§2. Химический состав живого организма

Определения и обозначения

Химический элемент — это вид атомов. Например, кислород, углерод, водород и азот — элементы, входящие в состав живых организмов. Понимание этого помогает отличать сами виды атомов от веществ, которые из них образуются.

Неорганические вещества — это вещества, к которым относят, например, воду и минеральные соли. Вода составляет значительную часть живого вещества и нужна для процессов в клетках. Минеральные соли важны, в частности, для нормальной работы организма.

Органические вещества — вещества, характерные для живых организмов и входящие в состав их клеток. К ним относятся белки, жиры, углеводы и нуклеиновые кислоты. Их изучают, чтобы понимать, из чего построены клетки и какие вещества участвуют в их деятельности.

Микроэлементы — химические элементы, необходимые организму в очень малых количествах. К ним относят, например, железо, йод и цинк. Они нужны для нормальной жизнедеятельности, поэтому малое содержание не означает, что элемент можно считать ненужным.

Как это устроено

Живые организмы состоят из тех же химических элементов, которые встречаются в неживой природе. Различие заключается не в особом наборе элементов, а в их соотношении и в том, какие вещества они образуют. Поэтому из одних и тех же элементов могут складываться разные тела и вещества с разными свойствами.

Кислород, углерод, водород и азот имеют большое значение, потому что входят во множество веществ организма. Атомы этих элементов соединяются друг с другом и с атомами других элементов, образуя вещества клеток. Если перечислить только элементы, мы узнаем, какие атомы присутствуют, но не узнаем, как именно они соединены.

Вода важна для клеток не только потому, что составляет значительную часть живого вещества. В ней могут происходить процессы, необходимые для жизни, а вещества могут перемещаться внутри организма. Поэтому изменение количества воды может повлиять на работу клеток и всего организма.

Минеральные соли и органические вещества выполняют разные задачи. Соли необходимы, в частности, для нормальной работы организма, а органические вещества входят в состав клеток и обеспечивают их строение и деятельность. Нельзя заменить одну группу другой: для жизнедеятельности важны разные вещества со своими ролями.

Одни элементы нужны организму в относительно больших количествах, другие — в малых. Количество показывает, сколько элемента требуется, но не определяет, насколько он важен. Если нужного элемента недостаточно, работа организма может нарушиться, даже когда этот элемент требуется лишь в очень малом количестве.

Основные группы веществ в организме

Чтобы определить группу вещества, сначала вспомните примеры неорганических и органических веществ. Затем сопоставьте с ними нужное название: например, вода относится к неорганическим веществам, а белок — к органическим. В последнем столбце указано, зачем организму нужны представители каждой группы.

Разбор задач

Задача 1. Распределите воду, минеральные соли, белки и углеводы на органические и неорганические вещества. Обоснуйте распределение. Не следует определять группу только по тому, что вещество обнаружено в живом организме: нужно опираться на его вид.

1. Вспоминаем примеры неорганических веществ: это вода и минеральные соли.
2. Записываем в эту группу воду и минеральные соли, не делая исключения для воды из-за её присутствия в клетках.
3. К органическим веществам относим белки и углеводы. Они входят в число характерных для живого организма органических веществ.

Ответ: вода и минеральные соли — неорганические вещества; белки и углеводы — органические. Такое распределение основано на принадлежности к группам, а не на месте, где вещество обнаружено.

Задача 2. В образце ткани обнаружены углерод, водород, кислород и азот. Почему по этому набору элементов нельзя определить, какие именно вещества входят в состав ткани? В условии названы элементы, а не готовые вещества, поэтому важно не смешивать эти понятия.

1. Определяем, что обозначают названия из условия: это химические элементы, то есть виды атомов.
2. Вспоминаем, что атомы могут соединяться в разных сочетаниях и образовывать разные вещества.
3. Делаем вывод: одного перечня элементов недостаточно, чтобы установить конкретные вещества и их состав.

Ответ: по набору элементов нельзя назвать вещества ткани, потому что одни и те же элементы могут входить в состав разных веществ. Для определения веществ нужно знать, как соединены их атомы.

Задача 3. В организме обнаружено небольшое количество определённого химического элемента. Можно ли заключить, что он не важен? Количество элемента в условии мало, но сведений о его роли нет, поэтому рассуждать нужно о потребности организма, а не только о количестве.

1. Отделяем два вопроса: сколько элемента содержится и нужен ли он организму.
2. Вспоминаем, что некоторые элементы требуются в малых количествах; их называют микроэлементами.
3. Учитываем, что недостаток микроэлемента способен нарушить жизнедеятельность, хотя его содержание невелико.

Ответ: заключить, что элемент не важен, нельзя. Малое количество может быть нормальной потребностью организма, но сам элемент при этом необходим.

Типичные ошибки

Ошибка — считать химический элемент и вещество одним и тем же. Её допускают, потому что элементы входят в состав веществ и эти понятия часто встречаются рядом. Проверьте себя: элемент — это вид атомов, а вещество образовано атомами или их группами.

Ошибка — относить воду к органическим веществам только потому, что она есть в живом организме. Такое рассуждение смешивает место нахождения вещества и его группу. Проверьте себя по известным примерам: вода относится к неорганическим веществам.

Ошибка — думать, что микроэлементы не нужны, раз их мало. Небольшое содержание можно принять за незначительную роль, но количество и важность не равны друг другу. Проверьте себя вопросом: может ли недостаток элемента нарушить жизнедеятельность? Для микроэлементов это возможно.

Ошибка — считать, что все вещества организма выполняют одинаковую работу. Так кажется, если запомнить только общий факт, что они входят в состав живого. Проверяйте себя по назначению групп: минеральные соли необходимы, в частности, для нормальной работы организма, а органические вещества участвуют в строении и деятельности клеток.

Связь с другими темами

Для понимания состава живого организма нужно знать, что тела и вещества состоят из частиц, а химический элемент обозначает вид атомов. Это помогает не путать элементы с веществами, которые из них образуются. Позже эти знания пригодятся при изучении клетки и питания организмов: можно будет разбираться, какую роль в жизни играют белки, жиры, углеводы и минеральные вещества.

Что запомнить

• Живые организмы состоят из химических элементов и образованных ими веществ.
• В живых организмах особенно важны кислород, углерод, водород и азот.
• Вода и минеральные соли относятся к неорганическим веществам.
• Белки, жиры, углеводы и нуклеиновые кислоты — органические вещества.
• Химические элементы могут требоваться организму в разных количествах.
• Микроэлементы нужны в малых количествах, но необходимы для нормальной жизнедеятельности.