Ciclul oxigenului. Semnificația biologică a oxigenului. Fondul de rezervă al ciclului oxigenului, surse de alimentare cu oxigen a biosferei. Derivați toxici ai oxigenului

Oxigen - bazic element biogen, care face parte din moleculele tuturor celor mai importante substanțe care asigură structura și funcțiile celulelor - proteine, acizi nucleici, carbohidrați, lipide, precum și mulți compuși cu greutate moleculară mică. În fiecare plantă sau animal, există mult mai mult oxigen decât orice alt element (aproximativ 70% în medie). Țesutul muscular uman conține 16% oxigen, țesutul osos - 28,5%; în total, corpul unei persoane medii (greutate corporală 70 kg) conține 43 kg de oxigen. Oxigenul pătrunde în corpul animalelor și al oamenilor în principal prin organele respiratorii (oxigen liber) și cu apă (oxigen legat). Nevoia de oxigen a organismului este determinată de nivelul (intensitatea) metabolismului, care depinde de masa și suprafața corpului, vârstă, sex, alimentație, condiții externe etc. În ecologie, raportul dintre respirația totală (adică, procesele oxidative totale) ale comunităţii este determinată ca o caracteristică energetică importantă.organisme la biomasa sa totală.

În medicină se folosesc cantități mici de oxigen: oxigenului (din așa-numitele perne cu oxigen) i se acordă ceva timp pentru a respira pacienților care au dificultăți de respirație. Cu toate acestea, trebuie avut în vedere faptul că inhalarea prelungită a aerului îmbogățit cu oxigen este periculoasă pentru sănătatea umană. Concentrațiile mari de oxigen provoacă formarea de radicali liberi în țesuturi care perturbă structura și funcțiile biopolimerilor. Radiațiile ionizante au un efect similar asupra organismului. Prin urmare, o scădere a conținutului de oxigen (hipoxie) în țesuturi și celule atunci când organismul este iradiat cu radiații ionizante are un efect protector - așa-numitul efect de oxigen. Acest efect este utilizat în radioterapie: prin creșterea conținutului de oxigen din tumoră și scăderea conținutului acestuia în țesuturile înconjurătoare, acestea cresc daunele radiațiilor asupra celulelor tumorale și reduc deteriorarea celor sănătoase. În unele boli, se folosește saturarea corpului cu oxigen la presiune ridicată - oxigenare hiperbară.

Continuare

La începutul acestui articol vorbim despre faptul că cuvântul „chimie”, atât de groaznic pentru mulți oameni, atunci când este aplicat Produse alimentare, este prezent peste tot. Calciu, oxigen, magneziu, fier și alte substanțe vitale pentru corpul uman - toate acestea sunt chimie. Este important doar să știi de ce și de cât are nevoie o persoană pentru a menține tinerețea și sănătatea. În continuarea acestui articol - o descriere a proprietăților și importanței pentru corpul uman a anumitor substanțe chimice.

Rolul oxigenului în corpul uman

Oxigenul este al optulea element al tabelului elemente chimice Mendeleev. Există forme inferioare de existență pe planeta noastră care nu acceptă oxigen și se descurcă deloc fără aer. Dar pentru oameni, oxigenul este vital. Fără el, întregul corp nu va funcționa, iar plămânii își vor pierde relevanța.

În stare liberă, oxigenul este o substanță gazoasă. Dar la temperaturi scăzute se poate transforma într-un lichid sau chiar se poate cristaliza.

Molecula de oxigen este formată din doar 2 atomi de oxigen – O 2. Însă molecula de ozon, care este în esență o formă de oxigen și este absolut indispensabilă pentru existența vieții pe planeta Pământ, are 3 atomi de oxigen – O 3. Distrugerea stratului de ozon din atmosfera Pământului duce la o creștere a radiațiilor, la distrugerea naturii, la apariția a tot mai multe noi forme de boli.

Unde naiba este oxigen?

Pe lângă atmosferă, oxigenul este încă prezent în scoarța terestră. În același timp, este interesant că, în comparație cu toate celelalte elemente, oxigenul reprezintă până la 47%. Se găsește în scoarța terestră sub formă de diverși compuși. În oceanele lumii, inclusiv în apă dulce, conținutul de oxigen din toate tipurile de compuși este de aproape 86%. Dar în atmosferă este doar 23%.

Pe lângă atmosferă, pământ și apă, oxigenul face parte din celulele absolut tuturor organismelor vii și în multe materie organică.

Acest lucru este interesant! Există mai mult oxigen în apa rece a oceanelor decât în ​​apa caldă.

La ce procese ia parte oxigenul?

Oxigenul este cel mai puternic agent oxidant. Prin urmare, participă la toate reacțiile oxidative ale corpului uman.

Pe lângă faptul că o persoană respiră și primește oxigen cu aer, această substanță este utilizată suplimentar în medicină și în industria alimentară.

În medicină, oxigenul este utilizat în butelii de oxigen și inhalatoare pentru tratamentul diferitelor boli ale aparatului respirator, în anestezie generală în timpul operațiilor chirurgicale.

