Wszystkie istoty żyjące na naszej planecie majązdumiewająco wiele wspólnego, składająsię bowiem niemalztych samych cząsteczek chemicznych, które wich organizmach podlegają bardzo podobnym przemianom. Pierwiastki budujące te cząsteczki pochodzą zeskorupy iz atmosfery ziemskiej. Do dziśpozostaje zagadką, jak zsubstancji nieorganicznych powstałpierwszy na Ziemi żywy organizm.
Już wiesz
materia jest zbudowana zróżnych substancji, np.wody, soli, żelaza;
substancje składają się zdrobin, które nadają im charakterystyczne właściwości;
organizmy pobierają substancje zotoczenia ije przetwarzają.
Nauczysz się
wymieniać przykłady pierwiastków budujących organizmy;
wyjaśniać, dlaczego węgiel iwoda są tak ważne dla życia;
wykazywać związek między budową chemiczną iwłaściwościami węglowodanów, białek, tłuszczów ikwasów nukleinowych aich funkcją biologiczną.
Wszystkie substancje zbudowane są zatomów. Jeśli substancja składa się zjednakowych atomówatomów, które nie są ze sobą trwale połączone, nosi nazwę pierwiastkapierwiastka.
Prześledźmy zawartość niektórych pierwiastków worganizmie człowieka. Przeciętnie kilogram jego ciała zawiera 650gtlenu, 180gwęgla, 100gwodoru, 30gazotu. Tecztery pierwiastki to podstawowe składniki budujące żywą materię. Gdy dodamy do nich jeszcze kolejne pierwiastki: fosfor (10 g) isiarkę (3 g) – otrzymamy grupętzw. pierwiastków biogennychpierwiastków biogennych. Bez nich nie istniałoby życie na Ziemi.
Kolejne pierwiastki wanalizowanej próbce to 15gwapnia, 4gpotasu, 2gsodu, 1gmagnezu i1 gchloru. Wraz zpierwiastkami biogennymi nazywane są makroelementamimakroelementami, gdyżich ilośćworganizmach jest na tyle duża, że łatwo da sięją określićwagowo. Pozostałe pierwiastki to tzw. mikroelementymikroelementy,czyli pierwiastki występujące wilościach śladowych, zktórych każdy stanowi mniej niż0,01% suchej masysuchej masy. Sąone równie ważne wrozwoju ifunkcjonowaniu organizmów jak makroelementy. Należądo nich między innymi: żelazo, jod, miedź, cynk, fluor ikrzem.
Nazwa isymbol chemiczny pierwiastka | Znaczenie biologiczne | |
MAKROELEMENTY | ||
PIERWIASTKI BIOGENNE | węgielC | podstawowy składnik wszystkich związków organicznych |
warunkuje życie na Ziemi | ||
wodórH | wchodzi wskład wszystkich związków organicznychzwiązków organicznych | |
składnik wody | ||
tlenO | wchodzi wskład wszystkich związków organicznych (zwyjątkiem węglowodorówwęglowodorów) | |
jeden ze składników atmosfery ziemskiej | ||
niezbędny do oddychania dla większości organizmów | ||
azotN | składnik białek ikwasów nukleinowych | |
siarkaS | wchodzi wskład wielu białek iniektórych węglowodanów | |
bierze udział wprocesach oddechowych wkomórce | ||
fosfor P | składnik kwasów nukleinowych | |
buduje kości izęby | ||
składnik płynów wypełniających wnętrze organizmów | ||
wapńCa | składnik kości, muszli mięczaków, ścian komórkowych roślin | |
niezbędny wprocesie krzepnięcia krwi iskurczu komórek mięśniowych | ||
potasKisódNa | odpowiadają za uwodnienie komórek | |
biorą udział wprzewodzeniu impulsów nerwowych | ||
magnezMg | reguluje pracę układu nerwowego | |
niezbędny wprocesach fotosyntezy ioddychania | ||
składnik zielonego barwnika roślin – chlorofilu | ||
chlor Cl | tworzy kwas solny – składnik soku żołądkowego | |
MIKROELEMENTY | ||
żelazoFe | składnik hemoglobiny – czerwonego barwnika krwi | |
miedźCu | bierze udział woddychaniu komórkowym | |
składnik enzymów biorących udział wtworzeniu chlorofilu ihemoglobiny | ||
cynk Zn | niezbędny do wzrostu irozwoju roślin | |
bierze udział wgojeniu się ran | ||
fluorF | składnik szkliwa zębów ikości | |
Doświadczenie 1
Problem badawczy
Jaki wpływ na rozwój rzeżuchy mająpierwiastki zawarte wwodzie mineralnej?
