Конкурс «Машина времени». Проект «Исполняющие обязанности»

Муниципальное бюджетное образовательное учреждение средняя общеобразовательная школа № 4

Конкурс «Машина времени»

проект

«Исполняющие обязанности»

автор: Сегина Ольга, 11 класс руководитель: Сегина В. М.,

учитель географии г. Выкса

2012 г

Содержание сера железо кальций натрий Введение Глава I. Основные сведения об элементах Глава II. «Исполняющие обязанности»

Варианты замены натрия Варианты замены кальция Варианты замены железа Варианты замены серы Глава III. Вывод Использованные источники

Введение

В двадцатом веке наука шагнула далеко вперед во всех своих сферах, особенно в космической, в области исследования Земли, биологии. После первого полета человека в космос идея об его заселении человеком перестала казаться нереальной. И поэтому встал вопрос о приспособлении к жизни на других планетах с помощью замены одних химических элементов другими. В научно-фантастической литературе нередко встречается описание различных форм жизни

Цель проекта: выяснить, какие химические элементы в биологических системах могут заменить серу, железо, кальций и натрий.

Задачи проекта:

Собрать и систематизировать материал по данным элементам.

Выяснить, какие химические элементы могут заменить серу, железо, кальций и натрий.

Предложить пути замены данных элементов на новые.

Глава I. Основные сведения об элементах Натрий — элемент главной подгруппы первой группы, третьего периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 11. Обозначается символом Na (лат. Natrium). В организме натрий находится большей частью снаружи клеток (примерно в 15 раз больше чем в цитоплазме). Эту разницу поддерживает натрий-калиевый насос, который откачивает попавший внутрь клетки натрий. Выполняет следующие функции: создает условия для возникновения мембранного потенциала и мышечных сокращений, поддерживает осмотическую концентрацию крови, поддерживает кислотно-щелочной баланс, нормализует водный баланс, обеспечивает мембранный транспорт.

Сера — элемент главной подгруппы VI группы, третьего периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 16. Проявляет неметаллические свойства. Обозначается символом S (лат. sulphur). Сера — один из биогенных элементов. Входит в состав некоторых аминокислот (цистеин, метионин), витаминов (биотин, тиамин), ферментов, участвует в образовании третичной структуры белка (формирование дисульфидных мостиков). Также сера участвует в бактериальном фотосинтезе (сера входит в состав бактериохлорофилла, а сероводород является источником водорода). Окислительно-восстановительные реакции серы — источник энергии в хемосинтезе. Человек содержит примерно 2 г серы на 1 кг своего веса.

Кальций — элемент главной подгруппы второй группы, четвёртого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 20. Обозначается символом Ca (лат. Calcium). Кальций — распространенный макроэлемент в организме растений, животных и человека. В организме человека и других позвоночных большая его часть содержится в скелете и зубах в виде фосфатов. Из различных форм карбоната кальция (извести) состоят скелеты большинства групп беспозвоночных (губки, коралловые полипы, моллюски и др.). Ионы кальция участвуют в процессах свертывания крови, а также в обеспечении постоянного осмотического давления крови. Ионы кальция также служат одним из универсальных вторичных посредников и регулируют самые разные внутриклеточные процессы — мышечное сокращение, экзоцитоз, в том числе секрецию гормонов и нейромедиаторов и др.

Железо — элемент побочной подгруппы восьмой группы четвёртого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева с атомным номером 26. Обозначается символом Fe (лат. Ferrum). В живых организмах является важным микроэлементом, катализирующим процессы обмена кислородом (дыхания). В организме взрослого человека содержится около 3,5 грамма железа (около 0,02%), из которых 78% являются главным действующим элементом гемоглобина крови, остальное входит в состав ферментов других клеток, катализируя процессы дыхания в клетках. Недостаток железа проявляется как болезнь организма (хлороз у растений и анемия у животных).

Обычно железо входит в ферменты в виде комплекса, называемого гемом. В частности, этот комплекс присутствует в гемоглобине — важнейшем белке, обеспечивающем транспорт кислорода с кровью ко всем органам человека и животных. И именно он окрашивает кровь в характерный красный цвет.

Комплексы железа, отличные от гема, встречаются, например, в ферменте метан-моноксигеназе, окисляющем метан в метанол, в важном ферменте рибонуклеотид-редуктазе, который участвует в синтезе ДНК.

Неорганические соединения железа встречается в некоторых бактериях, иногда используется ими для связывания азота воздуха.

Глава II. «Исполняющие обязанности»

Варианты замены натрия.

Калий — элемент главной подгруппы первой группы, четвёртого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 19. Обозначается символом K (лат. Kalium) Калий — важнейший биогенный элемент, особенно в растительном мире. При недостатке калия в почве растения развиваются очень плохо, уменьшается урожай, поэтому около 90% добываемых солей калия используют в качестве удобрений. Калий содержится большей частью в клетках, до 40 раз больше чем в межклеточном пространстве. В процессе функционирования клеток избыточный калий покидает цитоплазму, поэтому для сохранения концентрации он должен нагнетаться обратно при помощи натрий-калиевого насоса. Калий и натрий между собой функционально связаны и выполняют следующие функции: создание условий для возникновения мембранного потенциала и мышечных сокращений, поддержание осмотической концентрации крови и кислотно-щелочного баланса, нормализация водного баланса.

Литий (лат. Lithium; обозначается символом Li) — элемент главной подгруппы первой группы, второго периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 3.

Литий относится к элементам, необходимым организму человека, хотя и в небольших количествах. В организме взрослого человека его немного — около 70 мг, но при его нехватке развивается множество хронических заболеваний, особенно нервных и психических. Литий есть в лимфоузлах, плазме крови, надпочечниках, кишечнике, печени, лёгких, сердце, щитовидной железе и других органах — в очень малых количествах.

В организме он принимает участие во многих важных процессах: снижает нервную возбудимость; участвует в жировом и углеводном обменах; предупреждает возникновение аллергии; поддерживает работу иммунной системы. При инфарктах, болезни Альцгеймера и других заболеваниях нервной системы литий улучшает общее состояние; нейтрализует воздействие алкоголя, солей тяжёлых металлов и радиации.

Варианты замены кальция.

Стронций — элемент главной подгруппы второй группы, пятого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 38. Обозначается символом Sr (лат. Strontium).

Стронций природный — составная часть микроорганизмов, растений и животных. Стронций является аналогом кальция, поэтому он наиболее эффективно откладывается в костной ткани. В мягких тканях задерживается менее 1%. Стронций с большой скоростью накапливается в организме детей до четырёхлетнего возраста, когда идет активное формирование костной ткани. Обмен стронция изменяется при некоторых заболеваниях органов пищеварения и сердечно-сосудистой системы. Влияние нерадиоактивного стронция проявляется крайне редко и только при воздействии других факторов (дефицит кальция и витамина Д, неполноценное питание, нарушения соотношения микроэлементов таких как барий, молибден, селен и др.). Тогда он может вызывать у детей «стронциевый рахит» и «уровскую болезнь» — поражение и деформация суставов, задержка роста и другие нарушения.

Радиоактивный стронций практически всегда негативно воздействует на организм человека. Откладываясь в костной ткани, он облучает костную ткань и костный мозг, что увеличивает риск заболевания раком костного мозга, а при поступлении большого количества может вызвать лучевую болезнь.

Магний — элемент главной подгруппы второй группы, третьего периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 12. Обозначается символом Mg (лат. Magnesium). Магний — один из важных биогенных элементов, в значительных количествах содержится в тканях животных и растений (хлорофиллы). Его биологическая роль сформировалась исторически, в период зарождения и развития жизни на нашей планете в связи с тем, что морская среда первобытной земли была преимущественно хлоридно-магниевая, в отличие от нынешней — хлоридно-натриевой. Магний — часть солевого баланса живых организмов: недостаток магния ухудшает усвоение других микроэлементов, избыток — их вымывание (замещение). Магний является кофактором многих ферментативных реакций. Магний необходим для превращения креатина фосфата в АТФ — нуклеотид, являющийся универсальным поставщиком энергии в живых клетках организма. Магний необходим на всех этапах синтеза белка.

Варианты замены железа.

Медь — элемент побочной подгруппы первой группы, четвёртого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 29. Обозначается символом Cu (лат. Cuprum).

Медь является необходимым элементом для всех высших растений и животных. В токе крови медь переносится главным образом белком церулоплазмином. После усваивания меди кишечником она транспортируется к печени с помощью альбумина. Медь встречается в большом количестве ферментов, например, в цитохром-с-оксидазе, в содержащем медь и цинк ферменте супероксид дисмутазе, и в переносящем кислород белке гемоцианине. В крови большинства моллюсков и членистоногих медь используется вместо железа для транспорта кислорода.

Продукты, богатые медью.

Предполагается, что медь и цинк конкурируют друг с другом в процессе усваивания в пищеварительном тракте, поэтому избыток одного из этих элементов в пище может вызвать недостаток другого элемента. Здоровому взрослому человеку необходимо поступление меди в количестве 0,9 мг в день.

Марганец — элемент побочной подгруппы седьмой группы четвёртого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 25. Обозначается символом Mn (лат. Manganum).

Марганец содержится в организмах всех растений и животных, хотя его содержание обычно очень мало, порядка тысячных долей процента, он оказывает значительное влияние на жизнедеятельность, то есть является микроэлементом. Марганец оказывает влияние на рост, образование крови и функции половых желёз. Особо богаты марганцем листья свёклы — до 0,03%, а также большие его количества содержатся в организмах рыжих муравьёв — до 0,05%. Некоторые бактерии содержат до нескольких процентов марганца.

Варианты замены серы.

Селен — химический элемент главной подгруппы VI группы, 4-го периода в периодической системе, имеет атомный номер 34, обозначается символом Se (лат. Selenium). Входит в состав активных центров некоторых белков в форме аминокислоты селеноцистеина. Микроэлемент, но большинство соединений достаточно токсично (селеноводород, селеновая и селенистая кислота) даже в средних концентрациях.

Теллур — химический элемент главной подгруппы VI группы, 5-го периода в периодической системе, имеет атомным номером 52; обозначается символом Te (лат. Tellurium), относится к семейству металлоидов. Микроколичества теллура всегда содержатся в живых организмах, его биологическая роль не выяснена.

Глава III. Вывод Замена одних элементов другими теоретически возможна, но требует дополнительных научных изысканий и приведет к изменению обмена веществ, возможно, полностью биологических циклов, последствия этого весьма неоднозначны, а потому требуют дополнительных исследований.

Использованные источники

http://ru.wikipedia.org/wiki/Железо

http://ru.wikipedia.org/wiki/Натрий

http://ru.wikipedia.org/wiki/Сера

http://ru.wikipedia.org/wiki/Кальций

http://ru.wikipedia.org/wiki/Марганец

http://ru.wikipedia.org/wiki/Стронций

http://ru.wikipedia.org/wiki/Теллур

http://www.microelements.ru/

http://n-t.ru/

http://www.ngpedia.ru/id412061p1.html

Химическая энциклопедия: в 5 т. Ред.кол.:Зефиров Н. С. (гл. ред.) — Москва: Большая Российская энциклопедия, 1999.

Поваренных А. С. Твердость минералов. — АН УССР, 1963.