Bioloogia kursus gümnaasiumiõpilastele

5. Organismide koostis

Organismide koostisest on leitud 70-80 erinevat elementi. Enamusv nendest esineb väga väheses hulgas ja nende ülesannet ei teata. Füsioloogiliseks miinimumiks on 27 kerget ja mittemetallilist elementi, mis on vajalikud organismide toimiseks.

Organismide koostise saab esitleda kokkuvõtlikult järgmise skeemina:

Organimide koostis

 

Elusorganismide talitlusteks hädavajalik miinimum on 27 keemilist elementi ehk bioelemendid, mis jagatakse 3 rühma:

  • Makroelemendid – 98–99% organismi elementidest: C; H; O; N; P; S
  • Mesoelemendid – katioonid: Na; K; Mg; Ca ja anioonid: Cl
  • Mikroelemendid – Vaja väga väikestes kogustes: Fe, As, Br, Sn, Si, Se, Cr, Fl, Ni, V, Mo, I, Co, Mn, Zn, Cu

 

Makroelemendid:

  • Hapnik (O) – saadakse toiduga ja hingamisel. Peamiselt vee koostises, samuti biomolekulide koostises, kindlustab toitainete lõhustumise ja hingamise.
  • Süsinik (C)  saadakse  – saadakse toiduga. Kuulub biomolekulide koostisesse, moodustab keemilisi sidemeid, CO2 on fotosünteesi lähteaine, hingamise ja käärimise lõpp-produkt.
  • Vesinik (H) – saadakse joogivee ja toiduga. Biomolekulide koostises, vee kooseisus, vajalik vesiniksidemete moodustamisel.
  • Lämmastik (N) – saadakse  toidus leiduvate valkude ja aminohapete kaudu. Aminohapete ja nukleiinhapete koostises.
  • Fosfor (P) – saadakse toiduga.  Rakumembraani ehituses, nukleiinhapete koostises, energiarikaste ühendite nt. ATP koostises.
  • Väävel (S) – saadakse piimatoodetest. Leidub osades aminohapetes ja vitamiinides.

Mesoelemendid:

  • Naatrium (Na) ja Kaalium (K) – kaalium on peamiselt rakusisene ja naatrium rakuväline element. Osalevad närviimpulsi moodustumises, veebilansi hoidmises, veres, raku tsütoplasmas, transpordiprotsessid raku tasandil.
  • Kaltsium (Ca) – luu- ja kõhrkoe koostises, vere hüübimine, lihastes (krampide vältimiseks), reguleerib vee hulka organismis.
  • Magneesium (Mg) – klorofülli, luude, rakukesta koostises, närvisüsteemi talitluseks.
  • Kloor (Cl) – närviimpulsside teke ja levik, mao soolhappe sünteesiks.

Mikroelemendid:

  • Raud (Fe) – Seob O2 hemoglobiini koostises, rauaühend heem annab verele punase värvuse.
  • Jood (I) – vajalik kilpnäärme hormoonide nt türoksiini sünteesiks. Joodi puudusel kujuneb välja kilpnäärme haigus – struuma. Vajalik väikelaste kasvuks ja vaimseks arenguks, juuste, küünte ja naha normaalseks seisundiks.

 

Elementide ligikaudne protsentuaalne osakaal elusorganismides võrreldes elutu maailmaga:

Element Organismides (%) Atmosfääris (%)  Maakoores (%)
Hapnik (O) 65 21 46
Süsinik (C) 18 jälgedena 0,18
Vesinik (H) 10 jälgedena 0,1
Lämmastik (N) 3 78 0,6
Fosfor (P) 0,1 jälgedena 1

 

SÜSINIK KUI KÕIGE TÄHTSAM BIOELEMENT (C)

Süsinik kõikidest elementidest kõige tähtsam, sest süsiniku keemilised omadused on elu seisukohalt ainulaadsed. Iga süsinikuaatom võib moodustada 4 keemilist sidet,  moodustades üksik-, kaksik- ja kolmiksidemeid. Süsinikul on võime moodustada pikki ahelaid, mis võivad olla sirged, harunevad või rõngakujulised. Süsiniku keemiliste omaduste tõttu ongi biomolekulide mitmekesisus väga suur. Molekulide mitmekesisus loob omakorda aluse organismide bioloogilisele mitmekesisusele.

VESI (H2O) on elu alus Maal

Veel on erilised omadused, mis teevad elu võimalikuks ja vesinikioonid on olulised bioloogilistes süsteemides, sest vesi:

  • on hea lahusti– vees lahustub rohkem aineid, kui üheski teises lahustis;
  • osaleb paljudes keemilistes reaktsioonides (lähteainena nt fotosünteesil, lõpp-produktina);
  • kindlustab rakkude ja kudede mahtuvuse – tagab siserõhu ehk turgori;
  • kindlustab organismide ringeelundkonna töö (veri, lümf);
  • on suure soojusmahtuvusega (hoiab organismisisest püsivat temperatuuri);
  • hoiab ära ülekuumenemise (loomad higistavad, taimedel toimub transpiratsioon   õhulõhede kaudu);
  • kindlustab organismide ringeelundkondade töö (veri, lümf);
  • on vajalik organismide paljunemiseks;
  • veel on kaitsefunktsioon – nt pisarad, liigesed, sülg, loode areneb vesikeskkonnas;
  • vesi kui puhver aitab hoida organismi pH-d stabiilsena, mis organismis  mängib homöostaasis olulist rolli.

 

Täiendav info ja enesekontrolli harjutusülesanded: 

Lisaks vaata videosid:

 

Oluline info, mida meelde jätta: 

  • Kõik elu molekulid on orgaanilised, mis tähendab, et nad koosnevad peamiselt süsiniku, hapniku  ja  aatomitest. 
  • Orgaanilise aine molekuli struktuur esineb ahelana, mille moodustavad süsinikuaatomid, kuid võivad moodustada ka rõnga. 
  • Funktsionaalsed rühmad, mis on seotud süsinike aatomitega, annavad molekulile erinevaid keemilisi omadusi. 
  • Me kasutame erinevaid molekulide mudeleid, et visualiseerida molekuli erinevaid struktuuriomadusi, mis annab meile ülevaate nende ülesannetest. 
  • Ainevahetusprotsessides sünteesitakse monomeeridest biomolekulid ja lagundatakse polümeerid monomeerideks.