Hipoteza
Zasilanie rzeżuchy wodąmineralnąpowoduje szybki wzrost roślin.
Co będzie potrzebne
nasiona rzeżuchy,
2 talerzyki,
wata,
woda mineralna oznanym składzie pierwiastkowym,
woda destylowana (demineralizowana).
Instrukcja
Ułóż wtalerzykach grubą warstwę waty zwilżonej wodą destylowaną (Próba 1) iwodą mineralną (Próba 2).
Wysiej na talerzykach po 30 nasion iustaw je wnasłonecznionym miejscu ostałej temperaturze około 20°C.
Wrazie potrzeby podlewaj hodowlę wodą destylowaną (Próba 1) imineralną (Próba 2).
Przez 14dni codziennie dokonuj pomiarów iporównuj wysokość wykiełkowanych roślin.
Pobierz załącznik. Zapisz wyniki doświadczenia iwniosek.
R1LqlVcpkc83M1 
Podsumowanie
Jeśli rzeżucha podlewana wodą mineralną rośnie lepiej niż rzeżucha zaopatrywana tylko wwodę destylowaną, to znaczy, że pierwiastki zawarte wwodzie mineralnej prawdopodobnie sprzyjają jej szybszemu rozwojowi.
Polecenie1
Na czystym talerzyku ociemnej barwie umieść kroplę wody destylowanej, aobok niej kroplę wody mineralnej. Poczekaj, aż woda wyschnie. Wyjaśnij, dlaczego na talerzyku pozostał ślad tylko po jednej kropli.
Wskazówka
Czym jest białawy osad pozostawiony na talerzyku? Czy skład chemiczny wody destylowanej iwody mineralnej jest taki sam?
Ciekawostka
Istnieje grupa pierwiastków, które oddziałują niekorzystnie na organizmy. Są to metale ciężkie, do których należą: ołów, glin, rtęć, arsen, kadm. Nagromadzone wzanieczyszczonym środowisku wnikają do organizmów, powodując zaburzenia procesów życiowych.
Organizmy zbudowane sąztych samych podstawowych związków chemicznychzwiązków chemicznych, występujących jednak wróżnych proporcjach. Ciało człowieka składa sięprzeciętnie w65% zwodyiw2% zinnych związków nieorganicznychzwiązków nieorganicznych. Resztę, czyli około 33%, stanowiącząsteczki związków organicznychzbudowanych zlicznych pierwiastków, zktórych najważniejszy jest węgiel. Węgiel wyróżnia się zdolnościądo tworzenia długich łańcuchów ozróżnicowanych kształtach. Stanowiąone „szkielet”, do którego mogądołączaćinne pierwiastki. Wten sposób powstają złożone cząsteczki związków takich, jak białkabiałka, węglowodanywęglowodany, tłuszczetłuszcze i kwasy nukleinowekwasy nukleinowe. Budują one ciała organizmów, są źródłem energii dla ich funkcjonowania oraz regulują procesy wnich zachodzące. Do związków organicznych należątakże witaminy odpowiedzialne za prawidłowy przebiegprocesów życiowych.
Składniki | Rośliny | Zwierzęta |
Woda | 75 | 60 |
Związki mineralne | 2 | 4 |
Węglowodany | 18 | 5,8 |
Tłuszcze | 0,5 | 11 |
Białka | 4 | 19 |
Kwasy nukleinowe | 0,5 | 0,2 |
Ciekawostka
Alkaloidy są związkami organicznymi gromadzonymi wnasionach, łodygach, liściach czy korzeniach roślin. Wykazują zwykle silnie odurzające, czasem trujące działanie na organizmy. Najbardziej znane substancje tego rodzaju to: chinina, morfina, nikotyna, kokaina, kofeina. Silnie trującym alkaloidem jest kurara stosowana przez Indian południowoamerykańskich do zatruwania grotów strzał używanych podczas polowań na zwierzęta.
