Jaka jest rola biologiczna fosforu i jego związków?, Streszczenia z Chemia

Pobierz Jaka jest rola biologiczna fosforu i jego związków? i więcej Streszczenia w PDF z Chemia tylko na Docsity!

Jaka jest rola biologiczna fosforu i jego związków?

Wprowadzenie Przeczytaj Grafika interaktywna Sprawdź się Dla nauczyciela

Fosfor jest makroelementem, który stanowi niezwykle istotny element życia wszystkich

organizmów. Jest podstawowym składnikiem białek, układu kostnego, uczestniczy

w przemianach cukrów i tłuszczy oraz stymuluje rozwój roślin. W postaci fosforanów(V) jest

składnikiem cząsteczek biologicznych: kwasów nukleinowych DNA i RNA oraz

przekazujących energię ATP. Bez fosfolipidów nie byłoby błon komórkowych, a bez

fosforanu(V) wapnia - mocnych kości. Fosforany(V) pełnią funkcję buforów we krwi

i w moczu, umożliwiając utrzymanie stałego pH. Niedobór fosforu u człowieka powoduje

zaburzenia działania centralnego i obwodowego układu nerwowego oraz nieprawidłowe

działanie komórek krwi.

Twoje cele

Dowiesz się, jaką rolę w organizmie człowieka odgrywa fosfor i jego związki. Odpowiesz na pytanie, jakie są najważniejsze związki fosforu. Opiszesz skutki nadmiaru i niedoboru fosforu w organizmie człowieka.

Fosfor jest makroelementem, niezbędnym do procesów rozwoju roślin. Źródło: dostępny w internecie: www.pixabay.com, domena publiczna.

Jaka jest rola biologiczna fosforu i jego związków?

stopnia zwietrzenia skał macierzystych; zawartości materii organicznej (może występować w niej ok. 0,5‐0,7% P).

Ze względu na dostępność fosforu dla roślin, wyróżnia się trzy formy tego składnika w glebie:

fosfor aktywny – występuje w roztworze glebowym, na który składają się jony pochodzące z dysocjacji kwasu ortofosforowego(V): , ,. W warunkach glebowych, o pH = 4,5‐7,0, przeważają w roztworze glebowym jony , które są bezpośrednio pobierane przez korzenie roślin.

Struktura kwasu fosforowego(V). Dla modelu kulkowego (w środku): czerwonym kolorem oznaczono atomy tlenu, białym kolorem oznaczono atomy wodoru, pomarańczowym kolorem oznaczono atom fosforu. Dla modelu z rozkładem gęstości elektronowej (po prawej) kolorem czerwonym oznaczono ładunek ujemny, kolorem niebieskim ładunek dodatni. Źródło: GroMar Sp. z o. o., licencja: CC BY-SA 3.0.

fosfor ruchomy – stanowi około 10% masowych całkowitego fosforu w glebie; tworzą go związki rozpuszczalne w słabych kwasach, takie jak:

1. świeżo strącone, bezpostaciowe fosforany(V) glinu i żelaza(III) ( , );
2. wodorofosforany(V) wapnia - ;

Wodorofosforan(V) wapnia Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

3. fosforan(V) wapnia - ;

PO3− 4 HPO2− 4 H 2 PO− 4 H 2 PO− 4

AlPO 4 FePO 4 CaHPO 4

Ca 3 (PO 4 ) 2

Fosforan(V) wapnia Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

4. wiwianit ;
5. fosfor zaadsorbowany na powierzchni uwodnionych tlenków glinu i żelaza, minerałów ilastych, substancji organicznej oraz.

Możliwe jest również tworzenie związków fosforu z pierścieniami aromatycznymi, którego przykładem jest trifenylofosfina. Źródło: GroMar sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

fosfor zapasowy – w jego skład wchodzą różnego rodzaju apatyty, waryscyt, strengit, fosforyty.

Obieg fosforu w glebie Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Fosfor jest pierwiastkiem mało ruchliwym w glebie i na ogół pozostaje w tej warstwie gleby, do której został wprowadzony, np. z nawozami. Zmienia on jedynie swoją formę chemiczną na mniej lub bardziej dostępną dla rośliny. W pewnych warunkach część fosforu może jednak ulec wymyciu lub przemieszczeniu z fazą stałą gleby w głąb profilu glebowego pod wpływem opadów.

