Question

какими свойствами атомов можно объяснить большее ( по сравнению с окружающей неживой средой) содержание в живых организмах элементов-органогенов?

Answer 1

Ответ: Различие между живой и неживой природой отчетливо проявляется уже на уровне их химического состава. Если земная кора на 90% состоит из О, Si, Al и Na, то в живых организмах около 95 % составляют C, H, O, N. Кроме того, к этой группе (макроэлементов) относится еще восемь элементов - Na, Cl, S, P, Ca, K, Mg, Fe, содержание которых исчисляется долями процента. В меньших количествах встречаются столь же необходимые для жизни микроэлементы - Cu, Mn, Zn, Mo, Co, F, I, Se, B. Только в отношении 27 элементов известно, что они выполняют определенные функции в организмах. Не случайно основу живых организмов составляют химические элементы (названные органогенами) - водород, углерод, кислород и азот, из которых преимущественно состоят органические вещества (белки, углеводы, жиры и т. д.) . Первое место среди органогенов несомненно принадлежит углероду. Этот химический элемент характеризуется способностью образовывать прочные (и, следовательно, энергоемкие) и лабильные связи. Он в большей степени, чем все остальные элементы на Земле, способен образовывать крупные молекулы, может соединяться с другими атомами углерода в цепи и кольца. В результате получается сложные молекулы огромного размера, характеризующиеся "бесконечным" разнообразием. Атомы углерода в одном и том же соединении способны выполнять роль и акцептора, и донора электронов; могут образовывать почти все типы связей, известных химии. Высокое содержание кислорода и водорода в живых организмах бесспорно связано с наличием окислительных и восстановительных свойств, соответственно. Азот входит в состав органических веществ, имеющих первостепенное значение для жизненных процессов - белков и нуклеиновых кислот. Сера, фосфор и другие элементы, подобно углероду, характеризуются лабильностью, а их взаимодействие создает исключительное богатство химических связей.

Признаком живого на молекулярном уровне служат чрезвычайно многообразные органические соединения. Они являются как структурными, так и функциональными компонентами организмов, играя важную роль в процессах обмена веществ и энергии. Основой живого или, другими словами, субстратом жизни являются белки и нуклеиновые кислоты - биополимеры, находящиеся в тесном взаимодействии и взаимозависимости. Белки не только строительный материал живого, они играют важнейшую роль во всех жизненных функциях (в том числе и в процессе синтеза нуклеиновых кислот) , выступая в качестве биокатализаторов (белки - ферменты) . Нуклеиновые кислоты, в свою очередь, предопределяют структуру всех белков, синтезируемых в организме. Причем всем живым организмам на Земле присущ универсальный генетический код - каждой из двадцати аминокислот, образующих все белки организма, соответствует определенная последовательность трех нуклеотидов в полинуклеотидной цепи.

Таким образом, характерной чертой субстрата жизни является его структурная организация. Живое вещество, построенное из тех же химических элементов, что и неживое, характеризуется чрезвычайной сложностью химических соединений, обусловленной определенной упорядоченностью на молекулярном уровне. Упорядоченность в пространстве сопровождается упорядоченностью во времени, обеспечивающей строгую последовательность процессов, протекающих в живых системах.

Answer 2

Большее содержание элементов-органогенов в живых организмах можно объяснить несколькими свойствами атомов, которые присущи живым системам и отличают их от окружающей неживой среды:

1. Биохимические процессы: Живые организмы обладают уникальными биохимическими процессами, которые позволяют им синтезировать и использовать специфические молекулы и соединения, включая элементы-органогены. Например, многие органогенные элементы участвуют в биосинтезе важных биологических молекул, таких как аминокислоты, нуклеотиды и кофакторы для ферментов.

2. Функциональная специфичность: Некоторые атомы элементов-органогенов обладают специфичными свойствами, которые делают их необходимыми для выполнения определенных функций в организмах. Например, магний (Mg) является важным каталитическим и структурным компонентом для многих ферментов, а железо (Fe) играет ключевую роль в переносе кислорода и электронных переносах.

3. Биологическая эволюция: Живые организмы эволюционировали с момента появления жизни на Земле, и в этот процесс внесли свой вклад различные факторы, включая доступность и распространенность элементов-органогенов в окружающей среде. Некоторые элементы стали неотъемлемой частью биологических систем, потому что они были широко доступны в среде и обладали полезными свойствами для живых организмов.

4. Адаптация к окружающей среде: Живые организмы способны адаптироваться к изменяющимся условиям окружающей среды. Это может приводить к развитию механизмов, которые позволяют им эффективно усваивать и задерживать определенные элементы-органогены, даже если их содержание в окружающей среде невелико.

5. Регуляция уровня элементов: Живые организмы обладают механизмами регуляции уровня различных элементов внутри клеток и тканей. Это позволяет им поддерживать необходимый баланс элементов-органогенов для оптимального функционирования метаболических и биохимических процессов.

Комбинация всех этих свойств позволяет живым организмам накапливать и использовать элементы-органогены в больших количествах, чем они обычно присутствуют в окружающей среде.