WodaWoda jest jedną znajbardziej rozpowszechnionych substancji na Ziemi. Bez niej nie istniałoby życie. Znajduje się wkomórkach ipłynach tkankowych wypełniających przestrzenie międzykomórkowe oraz wpłynach ustrojowych (np.we krwi) zwierząt. Występuje także wtkankach iorganach roślin. Średnia zawartość wody worganizmach nie jest jednakowa, zależy od gatunku iśrodowiska życia, od wieku istanu organizmu, atakże od rodzaju narządu lub organu. Budowa chemiczna cząsteczki wody decyduje ojej właściwościach fizycznych,te zaś wpływają na jej funkcje biologiczne. Woda jest środowiskiem, wktórym przebiega większość procesów życiowych, irozpuszczalnikiem dla wielu związków chemicznych. Ponadto umożliwia regulację temperatury ciała oraz ma wpływ na wymiary ikształt komórek. Zarodki zwierząt rozwijają się wśrodowisku wodnym, które zapewnia im stałą temperaturę iwilgotność.
Polecenie2
Wyjaśnij, które fizyczne właściwości wody umożliwiają funkcjonowanie twojego organizmu.
Obserwacja 1
Oznaczenie zawartości wody wliściach.
Co będzie potrzebne
kilka świeżych liści różnych roślin,
palnik lub świeczka,
probówki żaroodp*rne,
uchwyt do probówki,
waga laboratoryjna.
Instrukcja
Zważ osobno wszystkie liście.
Każdy liść włóż do innej probówki iogrzewaj je nad palnikiem tak długo, aż woda całkowicie odparuje.
Zważ wysuszone liście.
Oblicz procentową zawartość wody wkażdym zliści.
Otwórz iwypełnij załącznik.
Do obliczenia procentowej zawartości wody wliściach użyj wzoru:
R1YfoI66NrxQu1
Podsumowanie
Liście roślin różnią się zawartością wody.
Polecenie3
Zdecyduj, czy na podstawie wyników obserwacji 1.można sformułować wniosek: „Zawartość wody wliściach zależy od gatunku rośliny”. Uzasadnij odpowiedź.
Wskazówka
Czy można sformułować wniosek, porównując wyniki dotyczące pojedynczych liści różnych roślin? Czy porównaliście dane liczbowe ustalone przez poszczególne grupy?
Węglowodany, nazywane także cukrami, to bardzo rozpowszechnione wprzyrodzie organiczne związki chemiczne zbudowane zatomów węgla, wodoru itlenu. Należą do nich jednocząsteczkowe cukry proste, dwucukry icukry odługich łańcuchach utworzonych zwielu cząsteczek cukrów prostych, tzw. wielocukry. Cukry omałych cząsteczkach łatwo rozpuszczają się wwodzie, ate odługich – słabo. Te pierwsze są słodkie, pozostałe nie mają smaku. Węglowodany stanowią dla wszystkich istot źródło energii, są także materiałem budulcowym izapasowym. Wprzyrodzie duże znaczenie mają takie cukry proste, jak glukozaglukoza ifruktoza, będące materiałem energetycznym dla komórek, oraz ryboza ideoksyryboza – składniki kwasów nukleinowych. Do dwucukrów należą: sacharoza – używana na przykład do słodzenia herbaty, laktoza – cukier zawarty wmleku, maltoza – obecna wkiełkujących ziarnach zbóż, wnektarze ipyłku kwiatowym. Wielocukry powstają najczęściej zkilku tysięcy połączonych ze sobą cząsteczek glukozy. Należą do nich: skrobiaskrobia, glikogenglikogen, celulozaceluloza ichitynachityna.
Polecenie4
Wyjaśnij, dlaczego glikogen jest gromadzony wmięśniach.
Wskazówka
Jaką funkcję pełnią mięśnie?
