BIOGÉN ELEMEK, A VÍZ BIOLÓGIAI JELENTŐSÉGE

Az előadások a következő témára: "BIOGÉN ELEMEK, A VÍZ BIOLÓGIAI JELENTŐSÉGE"— Előadás másolata:

1 BIOGÉN ELEMEK, A VÍZ BIOLÓGIAI JELENTŐSÉGE

2 Egyed alatti szerveződési szintek

3 Biogén elemek csoportosítása
Biogén elemek: Azok, melyek az élethez nélkülözhetetlenek

4 Elsődleges biogén elemek tulajdonságai
C H O N Kis atomsugár Az atomtörzs nagy töltése Stabil erős kovalens kötés Stabil molekulaképzés A periódusos rendszer 1-2. Periódusa, A. csoportok tagjai.

5 Biogén elemek kutatása
Vízkultúrás növénykísérletek Liebig: A növekedés minimumtörvényének megfogalmazója Vízkultúra beállítása kukoricával: 1. desztillált vízzel, 2. Sachs-féle oldatban kálium nélkül, 3. kalcium nélkül, 4. nitrogén nélkül, 5. foszfor nélkül, magnézium nélkül, 7. vas nélkül (feltünő klorózis jelentkezik, (sárga levél)), 8. teljes Sachs-féle oldatban

6 A szén vegyületek stabilitásának okai:
C, az alap I. A szén vegyületek stabilitásának okai: 4 vegyérték erős kovalens kötések (kis méretű, nagy töltésű atomtörzs erősen vonzza az elektronokat) tetraéderes elrendeződés okozza. Ezáltal stabil, nehezen támadható elektronfelhő veszi körül a szénvegyületeket.

7 C, az alap II. A szén vegyületek nagy változatosságát kialakító tényezők: korlátlan számban képesek összekapcsolódni láncok mellett gyűrűket is képeznek, melyekbe más atomok (heteroatomok) is képesek beépülni stabilan: pl.: O, N egyszeres, kétszeres, háromszoros kötéseket is ki tudnak alakítani. Jelentős szervetlen C vegyületek: C kimutatása Biológiai szerepük: fotoszintézis, légzés, vázalkotás

8 A Föld elsődleges C vegyülete a glükóz
A fotoszintézis során a fény energia segítségével a CO2-ból és H2O-ból keletkezik. A másik lehetőség a fotoszintézis mellett a szőlőcukorképzésre a kemoszintézis. (Pl.: Nitrifikáló baktériumok) Minden további szerves vegyület a szőlőcukorból jön létre.

9 Hidrogén, oxigén biológiai jelentősége
Felépíti a vizet. Felépítik az összes fontos makromolekulát: Zsírokat, szénhidrátokat, fehérjéket, nukleinsavakat. A biológiai oxidáció, sejtlégzés során a hidrogén égése oxigénnel termeli az energiát (ATP-T).

10 Nitrogén biológiai jelentősége
Felépíti a nukleinsavakat, fehérjéket. N kimutatása

11 A kén biológiai jelentősége
Aminosavak (pl.: cisztein), így a fehérjék alkotója.

12 A foszfor biológiai jelentősége I.
Gerinces élőlények vázának felépítése kalcium-foszfát formájában. Elősegíti a növények virág és termésképzését. A foszfát-ionoknak ezenkívül szerepe van az enzimek működésének szabályozásában.

13 A foszfor biológiai jelentősége II.
A foszfát-csoportok találhatók meg a nukleinsavakban (DNS, RNS).

14 Na, K, Ca, Mg biológiai jelentősége
Na+(sejten kívül), K+ (sejten belül): A sejt ozmotikus viszonyainak beállítása, Ingerelhetőségének fenntartása (Nyugalmi, akciós potenciál) Ca2+: Véralvadás Izom-összehúzódás Vázrendszer kiépítése Mg2+: Energia felszabadítás ATP-ből Ca hisztokémiai kimutatása

15 A vas biológiai jelentősége I.
A hemoglobin porfirinvázának alkotója a vas ion.

16 Másodlagos biogén anionok
Klorid-ion Cl-: A fehérjeanionok és az összetett ionok mellett ellensúlyt tart a kationokkal. Hozzájárul az ozmózisnyomás kialakulásához. Összetett ionok: Foszfát (pontosabban hidrogén-foszfátok), hidrogénkarbonátok, szulfátok stb.

17 Mikroelemek biológiai jelentősége I
Általánosan: Az átmeneti fémek az enzimek prosztetikus csoportját alkotják, a nemfémes elemek vagy a fehérjék aminosavait építik fel, vagy ásványi alkotói a vázrendszernek.

18 Mikroelemek biológiai jelentősége II.
F-: A fogzománc alkotója. I-: A tiroxin alktója. Co2+:A B-12 vitamin központi atomja, a pillangósok szimbióta baktériumaiban a nitrogén fixáláshoz szükséges. Cu2+: Puhatestűekben oxigént szállító fehérje prosztetikus csoportja, enzimek alkotója.

19 A víz biológiai jelentősége I.
Élőhely (tengerek, édesvizek) Tápanyag (növények) Reakciópartner (fotoszintézis, biológiai oxidáció, hidrolízis, kondenzáció) Reakcióközeg (Jó poláris oldószer, így a sejtekben végbemenő reakciók anyagait feloldja, növeli így a reakciósebességet.)

20 A víz biológiai jelentősége II.
Molekuláris felépítése: Dipólus molekula, hidrogén kötéseket tud kialakítani. Fizikai tulajdonságai: Magas olvadás- és forráspont jellemzi. Jó oldószere az ionrácsos és a poláris molekularácsos anyagoknak. Magas a fajhője. Nagy a párolgáshője. Nagy a felületi feszültsége.

21 A víz biológiai jelentősége III.
Kémiai tulajdonsága: A legfontosabb az autoprotolízis, melynek során két vízmolekula oxónium- és hidroxid-ionra esik szét. Ezen két ion aránya határozza meg az oldatok kémhatását.

22 A víz biológiai jelentősége IV.
Élővilágra vonatkozó kihatások 1.: Magas olvadás és forráspont: Létezik a Földön hidroszféra. Jó poláris oldószer: A sejt, nem más, mint egy kolloid vizes oldat. A növények tápanyagai vizes oldatként vehetők fel. Az állatok testfolyadéka, vére, vizes oldat. A nagy fajhő: A sejt állandó hőmérsékletét biztosítja, tengerek óceánok óceáni, monszun éghajlatát.

23 A víz biológiai jelentősége V.
Élővilágra vonatkozó kihatások 2.: Nagy párolgáshő: az izzadás során test lehűl. Nagy felületi feszültség: élőhely a víz felszíne.

24 Vizes oldatokban végbemenő fizikai folyamatok
Diffúzió Ozmózis

25 Ozmózisnyomás Definíció: az a nyomás ami egyensúlyt tud tartani az ozmózis miatt sejtbe beáramló vízzel. Egyenesen arányos a sejtplazma koncentrációjával. Ozmotikusan aktív anyagok a fehérjék, ionok.

26 Hipozmotikus oldat

27 Izoozmotikus oldat

28 Hiperozmotikus oldat