Підручник з Біології і екології (рівень стандарту). 10 клас. Задорожний - Нова програма

§ 21. Мінеральні речовини. Вода

Які речовини є у складі живих організмів? Яке значення для живих організмів має вода? Які особливості води стали причиною того, що вона є універсальним розчинником у клітинах живих організмів? Що таке макро- та мікроелементи?

Що таке мінеральні речовини

Мінеральні речовини в організмі — це окремі низькомолекулярні мікроелементи, солі та йони солей, які підтримують нормальне функціонування організму. Вони входять до складу структурних елементів усіх клітин і тканин і беруть участь в усіх біохімічних процесах, які відбуваються в організмі.

Мінеральні речовини можуть перебувати в організмі як у розчиненій формі (у вигляді йонів), так і в нерозчиненому вигляді.

Найбільш поширені мінеральні речовини в організмі людини

Речовини

Функції в організмі

Властивості

Солі Натрію та Калію

Забезпечують роботу нейронів, утворюють різницю потенціалів на клітинних мембранах

Розчинні

Солі Кальцію

Беруть участь у процесах скорочення м'язів

Розчинні

Солі Кальцію і Фосфору

Утворюють мінеральну основу кісток

Слаборозчинні

Хлоридна кислота

Бере участь у процесі травлення в шлунку

Розчинна

Йони Феруму у складі гему

Забезпечують транспортування кисню у складі гемоглобіну

Входять до складу нерозчинної сполуки

Особливості обміну мінеральних речовин у людини

Мінеральні речовини надходять в організм людини переважно з їжею і водою, тому є незамінними компонентами живлення. Саме так в організм потрапляють сполуки Феруму, Кальцію, Натрію, Калію. Але в деяких випадках організм може їх синтезувати і самостійно (так, клітини шлунка синтезують хлоридну кислоту).

Обмін мінеральних речовин в організмі точно врівноважується кількістю солей, що виділяється з організму. Видалення зайвих солей відбувається із сечею і потом. Крім того, мінеральні речовини можуть виводитись і через кишечник. А у разі захворювання на холеру втрата мінеральних речовин та води через кишечник така велика, що стає однією з причин смерті людини від цього захворювання.

Склад мінеральних речовин у клітинах організмів (у тому числі людини) сталий, тому навіть невеликі відхилення можуть бути причиною того, що організм припинить нормальну життєдіяльність.

Порушення обміну мінеральних речовин в організмі людини

Причини порушення обміну мінеральних речовин досить різноманітні. Вони можуть бути пов’язані як з дією зовнішніх факторів, так і з порушеннями в самому організмі. Часто однакові симптоми можуть виникати внаслідок різних причин.

Наслідки деяких порушень обміну мінеральних речовин

Порушення

Ознаки

Причини

Порушення обміну Кальцію

Розвиток остеопорозу, підвищена хрупкість кісток

Недостатнє вироблення естрогену, підвищений рівень потреб у Кальцїї під час вагітності, нестача сполук Кальцію в раціоні, зловживання гормональними препаратами, захворювання нирок тощо

Нестача Йоду

Йододефіцит, розвиток зобу, порушення роботи щитоподібної залози, затримка росту, послаблення імунітету, кретинізм

Низький вміст Йоду в раціоні, захворювання щитоподібної залози, дефіцит Селену в раціоні, радіоактивне опромінення, надмірне вживання алкоголю та паління, гормональні захворювання

Порушення обміну Феруму

Анемія, сухість шкіри і волосся, ламкі нігті, бліда шкіра

Нестача сполук Феруму в раціоні, великі втрати крові, порушення процесів засвоєння сполук Феруму організмом, спадкові захворювання

Нестача Мангану

Затримка росту, недорозвинення гонад, порушення зсідання крові, порушення в роботі нервової системи, судоми

Нестача сполук Мангану в раціоні, порушення процесів засвоєння сполук Мангану організмом

Надлишок Мангану

Пошкодження мітохондрій у клітинах, порушення в роботі нервової системи, психічні розлади, порушення функцій гонад

Надлишок сполук Мангану в раціоні, вдихання пилу з високим умістом Мангану під час роботи в шахтах

Причинами порушення обміну мінеральних речовин в організмі людини можуть бути:

• недостатнє або надмірне надходження мінеральних речовин в організм;

• деякі захворювання (гормональні, спадкові тощо);

• вживання великої кількості або неправильне вживання деяких лікарських препаратів;

• дія токсичних речовин природного або штучного походження (під час виверження вулканів, промислові забруднення тощо);

• порушення в обміні одних мінеральних речовин може спричинити порушення в обміні інших.