Obserwacja 2
Obserwacja kształtu ziaren skrobi.
Co będzie potrzebne
surowy ziemniak,
nożyk,
przybory do mikroskopowania,
mikroskop.
Instrukcja
Przekrój ziemniak,zbierz nożykiem płyn, który pojawił się wmiejscu cięcia.
Odrobinę płynu umieść na szkiełku podstawowym idodaj kroplę wody. Przykryj preparat szkiełkiem nakrywkowym.
Obejrzyj preparat pod mikroskopem.
Wykonaj rysunek.
RQuiLmpC7iFzo1 RALGPeTwdeKrz1 See AlsoMiernik HCHO-TVOC BQ16 - TROTEC
Podsumowanie
Ziarna skrobi ziemniaka są owalne.
Ciekawostka
Celuloza zawarta wroślinach nie jest trawiona przez większość ssaków. Zwierzęta roślinożerne mogą wykorzystywać celulozę jako pokarm dzięki zamieszkującym ich przewód pokarmowy drobnoustrojom, które są zdolne do rozkładania celulozy.
Tłuszcze są zbudowane zwęgla, tlenu iwodoru. Związki te stanowią doskonały materiał zapasowy, który jest bogatym źródłem energii dla procesów zachodzących wkomórkach. Uroślin tłuszcze są gromadzone wpostaci oleju, głównie wnasionach iniektórych owocach. Tłuszcze zwierzęce mają formę stałą. Magazynowane są najczęściej wpodskórnej tkance tłuszczowej, atakże na nerkach, wątrobie, sercu – narządach ważnych dla życia. Pełnią tam funkcje osłaniające ipodporowe. Gruba warstwa tkanki podskórnej ochrania zwierzęta przed urazami mechanicznymi. Zabezpiecza również przed niską temperaturą otoczenia, będąc doskonałym materiałem termoizolacyjnym. Pochodne tłuszczów, zwane fosfolipidami, są bardzo ważnymi składnikami budującymi błony komórkowe wszystkich istot żywych.
Polecenie5
Tłuszcze są magazynowane przez rośliny głównie wnasionach. Podaj przykłady roślin, które zawierają najwięcej tłuszczów.
Wskazówka
Jakie oleje spożywcze można najczęściej spotkać wsprzedaży?
Białka to związki organiczne, wskład których wchodzą pierwiastki takie, jak węgiel, wodór, tlen oraz azot isiarka. Białka są złożone zaminokwasów połączonych ze sobą wdługie łańcuchy. Wprzyrodzie istnieje zaledwie dwadzieścia aminokwasów, ale sądziesiątki tysięcy białek. Każdy aminokwas występuje wbiałku wielokrotnie. Kolejność aminokwasów włańcuchu białka decyduje oolbrzymiej różnorodności tych związków, aco za tym idzie – oróżnych funkcjach białek. Białka budulcowe są składnikiem wszystkich organizmów, wchodzą m.in.wskład błon komórkowych. Białka enzymatyczne decydują oprzebiegu wszystkich reakcji biochemicznych worganizmach. Białka odp*rnościowe, czyli przeciwciała, walczą zciałami obcymi, które wnikają do organizmu imogą wywołać infekcję lub uczulenie. Hormon wzrostu iinsulina są przykładami białek regulujących funkcjonowanie organizmu. Są też białka umożliwiające skurcz mięśni. Zkolei białka transportujące przenoszą różne substancje między komórkami. Uroślin mogą stanowić materiał zapasowy. Szczególnie bogate wbiałka są nasiona grochu, fasoli, bobu, soi isoczewicy. Zdarza się często, że omawiane związki mogą być wykorzystane jako źródło energii. Właściwości białek zależą od ich złożonej struktury przestrzennej.
Polecenie6
Wyjaśnij, dlaczego:
skala termometru do mierzenia temperatury ciała kończy się na 41°C;
długotrwała iwysoka gorączka jest niebezpieczna dla zdrowia inależy ją obniżać.
Wskazówka
Co dzieje się zbiałkiem jaja kurzego pod wpływem wysokiej temperatury?