Fe 3 (PO 4 ) 2 ⋅ 8 H 2 O CaCO 3

Uczestniczy w mineralizacji kości i zębów – fosfor w największych ilościach (ok. 85%) znajduje się w kościach i zębach. Fosfor wraz z wapniem biorą udział w ich mineralizacji, czyli w procesie wzrostu zawartości składników mineralnych, w efekcie czego kości i zęby mogą być zdrowe i mocne.

Około 85% fosforu w naszym organizmie znajduje się w kościach i zębach. Źródło: dostępny w internecie: www.pixabay.com, domena publiczna.

Występuje w tkankach miękkich i błonach komórkowych – w ich budowie niezbędna jest obecność fosforu. Bez istnienia błon komórkowych, nie mogłyby funkcjonować żadne komórki żywe. Fosfolipidy występują w dużych ilościach w tkance nerwowej, wątrobie i krwi. Bierze udział w przemianie tłuszczów i węglowodanów. Fosforylacja lipidów do fosforylowanego kwasu tłuszczowego jest też początkiem ich aktywacji biologicznej, po której następuje dekarboksylacja i dehydrogenacja, które są kolejnymi etapami procesu spalania tłuszczów w żywych organizmach. Bierze udział w budowaniu kwasów nukleinowych DNA, RNA. Fosfor jest składnikiem kwasów nukleinowych (DNA, RNA) tworzących kod genetyczny, dlatego jest ważnym nośnikiem informacji genetycznych.

Fosfor jest składnikiem DNA oraz RNA. Źródło: dostępny w internecie: www.pixabay.com, domena publiczna.

Bierze udział w utrzymaniu równowagi kwasowo‐zasadowej, a więc mechanizmach utrzymania optymalnego stężenia jonów wodoru w przestrzeniach wewnątrzkomórkowych i zewnątrzkomórkowych ustroju. Fosforany(V), obecne w moczu pierwotnym, warunkują wydalanie jonów oraz powstawanie wodorowęglanów w nerkach. Bufor fosforanowy jest najważniejszym pod względem ilości buforem moczu, którego działanie buforujące opiera się na wzajemnych przemianach jonów i.

Wchodzi w skład enzymów, które bez fosforu mają słabe oddziaływanie biologiczne.

H 3 O+ H 2 PO 4 −^ HPO 4 2− H 2 PO 4 −^ + H 2 O ⇄ H 3 O+^ + HPO 4 2−

Fosfor wchodzi w skład enzymów, które bez niego miałyby słabe oddziaływanie biologiczne. Źródło: Dcrjsr, dostępny w internecie: commons.wikimedia.org, licencja: CC BY 3.0.

Jest składnikiem GTP i ATP – nośników energii chemicznej, używanych w metabolizmie komórek. Zgromadzona w nim energia służy do przeprowadzania różnorodnych procesów, np. biosyntezy, ruchu i podziału komórki.

Struktura ATP Źródło: dostępny w internecie: www.pixabay.com, domena publiczna.

Niedobór fosforu – objawy i skutki

Fosfor powszechnie występuje w żywności, dlatego na ogół nie dochodzi do jego niedoboru w organizmie.

Niedobory fosforu mogą wystąpić:

u alkoholików; u osób niedożywionych lub żywionych pozajelitowo; przy zaburzeniach wchłaniania; przy rozległych oparzeniach; przy utrzymywaniu diety ubogiej w białko; przy utrzymującym się niedoborze witaminy D (ułatwia wchłanianie fosforu i wapnia); przy ostrej biegunce i wymiotach; przy terapiach steroidowymi lekami przeciwzapalnymi.

Zwiększone zapotrzebowanie na ten pierwiastek występuje przede wszystkim u dzieci i młodzieży (ze względu na okres intensywnego wzrostu).