În industria alimentară, oxigenul este utilizat ca gaz de umplere și ca propulsor (agent de formare a gazelor pentru amestecurile de produse). Oxigenul este înregistrat ca aditiv alimentar E-948.

Oxigenul vă permite să respirați și să mențineți existența. Acesta este rolul său biologic principal. Ia parte la procesele metabolice, la descompunerea și digestibilitatea diferiților nutrienți.

Oxigenul aparține elementelor organogenice. Conținutul său este de până la 65% din greutatea corpului uman, adică mai mult de 40 kg la un adult. Oxigenul este cel mai comun agent oxidant de pe Pământ; este prezent în mediu sub două forme - sub formă de compuși (crusta terestră și apă: oxizi, peroxizi, hidroxizi etc.) și sub formă liberă (atmosfera).

Rolul biologic al oxigenului

Funcția principală (de fapt, singura) a oxigenului este participarea sa ca agent oxidant la reacțiile redox din organism. Datorită prezenței oxigenului, organismele tuturor animalelor sunt capabile să utilizeze (de fapt „arde”) diferite substanțe ( carbohidrați, grăsimi, veverite) cu extragerea unei anumite energii de „combustie” pentru propriile nevoi. În repaus, corpul unui adult consumă 1,8-2,4 g de oxigen pe minut.

Surse de oxigen

Principala sursă de oxigen pentru oameni este atmosfera Pământului, de unde, prin respirație, corpul uman este capabil să extragă cantitatea de oxigen necesară vieții.

deficit de oxigen

Cu o deficiență a corpului uman, se dezvoltă așa-numita hipoxie.

Cauzele deficitului de oxigen

• absența sau conținutul de oxigen redus brusc din atmosferă;
• presiune parțială redusă a oxigenului în aerul inhalat (la urcarea la altitudini mari - la munte, avioane);
• încetarea sau scăderea furnizării de oxigen a plămânilor în timpul asfixiei;
• încălcări ale transportului de oxigen (tulburări în activitatea sistemului cardiovascular, o scădere semnificativă a hemoglobinei din sânge în timpul anemiei, incapacitatea hemoglobinei de a-și îndeplini funcțiile - de a lega, transporta sau da oxigen la țesuturi, de exemplu, în cazul intoxicare cu monoxid de carbon);
• incapacitatea țesuturilor de a utiliza oxigen din cauza unei încălcări a proceselor redox în țesuturi (de exemplu, în caz de otrăvire cu cianură)

Consecințele deficienței de oxigen

Pentru hipoxie acută:

• pierderea conștienței;
• tulburare, leziuni ireversibile și moarte rapidă a sistemului nervos central (literal în câteva minute)
• Pentru hipoxia cronică:
• oboseală fizică și psihică rapidă;
• tulburări ale sistemului nervos central;
• tahicardie și dificultăți de respirație în repaus sau cu efort redus

Excesul de oxigen

Se observă extrem de rar, de regulă, în condiții artificiale (de exemplu, camere hiperbare, amestecuri de respirație selectate necorespunzător la scufundarea în apă etc.). În acest caz, inhalarea prelungită a aerului excesiv de oxigenat este însoțită de otrăvire cu oxigen - ca urmare a cantității sale excesive, se formează o cantitate mare de radicali liberi în organe și țesuturi, este inițiat procesul de oxidare spontană a substanțelor organice, inclusiv lipide. peroxidare.

Necesar zilnic: nestandardizat

Apele marine și dulci conțin o cantitate imensă de oxigen legat - 85,82% (în masă). Peste 1500 de conexiuni Scoarta terestra conţin oxigen în compoziţia lor.

Descarca:

Previzualizare:

FGBOU VPO „Mordovskiy Universitate de stat lor. N. P. Ogareva

institut medical

Catedra de Chimie Analitică

abstract

pe subiect:

« Rolul biologic oxigen."

Efectuat:

student anul 1

104 grupuri de specialitate

"Medicament"

Belyaeva Maria

Verificat:

doctor în chimie

Gurvici Ludmila Govseevna

Saransk 2015-2016

Introducere

Oxigenul - un element al grupului al 16-lea (conform clasificării învechite - subgrupul principal al grupului VI), a doua perioadă sistem periodic elemente chimice ale lui D. I. Mendeleev, cu număr atomic 8. Se notează prin simbolul O (lat. Oxigeniu). Oxigenul este un nemetal reactiv și este cel mai ușor element al grupului calcogen. Substanța simplă oxigen (număr CAS: 7782-44-7) în condiții normale este un gaz incolor, insipid și inodor, a cărui moleculă este formată din doi atomi de oxigen (formula O2) și, prin urmare, este numit și dioxigen. Oxigenul lichid are o culoare albastru deschis, iar oxigenul solid este cristale albastru deschis.

Există și alte forme alotropice de oxigen, de exemplu, ozonul (număr CAS: 10028-15-6) - în condiții normale, un gaz albastru cu un miros specific, a cărui moleculă este formată din trei atomi de oxigen (formula O3).

Istoria descoperirii oxigenului.