Kwasy nukleinowe – występujące we wszystkich organizmach iwwirusach – to związki organiczne, wktórych zapisana jest informacja genetyczna, czyli „przepis na organizm”. Mimo że zawartość kwasów nukleinowych wkomórkach wynosi tylko około 1%, ich rola wżyciu organizmów jest niezwykle ważna. Każdy osobnik danego gatunku ma charakterystyczny, niepowtarzalny materiał genetyczny, od którego wznacznym stopniu zależą jego wygląd, rozwój ifunkcjonowanie.
Cząsteczki kwasów nukleinowych przyjmują postać łańcuchów składających się ztysięcy powtarzających się wróżnym układzie czterech podstawowych jednostek – nukleotydów. Ich kolejność, podobnie jak kolejność liter wzdaniu, stanowi treść „przepisu na organizm”. Kwas deoksyrybonukleinowy (DNA) tworzą dwie skręcone wokół siebie nici.
Polecenie7
Wyjaśnij, czy kwasy nukleinowe mogą być źródłem energii dla organizmu. Uzasadnij swoją odpowiedź.
Ciekawostka
Kwasy nukleinowe wyizolowano po raz pierwszy zjąder komórkowych (łac. nucleus), dlatego nazwano je nukleiną. Później odkryto, że związki te mają charakter kwasowy, wprowadzono więc nazwę kwasy nukleinowe.
Wśród pierwiastków budujących organizmy wyróżnia się makroelementy imikroelementy.
Pierwiastkami, bez których nie istniałoby życie, są węgiel, wodór, azot, tlen, fosfor isiarka.
Węgiel stanowi podstawowy składnik związków organicznych.
Szczególne właściwości wody sprawiają, że jest ona niezbędnym składnikiem wszystkich organizmów.
Białka, tłuszcze, węglowodany, kwasy nukleinowe to podstawowe związki organiczne wchodzące wskład organizmów.
Glukoza jest głównym źródłem energii wkomórkach.
Wielocukry pełnią funkcje budulcowe izapasowe.
Białka są podstawowym materiałem budulcowym komórek, regulują ponadto przebieg procesów życiowych organizmów.
Tłuszcze są źródłem energii imateriałem zapasowym dlaroślin izwierząt.
DNA jest nośnikiem informacji genetycznej.
Praca domowa
Polecenie8.1
1. Woda pełni funkcję transportową – przenosi na przykład cukry. Wymień właściwości fizyczne wody, dzięki którym jest to możliwe.
Polecenie8.2
2. Wyjaśnij, jakie znaczenie ma woda jako środowisko zewnętrzne ryby isubstancja znajdująca się wkomórce jej ciała.
atom
najmniejsza, niepodzielna część pierwiastka
białka
wielkocząsteczkowe związki organiczne zbudowane zaminokwasów; występują we wszystkich organizmach; pełnią funkcje budulcowe, enzymatyczne, transportujące, odp*rnościowe iregulacyjne
celuloza
wielocukier nierozpuszczalny wwodzie; buduje ściany komórkowe roślin
chityna
wielocukier nierozpuszczalny wwodzie; buduje ściany komórkowe grzybów iszkielety zewnętrzne owadów
glukoza
cukier prosty; podstawowe źródło energii dla organizmów
glikogen
wielocukier; stanowi materiał zapasowy uzwierząt (występuje głównie wich wątrobie imięśniach)
kwasy nukleinowe
organiczne związki chemiczne; przechowują informację genetyczną organizmu ipośredniczą wprodukcji białek; znane są dwa podstawowe typy naturalnych kwasów nukleinowych: kwasy deoksyrybonukleinowe (DNA) ikwasy rybonukleinowe (RNA)
makroelementy
pierwiastki, zktórych każdy stanowi nie mniej niż 0,01% suchej masy organizmu; oprócz pierwiastków biogennych należą do nich: magnez(Mg), wapń(Ca), potas (K), sód (Na) ichlor(Cl); są niezbędne do prawidłowego wzrostu irozwoju organizmów
mikroelementy
pierwiastki, których ilość nie przekracza 0,01% suchej masy organizmu; są niezbędne do prawidłowego rozwoju organizmu, aich brak lub niedobór może powodować zaburzenia funkcjonowania ichoroby; należą do nich m.in. żelazo (Fe), jod(I), miedź(Cu), cynk(Zn), fluor(F), krzem(Si)
pierwiastek chemiczny
substancja złożona zjednakowych atomów
pierwiastki biogenne
pierwiastki stanowiące podstawowy składnik związków organicznych; są to: węgiel(C), wodór(H), tlen(O), siarka (S), azot(N), fosfor(P)
skrobia
wielocukier zbudowany zcząsteczek glukozy, nierozpuszczalny wwodzie; materiał zapasowy roślin
sucha masa
masa substancji po odparowaniu zniej wody
tłuszcze
związki organiczne; stanowią substancje zapasowe roślin izwierząt oraz materiał ochronny itermoizolacyjny uzwierząt
węglowodany
inaczej cukry; organiczne związki chemiczne złożone zatomów węgla oraz wodoru itlenu; ze względu na budowę dzielone na cukry proste, dwucukry iwielocukry; jedna zpodstawowych grup związków chemicznych wytwarzanych przez organizmy
węglowodory
organiczne związki węgla iwodoru występujące wropie naftowej
woda
jedna znajczęściej spotykanych substancji na Ziemi; stanowi średnio 2/3 masy organizmów; doskonały rozpuszczalnik związków organicznych; uczestniczy wprzebiegu większości reakcji chemicznych wkomórkach; transportuje produkty przemiany materii, substancje odżywcze, enzymy; reguluje temperaturę organizmów; stanowi płynne środowisko wielu reakcji biochemicznych
związek chemiczny
jednorodna substancja złożona zwybranych atomów trwale połączonych wcząsteczki
związek nieorganiczny
związek, który nie zawiera atomów węgla; wyjątkiem są zawierające węgiel tlenki węgla, kwas węglowy iwęglany
związek organiczny
związek chemiczny, wskład którego wchodzą atomy węgla, często tworzące długie łańcuchy, atakże atomy innych pierwiastków; wyjątkiem są zawierające węgiel tlenki węgla, kwas węglowy iwęglany; związki organiczne powstają głównie worganizmach
Ćwiczenie1
Pierwiastkiem, który występuje we wszystkich związkach organicznych jest
- azot.
- węgiel.
- wapń.
- tlen.
Ćwiczenie2
Przyporządkuj nazwy pierwiastków do właściwej kategorii.
cynk, miedź, chlor, magnez, azot, wodór, żelazo, tlen
| makroelementy | |
|---|---|
| mikroelementy |
Ćwiczenie3
Zaznacz zdanie, które błędnie opisuje rolę wody worganizmie.
- Transportuje wiele różnych substancji.
- Dostarcza energii komórkom.
- Uczestniczy wregulacji temperatury ciała.
- Jest substratem reakcji biochemicznych.
Ćwiczenie4
Przyporządkuj nazwy węglowodanów do właściwej kategorii.
glikogen, glukoza, skrobia, chityna, celuloza
| materiał energetyczny | |
|---|---|
| materiał budulcowy |
Ćwiczenie5
Zaznacz dwie poprawne informacje dotyczące funkcji pełnionych przez tłuszcze.
- Stanowią źródło energii dla procesów zachodzących wkomórkach.
- Tworzą długie łańcuchy złożone zreszt glukozy.
- Regulują przebieg reakcji chemicznych wkomórce.
- Tworzą warstwę izolacyjną chroniącą przed zimnem.
- Są środowiskiem, wktórym zachodzą reakcje wkomórkach.
- Niszczą drobnoustroje wnikające do organizmów.
Ćwiczenie6
Połącz wpary nazwy rodzajów białek iopisy ich funkcji.
wpływają na prawidłowe funkcjonowanie organizmu, wchodzą wskład błon biologicznych, decydują oprzebiegu reakcji biochemicznych worganizmach, niszczą ciała obce atakujące organizmy, wspomagają przenoszenie substancji między komórkami
| białka budulcowe | |
| białka enzymatyczne | |
| białka transportujące | |
| białka odp*rnościowe | |
| białka regulujące |