Наслідком порушення обміну мінеральних речовин у людини стають різноманітні захворювання. Вони можуть мати важкі наслідки для здоров’я людини і становити загрозу для її життя.

Проблеми обміну мінеральних речовин у тварин і рослин

Проблеми обміну мінеральних речовин виникають не тільки у людини, а й в інших живих організмів. В організмах тварин, рослин, грибів і бактерій також може порушуватися обмін мінеральних речовин у разі недостатнього або надмірного їх надходження. Люди частіше за все стикаються з цією проблемою під час вирощування сільськогосподарських тварин і рослин та утримання домашніх улюбленців.

Наприклад, у тварин скелет та захисні структури на поверхні тіла часто побудовані на основі мінеральних речовин. Тому порушення їх обміну є причиною виникнення певних захворювань (рахіт, остеопороз тощо).

Для рослин дуже важливими мінеральними речовинами є сполуки Нітрогену, Фосфору, Сульфуру, Калію. Нестача будь-яких із цих речовин призводить до пригнічення росту рослин (мал. 21.1). Але їхній надлишок також може негативно вплинути на їхній розвиток.

Питна вода та її якість

Будь-який живий організм, у тому числі й організм людини, потребує постійного надходження у нього води. Частина її потрапляє в організм людини у складі продуктів харчування, але основна її кількість — у вигляді питної води. Тому не дивно, що її склад суттєво впливає на стан її здоров’я.

Мал. 21.1. Наслідки нестачі певних мінеральних речовин у рослин

У складі питної води міститься багато різних компонентів, хоча і в невеликих кількостях: розчинені мінеральні й органічні речовини, дуже дрібні частки нерозчинних речовин, мікроорганізми. Деякі з них можуть приносити організму користь, інші — шкоду. В обох випадках це визначається кількістю компонента. Так, мінеральна вода може застосовуватися для лікування, і в цьому випадку важливими є її кількість і режим прийому.

Для визначення якості питної води її оцінюють за багатьма параметрами (мінералізація, твердість, pH, мікробіологічний стан тощо). Важливим показником є ГДК — гранично допустима концентрація певної речовини. Для кожної речовини визначається своя величина ГДК, і якщо вона перевищує нормальне значення, то вода є шкідливою для здоров’я людини. Так, неякісна за вмістом мінеральних речовин вода, наприклад, може бути причиною захворювань зубів, органів травної та видільної систем тощо.

Однією з найбільших загроз для якості води є її мікробіологічне забруднення. Саме через питну воду до організму можуть потрапити, наприклад, збудники холери, гепатиту А, черевного тифу та інших захворювань.

Мінеральною називають воду, яка містить розчинені солі різних елементів. Часто до її складу входять потрібні організму людини мікроелементи й біологічно активні сполуки. У більшості випадків така вода має підземне походження.

Отже, тепер ви знаєте

1. Що таке мінеральні речовини? 2. Навіщо вони потрібні живим організмам? 3. Як мінеральні речовини потрапляють в організми? 4. Які наслідки може спричиняти порушення обміну мінеральних речовин? 5*. Лікарі часто рекомендують уживати мінеральну воду в лікувальних цілях, і крім режиму її прийому, вказують, з якого регіону вона має бути. Чому це важливо?

Запитання та завдання

6. Поля, на яких вирощують горох або сою, не мають потреби у внесенні азотних добрив. Чому? 7*. Забруднювачі питної води у різних регіонах можуть бути різними. Складіть список забруднювачів, які мають найбільший шанс потрапити до питної води у вашому регіоні. Запропонуйте правила, яких ви будете дотримуватися, щоб уникнути споживання небезпечної для здоров’я води.