазме крови.
При недостатке любого вещества человеческий организм перестает нормально функционировать. Так, даже сотая доля нехватки железа может привести к развитию анемии. В норме этого элемента у мужчин содержится больше, чем у женщин. Это связано не только с питанием, но и с физиологией организма: во время менструации женщины теряют значительную долю железа.
Ученые все еще не до конца уверены, что фтор необходим человеческому организму. Этот элемент содержится в большом количестве в зубах, костях. Но фтор, как и селен, очень токсичен при передозировке.
Человек, как бы это ни было удивительно, содержит в себе практически все химические элементы таблицы Менделеева . Какие-то из них присутствуют в большом количестве, другие составляют ничтожную долю. Состав человека, количество элементов в нем можно описывать очень долго, но для слаженной работы организма главное не количество, а качество. Но все же, каждый из них незаменим для нашего организма, независимо от его массы или процентного содержания в нашем теле.
Наше тело на 96% состоит из атомов углерода и водорода, а также кислорода и азота. Но не так важны для организма атомы, как химические соединения, которые просто не могут происходить без них. Ведь они являются главными составляющими для осуществления жизненно необходимых соединений для нашего организма. Остальные 4% составляют прочие химические элементы . Но, несмотря на их низкое содержание, не стоит уменьшать их влияние на наш организм. Химические элементы, а точнее, их соединения, являются составляющими нашего организма.
Тело человека, весящего 70 кг, содержит:
- углерод -12,6 кг
- кислород — 45,5 кг
- водород — 7 кг
- магний — 200 г
- хлор — 200 г
- фосфор — 0,7 кг
- железо — 5 г
- фтор — 100 г
- кремний — 3 г
- йод — 0,1 г
- мышьяк — 0,0005 г.
Как известно, человек на треть своей массы состоит из воды. У детей процент содержания жидкости в организме достигает 80%. У пожилых людей он равен 50%. Поэтому восполнять запасы жидкости просто необходимо, для этого употребляйте воду в объеме 2 литра в сутки, в жаркое время это количества увеличивается. Вода является неотъемлемой составляющей нашего организма.
На 20% человек состоит из белков, углевода и жиров и соединений из них. Одной из важных составляющих этих элементов является углерод, без него соединения просто не будут происходить. Именно поэтому углерод можно отнести к одному из главных составляющих элементов нашего организма. Для получения жиров и углеводов требуется лишь три составляющих: углерод, водород и кислород. Присоединив молекулы азота, получается белок. Как видите, наш организм способен производить жизненно необходимые микроэлементы и соединения, использую при этом все лишь четыре химических элемента.
Для правильной работы нашего организма необходимо употреблять только полезную и правильную пищу. Пища, которую человек потребляет ежедневно, должна быть насыщенна белками, углеводами и жирами.
Наш организм самостоятельно производит все необходимые соединения. Нам следует лишь пополнять его полезными веществами, пополнять водный запас, больше находиться на свежем воздухе, и тогда наш организм будет работать как часы.