W wyniku jego niedoboru dochodzi do osłabienia mięśni i kości, do osteoporozy, a nawet do osteomalacji, czyli rozmiękania kości (krzywica dorosłych). Bez odpowiedniej ilości fosforu, organizm staje się mniej odporny na zachorowania. Innymi objawami niedoboru fosforu są: osłabienie, bóle mięśni, bóle kości, wymioty, zaburzenia oddychania oraz zaburzenia ze strony układu nerwowego, np. porażenia, zaburzenia świadomości, dezorientacja, nudności, drgawki.

Słownik

fosforylacja reakcja przyłączenia reszty fosforanowej do nukleofilowego atomu dowolnego związku chemicznego; zazwyczaj fosforylowane są grupy hydroksylowe (estryfikacja alkoholi) lub aminowe gleba biologicznie czynna, powierzchniowa warstwa skorupy ziemskiej (litosfery), ukształtowana przez procesy glebotwórcze ze zwietrzeliny skalnej (skały macierzystej), w wyniku oddziaływania klimatu i organizmów żywych, przy określonej rzeźbie terenu, w określonym przedziale czasu, często przy wpływie działalności człowieka hiperfosfatemia zbyt duże (powyżej prawidłowego zakresu) stężenie fosforu we krwi osteoporoza stan chorobowy, charakteryzujący się postępującym ubytkiem masy kostnej, osłabieniem struktury przestrzennej kości oraz zwiększoną podatnością na złamania makroelementy (makrominerały, makroskładniki, pierwiastki główne, makropierwiastki) określa się pierwiastki, których zawartość w danym środowisku (także organizmie) jest stosunkowo duża skała macierzysta zwietrzałe utwory geologiczne, stanowiące tworzywo, z którego pod wpływem procesów glebotwórczych powstają gleby

Bibliografia

Bezak‐Mazur E., Stoińska R., The importance of phosphorus in the environment - review article, „Archives of Waste Management and Environmental Protection” 2013, t. 15, 3.

Sapek B., * Nagromadze i uwalnianie fosforu w glebach - źródła, procesy, przyczyny,”Woda‐Środowisko‐Obszary wiejskie” 2014 t. 14, z. 1, s. 77‐100.

https://e.sggw.pl/mod/page/view.php?id=20305 [dostęp 17.06.2021]

https://oodr.pl/wp‐content/uploads/2017/08/GLEBA-%E2%80%93‐jako-%C5%9Brodowisko‐od%C5%BCywcze‐ro%C5%9Blin.pdf [dostęp 17.06.2021]

https://www.su.krakow.pl/repozytorium‐plikow/strefa‐pacjenta/zalecenia‐po‐hospitalizacji/74‐ds‐04‐dieta‐ubogofosforananowa/file [dostęp 17.06.2021]

Grafika interaktywna

Polecenie 1

Czy wiesz, jaką rolę pełnią fosfor i jego związki w roślinach? Zapoznaj się z poniższą grafiką

interaktywną, a następnie wykonaj ćwiczenie 1.

Rola fosforu i jego związków w roślinach Źródło: GroMar Sp. z o.o., Tadeusz Lityński, Halina Jurkowska, Żyzność gleby i odżywianie się roślin, Warszawa: Państwowe Wydawnictwo Naukowe, 1982, s. 169–191. ISBN 83-01-02887-4; Józef Szmeja, Przewodnik do badań roślinności wodnej, Gdańsk: Wydawnictwo Uniwersytetu Gdańskiego, 2006. ISBN 83-7326-366-7, Obraz pochodzi z pixabay.com, licencja: domena publiczna, licencja: CC BY-SA 3.0.

Polecenie 2

Czy wiesz, jakie funkcje pełni fosfor w naszym organizmie i jakie produkty są w niego

bogate? Przeanalizuj poniższą grafikę interaktywną, a następnie rozwiąż ćwiczenia 2 i 3.

Fosfor – źródła i funkcje Źródło: GroMar Sp. z o.o., na podstawie artykułów dostępnych na stronach internetowych: medlineplus.gov oraz www.doz.pl, a także z informacji pochodzących z Instytutu Żywności i Żywienia, Obrazy pochodzą z domen takich jak: wikipedia.org, pixabay.com, licencja: domena publiczna, dostępny w internecie: Obrazy pochodzą z domen takich jak: wikipedia.org, pixabay.com, licencja: CC BY-SA 3.0.