Se crede oficial că oxigenul a fost descoperit de chimistul englez Joseph Priestley la 1 august 1774 prin descompunerea oxidului de mercur într-un vas închis ermetic (Priestley a direcționat razele solare către acest compus folosind o lentilă puternică).

2HgO (t) → 2Hg + O 2

Cu toate acestea, Priestley nu și-a dat seama inițial că a descoperit o nouă substanță simplă, el a crezut că a izolat una dintre părțile constitutive ale aerului (și a numit acest gaz „aer deflogistic”). Priestley a raportat descoperirea sa remarcabilului chimist francez Antoine Lavoisier. În 1775, A. Lavoisier a stabilit că oxigenul este parte integrantă a aerului, a acizilor și este conținut în multe substanțe.

Cu câțiva ani mai devreme (în 1771), chimistul suedez Carl Scheele obținuse oxigen. A calcinat salitrul cu acid sulfuric și apoi a descompus oxidul de azot rezultat. Scheele a numit acest gaz „aer de foc” și a descris descoperirea sa într-o carte publicată în 1777 (tocmai pentru că cartea a fost publicată mai târziu decât Priestley și-a anunțat descoperirea, acesta din urmă fiind considerat descoperitorul oxigenului). Scheele a raportat și lui Lavoisier experiența sa.

O etapă importantă care a contribuit la descoperirea oxigenului a fost lucrarea chimistului francez Peter Bayen, care a publicat lucrări despre oxidarea mercurului și descompunerea ulterioară a oxidului acestuia.

În cele din urmă, A. Lavoisier și-a dat seama în cele din urmă natura gazului rezultat, folosind informații de la Priestley și Scheele. Opera sa a avut o mare importanță, deoarece datorită ei, teoria flogistului care domina la acea vreme și împiedica dezvoltarea chimiei a fost răsturnată. Lavoisier a experimentat arderea diverse substanteși a infirmat teoria flogistului publicând rezultate privind greutatea elementelor arse. Greutatea cenușii a depășit greutatea inițială a elementului, ceea ce i-a dat lui Lavoisier dreptul de a pretinde că în timpul arderii, reactie chimica(oxidarea) substanței, în legătură cu aceasta, masa substanței inițiale crește, ceea ce infirmă teoria flogistului.

Astfel, meritul pentru descoperirea oxigenului este de fapt împărțit de Priestley, Scheele și Lavoisier.

Fiind în natură

Oxigenul este cel mai comun element din scoarța terestră, cota sa (ca parte a diferiților compuși, în principalsilicati ) reprezintă aproximativ 47% din masa soliduluiScoarta terestra . Apele marine și dulci conțin o cantitate imensă de oxigen legat - 85,82% (din masă). Peste 1500 de compuși ai scoarței terestre conțin oxigen în compoziția lor.

Ţintă:

• să consolideze cunoștințele elevilor cu privire la esența respirației ca proces biochimic inerent întregii naturi vii;
• determina impactul calității aerului asupra sănătății umane și asupra altor organisme vii, măsuri preventive pentru bolile respiratorii;
• de a educa elevii să aibă grijă de sănătatea lor ca valoare socială.

„Sănătatea nu este un dar pe care o persoană îl primește o dată pe viață, ci rezultatul comportamentului conștient al fiecărei persoane și al tuturor din societate.”
P. Foss - profesor german de valeologie

„Oxigenul este substanța în jurul căreia se învârte toată chimia terestră.”
J. Berzelius

Echipament: computer, proiector multimedia, ecran.

Comentariul profesorului: Oxigenul îndeplinește o funcție de protecție în organism. În fagocite, oxigenul este redus la ion superoxid.

O - 2: O 2 + e O - 2. Este un radical liber care inițiază procese în lanț de oxidare a substanțelor organice străine captate de fagocite. Cu o lipsă de oxigen în aer, conținutul său în organism scade, formarea superoxidului-radical și oxidarea substanțelor străine de către acesta încetinește, în urma căreia rezistența organismului la infecție scade. Aceasta este ceea ce observăm în experiment.

O altă funcție este vindecarea. În otrăvirea cu monoxid de carbon și gaz acid, amestecuri de oxigen și dioxid de carbon (5% CO 2 în volum) sunt folosite pentru acidificarea țesuturilor. În practica medicală, camerele hiperbare sunt folosite pentru saturarea cu oxigen a țesuturilor, care protejează creierul de hipoxie - conținut scăzut de oxigen; este utilizat pentru tratarea arsurilor și ulcerelor diabetice.

Aerul este întotdeauna curat?

Câți oameni pot trăi fără aer?

Ce celule sanguine furnizează oxigen?

Ce este hemoglobina și care este specialitatea ei?

slide 10. Profesorul explică reacția care are loc în plămâni:

Oxigen + hemoglobină oxihemoglobină.

Care este semnificația faptului că oxihemoglobina este un compus fragil?

Întrebare: Ce substanțe pot polua aerul? (Diapozitivul 11)

raspuns sugerat: praf, monoxid de carbon - componenta principală a gazelor de eșapament, emisii industriale.