Dzīvo organismu sastāvā ir gandrīz visi ķīmiskie elementi – konstatēti 80.
Svarīgi!
Vairāk kā 90 % no organisma masas veido četri elementi – ogleklis, ūdeņradis, slāpeklis, skābeklis. Šos elementus sauc par pamatelementiem jeb organogēniem elementiem. Pārējos elementus atkarībā no to daudzuma organismā iedala mikroelementos un makroelementos.
Organogēnie elementi organismos galvenokārt veido ogļhidrātus, olbaltumvielas, lipīdus, nukleīnskābes. Visvairāk organismā ir ūdeņrādis (H) - apmēram 65- 75 %. Ūdeņraža atomi piedalās elektronu pārnesē šūnu elpošanas reakcijās. Ogleklis (C) ir visu organisko vielu sastāvā, apmēram 15- 18%. Slāpeklis (N) visvairāk ir olbaltumvielu un nukleīnskābju (DNS un RNS), kā arī ATF sastāvā. Skābeklis (O) organismos ir apmēram 8-10%.
Makroelementi dzīvo organismu normālai augšanai un attīstībai nepieciešami salīdzinoši lielā daudzumā. To daudzums dzīvo organismu audos ir lielāks par 0,01 % . Makroelementi ir, piemēram, dzelzs, fosfors, kalcijs, kālijs, nātrijs, sērs, hlors.
Mikroelementi dzīvo organismu normālai augšanai un attīstībai nepieciešami salīdzinoši mazā daudzumā (mazāk par 0,01 % no visa organisma masas). Mikroelementi ir, piemēram, varš, mangāns, kobalts, cinks, jods, molibdēns, bors, fluors u. c.
Svarīgi!
Ķīmiskie elementi veido neorganiskās un organiskās vielas, kas ietilpst šūnu sastāvā:
1) neorganiskās vielas - ūdens un minerālvielas (oksīdi, skābes, sāļi un bāzes) ;
2) organiskās vielas – olbaltumvielas, lipīdi jeb tauki, ogļhidrāti, nukleīnskābes, adenozīntrifosfāts.
Ūdens nodrošina normālu organisma un šūnu darbību pateicoties tā īpašībām:
- Ūdens ir labs šķīdinātājs.
- Ūdenim ir liela siltumietilpība - lēni sasilst, lēni atdziest (šķidrā veidā 4200 c,J/(kg⋅K), ledus veidā- 2200 c,J/(kg⋅K)).
- Ūdenim ir liels iztvaikošanas siltums (22,6⋅105 J/kg, +100 , normālā spiedienā), iztvaikošana patērē enerģiju no ķermeņa virsmas. Tā notiek atdzišana.
- Ūdenim ir īpatnēja blīvuma maiņa, tas palielinās līdz + 4 (vissmagākais ūdens), no + 4 – 0 blīvums samazinās. Ledus jeb kristāliskais ūdens ir vieglāks par šķidru ūdeni, šāda ūdens blīvuma maiņa sekmē tā cirkulāciju zem ledus un skābekļa piegādi ūdens iemītniekiem.
Ūdens sastāda šūnas galveno masu (vidēji 80%).
Ūdens nozīme dzīvajos organismos:- Piedalās organisma ķīmiskajas reakcijās, piemēram, fotosintēzē (izejviela).
- Nodrošina vielu transportu caur šūnas plazmatisko membrānu, kā arī vielu pārvietošanos šūnas citoplazmā.
- Nodrošina osmoregulāciju, piemēram, ietekmē asinspiedienu dzīvniekiem.
- Nodrošina turgoru jeb šūnas iekšējo spiedienu augiem.
- Augiem nodrošina vielu riņķojumu ar transpirācijas (ūdens iztvaikošana caur atvārsnītēm) palīdzību.
- Piedalās biopolimēru molekulu šķelšanā (hidrolīzē).
- Piedalās vielmaiņas galaproduktu izvadīšanā (urīns, sviedri).
- Vienmērīgi sadala siltumu organismā.
Dabā ūdens ir ūdens iemītnieku dzīves vide, tie uzņem ūdenī izšķīdušo skābekli, augi- ogļskābo gāzi, minerālvielas. Ar ūdens līdzdalību notiek apaugļošanās paparžaugiem, kā arī abiniekiem un zivīm (ārējās apaugļošanās), un šo dzīvnieku pēcnācēju attīstība.
No neorganiskajām vielām, kas organismā kopumā ir apmēram 1-1,5 %, šūnās visvairāk ir sāļi, kas ir izšķīdušā (jonu) veidā.
Vieni no nozīmīgajiem makroelementiem ir kālijs, kalcijs un magnijs, kas darbojas kā katjoni (pozitīvie joni). To darbība regulē osmotisko potenciālu, kas ietekmē šūnu plazmatiskās membrānas caurlaidību, kā arī transpirāciju augiem. Daudzi ķīmiskie elementi ir organisko vielu sastāvā, piemēram, hemoglobīna, hlorofila, hormonu, enzīmu un citu organismam svarīgās sastāvdaļās. Nozīmīgākie anjoni (negatīvie joni) ir hlorīdjons, hidrogēnkarbonātjons, fosfātjoni.
Mikroelementi dzīvajos organismos veic galvenokārt katalītiska rakstura funkcijas, piemēram, hroms piedalās olbaltumvielu, ogļhidrātu un tauku vielmaiņas procesos, kā arī palīdz uzturēt normālu glikozes līmeni asinīs. Tas nozīmē, ka šis elements uzlabo jutību pret insulīnu.
Organismos ir noteikts vides pH. Piemēram, cilvēka asinīs pH ir 7,36 un tas nekad nemainās vairāk kā par +/- 0,05, lai gan cilvēks ar uzturu uzņem dažādas vielas. Nemainīgu pH nodrošina vielu spēja piesaistīt H vai OH jonus. Šādas īpašības piemīt ogļskābei, fosfātiem, plazmas olbaltumvielām. Skābju sārmu līdzsvara nodrošināšanā piedalās arī plaušas un nieres, izvadot no organisma liekos jonus un skābes.
Homeostāze ir relatīvs dzīvo organismu iekšējās vides un fizioloģisko funkciju pastāvīgums.
Lai visi fizioloģiskie procesi dzīvajos organismos norisinātos pilnvērtīgi, ir nepieciešams saglabāt nemainīgu organisma iekšējo vidi un nodrošināt visas vielas, kas nepieciešmi vielmaiņas procesiem. Organismi nepieciešamās vielas uzņem no ārvides. Autotrofie organismi uzņem neorganiskās vielas un tālāk fotosintēzes procesā veido sev raksturīgās organiskās vielas. Heterotrofie organismi uzņem gatavas organiskās vielas, tās šķeļ līdz mazākām molekulām, kuras tālāk izmanto, lai veidotu sev raksturīgās organiskās vielas. Heterotrofie organismi uzņem arī neorganiskās vielas, piemēram, ūdeni. Minerālvielas parasti tiek uzņemtas kopā ar barību.
Cilvēks uzņem visas sev nepieciešamās vielas ar barību jeb uzturu, un tam ir jābūt sabalansētam un daudzveidīgam.