Ćwiczenie 3

Zaznacz funkcje fosforu, jakie pełni w organizmie człowieka.

Pomaga w produkcji i magazynowaniu energii.

Jest elementem strukturalnym skóry.

Pomaga w produkcji kolagenu.

Wchodzi w skład DNA i RNA oraz błon komórkowych.

Jest elementem strukturalnym kości i zębów.

Stanowi bufor fizjologiczny.

Sprawdź się

Pokaż ćwiczenia: 輸 醙 難

Ćwiczenie 1

Wybierz, kiedy związki fosforu są najefektywniej wchłaniane przez rośliny.

Przy obecności w glebie przyswajalnych form fosforu.

Przy pH poniżej 5.

Przy dużej wilgotności gleby.

Ćwiczenie 2

Połącz odmianę alotropową fosforu z jej krótką charakterystyką.

Fosfor czarny Najmniej reaktywna forma fosforu.

Fosfor czerwony Silnie trujący.

Fosfor biały Powstaje w wyniku podgrzewania fosforu czerwonego w próżni.

Fosfor fioletowy Nietrujący, występuje w formie proszku.

Ćwiczenie 4

Wybierz, u kogo lub w jakich sytuacjach występuje zwiększone ryzyko niedoboru fosforu w organizmie.

u wegetarian

u osób niedożywionych lub żywionych pozajelitowo

u sportowców przy nadmiernych treningach

przy terapiach steroidowymi lekami przeciwzapalnymi

u alkoholików

u osób otyłych

przy utrzymywaniu diety ubogiej w białko

Ćwiczenie 5

Zaznacz, które zdanie są prawdziwe, a które fałszywe.

Zdanie Prawda Fałsz Każda odmiana alotropowa fosforu jest silnie trująca. Dawka śmiertelna dla dorosłego człowieka wynosi ok. 0,1 g. Zawartość fosforu w glebie zależy od: rodzaju skały macierzystej, stopnia zwietrzenia skał macierzystych i zawartości materii organicznej. Fosfor jest pierwiastkiem mało ruchliwym w glebie i na ogół pozostaje w tej warstwie gleby, do której został wprowadzony, np. z nawozami. Fosfor, w największych ilościach (około 20-30%) w ciele człowieka, znajduje się w kościach i zębach.

Ćwiczenie 6

Wymień trzy objawy niedoboru fosforu u roślin.

Odpowiedź:

Ćwiczenie 8

Wykorzystując dane dotyczące zapotrzebowania na fosfor oraz dane z zawartością tego

pierwiastka w różnych produktach, stwórz zestawienie posiłku, który zabezpieczy dobowe

zapotrzebowanie:

a) czteroletniego dziecka;

b) 35-letniego mężczyzny;

c) Twoje.

1. Sery:

parmezan – 810 mg fosforu w 100 gramach produktu;

ser gouda – 516 mg fosforu w 100 gramach produktu;

ser topiony – 578 mg fosforu w 100 gramach produktu;

ser feta – 360 mg fosforu w 100 gramach produktu.

2. Mięso i ryby:

wątroba wieprzowa – 360 mg fosforu w 100 gramach produktu;

pierś z kurczaka – 240 mg fosforu w 100 gramach produktu;

sardynki – 430 mg fosforu w 100 gramach produktu;

łosoś – 266 mg fosforu w 100 gramach produktu.

3. Nabiał:

ser twarogowy chudy – 240 mg fosforu w 100 gramach produktu;

jogurt naturalny (2% tłuszczu) – 122 mg fosforu w 100 gramach produktu;

jaja kurze – 204 mg fosforu w 100 gramach produktu.

4. Produkty zbożowe i nasiona:

otręby pszenne – 1276 mg fosforu w 100 gramach produktu;

kasza gryczana – 460 mg fosforu w 100 gramach produktu;

pestki dyni – 1170 mg fosforu w 100 gramach produktu;

nasiona słonecznika – 785 mg fosforu w 100 gramach produktu.

Odpowiedź: