Номер 1258, страница 194 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

1258. Назовите известные вам металлы, которые играют важную роль в жизни растительных и животных организмов.

Многие металлы, несмотря на то что могут быть токсичными в высоких концентрациях, в малых дозах являются жизненно важными элементами (микро- и макроэлементами) для растительных и животных организмов. Они выполняют разнообразные функции, от структурных до каталитических.

Железо (Fe)

Железо — один из важнейших микроэлементов. В животных организмах оно входит в состав гемоглобина — белка эритроцитов, который отвечает за перенос кислорода от легких к тканям. Также железо является компонентом миоглобина, запасающего кислород в мышцах, и множества ферментов, таких как цитохромы, участвующие в процессах клеточного дыхания. У растений железо необходимо для синтеза хлорофилла (хотя и не входит в его состав) и также участвует в дыхании в составе цитохромов. Его недостаток вызывает хлороз — пожелтение листьев.

Ответ: Железо входит в состав гемоглобина для переноса кислорода у животных и необходимо для синтеза хлорофилла и дыхания у растений.

Кальций (Ca)

Кальций является макроэлементом. В организмах животных ионы кальция ($Ca^{2+}$) играют ключевую роль в формировании костей и зубов (в виде фосфата кальция). Они также необходимы для процессов свертывания крови, сокращения мышц и передачи нервных импульсов. В растительных клетках кальций является важным компонентом клеточных стенок (в виде пектата кальция), обеспечивая их прочность. Он также функционирует как вторичный посредник (мессенджер) в сигнальных путях, регулируя различные процессы, например, реакцию на стресс.

Ответ: Кальций является основным строительным материалом костей и зубов у животных и клеточных стенок у растений, а также участвует в передаче сигналов, мышечном сокращении и свертывании крови.

Магний (Mg)

Магний — незаменимый элемент для всех живых организмов. У растений он является центральным атомом в молекуле хлорофилла, пигмента, который улавливает световую энергию для фотосинтеза. Поэтому без магния фотосинтез невозможен. В животных и растительных клетках ионы магния ($Mg^{2+}$) служат кофактором для сотен ферментов, особенно тех, которые связаны с использованием АТФ (аденозинтрифосфата) — главной энергетической "валюты" клетки. Он также важен для стабильности рибосом, ДНК и РНК, и участвует в работе нервной и мышечной систем у животных.

Ответ: Магний является центральным атомом хлорофилла, обеспечивая фотосинтез у растений, и ключевым кофактором для ферментов, использующих АТФ, как у животных, так и у растений.

Калий (K)

Калий, как и натрий, является важным электролитом. В животных клетках ионы калия ($K^{+}$) играют решающую роль в создании мембранного потенциала и передаче нервных импульсов (через натрий-калиевый насос). Он также регулирует сердечный ритм и водный баланс. У растений калий является важнейшим макроэлементом. Он регулирует осмотическое давление в клетках и отвечает за движение устьиц (пор на листьях), контролируя газообмен и транспирацию. Кроме того, калий активирует множество ферментов, участвующих в метаболизме.

Ответ: Калий обеспечивает передачу нервных импульсов и поддерживает водный баланс у животных, а у растений регулирует работу устьиц и активирует ферменты.

Натрий (Na)

В организмах животных натрий ($Na^{+}$) является основным внеклеточным катионом. Вместе с калием он поддерживает мембранный потенциал клеток, что критически важно для возбудимости нервных и мышечных тканей. Он также участвует в регуляции объема жидкости в организме и артериального давления. Для большинства растений натрий не является обязательным элементом, а в высоких концентрациях даже токсичен. Однако для некоторых растений, например, галофитов (растущих на засоленных почвах), он необходим для регуляции осмотического давления.

Ответ: Натрий критически важен для передачи нервных импульсов и регуляции водного баланса у животных; для большинства растений он не является основным элементом.

Медь (Cu), Цинк (Zn), Марганец (Mn)

Эти металлы относятся к микроэлементам, необходимым в очень малых количествах, но их роль огромна, так как они входят в активные центры многих ферментов. Медь ($Cu$) входит в состав цитохромоксидазы (конечный фермент дыхательной цепи) и пластицианина (участвует в фотосинтезе). У животных она также важна для кроветворения и синтеза соединительной ткани. Цинк ($Zn$) является кофактором для более чем 300 ферментов, участвующих в синтезе и распаде белков, жиров, углеводов и нуклеиновых кислот. Он важен для иммунной системы, заживления ран и роста. У растений цинк участвует в синтезе ауксинов (гормонов роста). Марганец ($Mn$) у растений играет ключевую роль в процессе фотосинтеза, а именно в реакции расщепления воды с выделением кислорода. У животных он необходим для формирования костей, свертывания крови и функционирования некоторых ферментов, например, супероксиддисмутазы, защищающей клетки от свободных радикалов.

Ответ: Медь, цинк и марганец являются кофакторами множества жизненно важных ферментов, участвующих в дыхании, фотосинтезе, росте, защите от окислительного стресса и других метаболических процессах как у растений, так и у животных.