Готуємось до ЗНО - 2020.Біологія. Тема 1.

1. Вступ.

БІОЛОГІЯ — НАУКА ПРО ЖИВУ ПРИРОДУ
Термін біологія був запропонований видатним природодослідником і еволюціоністом Ж.Б. Ламарком у 1802 р. для позначення науки про життя як особливе явище природи. «Біос» — у перекладі з латинської означає — «життя», а «логос» — «учення», тобто дослівно «біологія» — це вчення про життя, вчення про все живе. 
Біологія – це система наук про живу природу. До неї входять:
- ботаніка – вивчає рослини;
- зоологія – вивчає тварини;
- мікологія – вивчає гриби;
- мікробіологія – наука про мікроскопічні організми, до неї входять вірусологія та бактеріологія;
- екологія – наука про взаємозв’язки між організмами та середовищем;
- систематика – вивчає різноманітність організмів та класифікує їх;
- анатомія – наука про будову організму;
- фізіологія – наука про функції та процеси життєдіяльності організму;
- гігієна – вивчає вплив різних факторів на організм та його здоров’я;
- генетика – наука, що вивчає спадковість і мінливість організмів;
- палеонтологія – вивчає вимерлі організми;
- цитологія – вивчає клітини організмів.
МЕТОДИ БІОЛОГІЧНИХ НАУК

Методи досліджень – це способи, якими певна наукова дисципліна здобуває інформацію.
Метод спостереження дає можливість аналізувати й описувати біологічні явища. Для того, щоб з'ясувати суть явища, необхідно перш за все відібрати фактичний матеріал та описати його. Цей метод значно поширений у зоології, ботаніці, екології.
Порівняльний метод дозволяє через порівняння вивчати подібність і відмінність організмів та їхніх частин. На його принципах заснована систематика, створена клітинна теорія. (Порівняльно-описовий)
Історичний метод з'ясовує закономірності появи та розвитку організмів, становлення їхньої структури та функції.
Експериментальний метод пов'язаний зі створенням ситуації, яка допомагає досліджувати властивості та явища живої природи. Цей метод дозволяє вивчити явища ізольовано й домогтися їх повторюваності під час відтворення експериментальних умов. Експеримент забезпечує глибше, порівняно з іншими методами, проникнення у суть явища. (може бути польовим або лабораторним)

Моніторинг (довготривале дослідження);
Моделювання — це метод вивчення явища або процесу через відтворення його самого або його істотних властивостей у вигляді моделі. (математичне, комп'ютерне або створення штучних моделей екосистем з метою вивчення їх поведінки та розвитку, пе­ревірки передбачуваних наслідків їх діяльності);

Статистичний (статистична обробка біологічних даних).

Науковий факт – це те, що дійсно встановлено (явище, подія, структу­ра) і потребує наукового пояснення.

Гіпотеза – припущення, яке висувають для пояснення наукового факту.

Наукова теорія – підтверджена дослідженнями та практикою гіпотеза, що являє собою узагальнену систему фактів та закономірностей.

Біологічні закони – закономірності, що існують у природі незалежно від того, відкриті вони чи ні.
ОСНОВНІ ОЗНАКИ ЖИВОГО
1. Єдність хімічного складу (до складу живих організмів входять білки, нуклеїнові кислоти, вуглеводи, ліпіди).
2. Єдиний принцип структурної організації (усі живі організми складаються з клітин).
3. Самовідтворення (репродукція).
4. Ріст і розвиток.
5. Обмін речовин.
6. Живлення.
7. Дихання
8. Рух.
9. Виділення.
10. Подразливість
11. Ритмічність.

Обмін речовин – це процеси надходження до організму речовин із зовнішнього середовища, перетворення їх в організмі та видалення з організму продуктів життєдіяльності. Обмін речовин тісно пов'язаний з обміном енергії. Перетворення речовин у живому організмі супроводжується вивільненням енергії хімічних зв'язків та переходом її в енергію механічну, теплову, електричну, енергію нових хімічних зв'язків (менш енергомістких сполук) тощо.

Живлення – це процес надходження до організму речовин, необхідних для підтримання його життєдіяльності, та їх засвоєння. За способом живлення організми поділяються на автотрофні (само­стійно утворюють органічні речовини з неорганічних у процесі фотоси­нтезу або хемосинтезу) та гетеротрофні (використовують готові ор­ганічні речовини).

Дихання – це сукупність фізіологічних процесів, що забезпечують поглинання організмом із навколишнього середовища кисню та виділення вуглекислого газу й води. Дихання відбувається на рівні організму і кожної окремої клітини.

Ріст – це кількісні зміни в організмі, завдяки яким збільшуються його розміри, поверхня, об'єм, маса.

Розвиток – це якісні зміни в організмі під час його формування. Розрізняють два типи розвитку: індивідуальний, або онтогенез (від мо­менту зародження організму до його смерті) та історичний, або філогенез (історія розвитку організму в процесі розвитку органічного світу).

Розмноження – процес збільшення чисельності особин свого виду (штаму). Розмноження буває статеве (за участю статевих клітин – гамет) та не­статеве (розмноження частинами тіла, спорами, поділом, брунькуван­ням тощо).

Рух – це зміна положення у просторі всього організму або окремих його частин. Рухи бувають активні (відбуваються із затратою власної енергії клітини чи організ­му) та пасивні (відбуваються без затрат енергії). Для тварин характерні переважно активні рухи, що відбуваються за рахунок скоро­чень м'язів. Активні ростові та тургорні рухи проявляються й у рослин (ріст кореня та пагона, накручування черешка чи вусика на опору тощо). Активні рухи у мікроорганізмів бувають амебоїдні або за допомогою джгутиків чи війок. Пасивні рухи можуть спричинятись нерівномірним набряканням колоїдів протоплазми (розкривання спорангіїв чи сухих розкривних плодів у рослин), рухом середовища життя (океанічних те­чій, річок), зсувами ґрунту, вітром тощо.

Саморегуляція – автоматичне підтримування сталого стану в біологічних системах.

Розрізняють:

• саморегуляцію клітини – автоматичне включення та виключення про­цесів, що підтримують нормальний стан клітини;

• саморегуляцію організму – процес підтримування усього організму або окремої його функції на сталому рівні, що має захисне або пристосува­льне значення (температури тіла, осмотичного та кров'яного тиску, ін­тенсивності дихання, імунобіологічних властивостей крові тощо);

• саморегуляцію біоценозу – саморегуляцію чисельності кожного виду в біоценозі, як результат взаємного пристосування видів до впливу фак­торів живої та неживої природи та антропогенного фактора.

Адаптація – пристосування організму чи його окремих органів до зміни умов навколишнього середовища. Адаптація відбувається під впливом спадковості, мінливості та природ­ного добору як процес пристосування організмів протягом поколінь до умов середовища, що змінюються.
РІВНІ ОРГАНІЗАЦІЇ ЖИВОЇ МАТЕРІЇ

Рівень організації живої матерії – це функціональне місце біологічної системи певного ступеня складності в загальній системі живої матерії.
1.    Молекулярний рівень. Будь-яка жива система складається з біологічних макромолекул — нуклеїнових кислот, білків, полісахаридів та інших органічних речовин. З цього рівня починаються різноманітні процеси життєдіяльності організмів: обмін речовин, перетворення енергії, передача спадкової інформації.
2.    Клітинний рівень. Клітина є структурно-функціональною одиницею всіх живих організмів, існуючих на Землі (виняток становлять віруси). На клітинному рівні сполучаються процеси передачі інформації та перетворення речовин і енергії.
3.    Організмовий рівень. Елементарною одиницею організмового рівня є особина (індивід), яка розглядається в розвитку — від моменту зародження до припинення існування — як жива система. На цьому рівні вивчають особину та властиві їй риси будови та поведінки.
4.    Популяційно-видовий рівень. Популяція — надорганізмова система, в якій здійснюються елементарні еволюційні перетворення. На цьому рівні вивчають чинники, що впливають на чисельність популяцій, проблему збереження зникаючих видів, чинники мікроеволюції.
5.    Біогеоценотичний рівень. Рівень живих організмів, що існують на певній території. На цьому рівні здійснюється взаємодія організмів між собою і з чинниками неживої природи, що визначають їх чисельність, видовий склад і продуктивність.
6.    Біосферний рівень. Біосфера — сукупність усіх біогеоценозів, система, що охоплює всі явища життя на нашій планеті. На цьому рівні відбувається колообіг речовин і перетворення енергії, пов'язані з життєдіяльністю всіх живих організмів.

2. Елементний склад організмів.

 Науку, яка вивчає хімічний склад живих організмів, будову, властивості і роль виявлених у них сполук, шляхи їхнього виникнення та перетворення, називають біологічною хімією, або біохімією. Вона досліджує процеси обміну речовин і перетворення енергії в організмах на молекулярному рівні. Одне з головних завдань біохімії - з'ясування механізмів регуляції життєдіяльності клітин і організму в цілому, які забезпечують єдність процесів обміну речовин і перетворення енергії в організмі.

Елементний склад живих організмів. Хімічний склад організмів, на відміну від об'єктів неживої природи, відносно сталий. З понад 100 різних типів атомів хімічних елементів та їхніх ізотопів у живих організмах виявляють майже 60. Одні з них є обов'язковими в усіх організмах без винятку, інші - лише в окремих. Разом з тим у живих організмах не виявлено жодного з хімічних елементів, якого б не було в неживій природі. Це одне зі свідчень єдності живої і неживої природи.

У живих клітинах виявлено понад 70 елементів періодичної системи Д. І. Менделєєва. За кількісним розподілом їх можна поділити на три групи.

Макроелементи (вміст понад 0,01%): Карбон, Гідроген, Оксиген, Нітроген, Фосфор, Сульфур, Натрій, Кальцій, Калій, Магній, Хлор, Ферум.

Мікроелементи (менше 0,01%): Цинк, Манган, Кобальт, Купрум, Флуор, Йод.

Ультрамікроелементи (менше 0,001 %): Бор, Літій, Алюміній, Силіцій, Станум, Кадмій, Селен, Ванадій, Титан, Хром, Нікель, Рубідій, Аурум тощо.

Макроелементи є компонентами органічних сполук, беруть участь в утворенні зв'язків між білковими молекулами, біоелектричних процесах. Найбільший вміст у клітині чотирьох елементів: Оксигену (65-70%), Карбону (15-18%), Гідрогену (8-10%) та Нітрогену (2-3%). Це органогенні елементи. Разом їх вміст становить 95-98% загальної маси організму

Мікроелементи забезпечують перебіг ферментативних реакцій, входять до складу гормонів і вітамінів, беруть участь у процесах дихання. Наприклад Цинк входить до складу інсуліну, Кобальт – до складу вітаміну В12.

Біологічне значення багатьох ультрамікроелементів не встановлене.

Речовини клітини
Неорганічні				Органічні
Вода 85—90 %		Мінеральні солі 1—1,5 %		Білки 7—10 %			Ліпіди 1—2 %
				Нуклеїнові кислоти 1—1,5 %			Вуглеводи 0,2—2 %

Елементи, що входять до складу живих організмів 

Елемент	Символ	Вміст (%)	Значення для клітини й організму
Карбон	С	15—18	Головний структурний компонент усіх органічних сполук клітини
Оксиген	О	65—75	Головний структурний компонент усіх органічних сполук клітини
Нітроген	N	1,5—3,0	Обов'язковий компонент амінокислот
Гідроген	H	8—10	Головний структурний компонент усіх органічних сполук клітини
Фосфор	P	0,0001	Міститься у складі кісткової тканини і зубної емалі, нуклеїнових кислот, АТФ і деяких ферментів
Калій	K	0,15—0,4	Міститься в клітині тільки у вигляді йонів, активує ферменти білкового синтезу, обумовлює ритм серцевої діяльності, бере участь у процесах фото­синтезу
Сульфур	S	0,15—0,20	Міститься у складі деяких амінокислот, ферментів, вітаміну В
Хлор	Cl	0,05—0,10	Найважливіший аніон в організмі тварин, компонент HCl у шлунковому соку
Кальцій	Ca	0,04—2,00	Міститься у складі клітинної стінки рослин, кісток і зубів; активує згор­тання крові й скорочення м'язових волокон
Магній	Mg	0,02—0,03	Міститься у складі молекул хлорофілу, а також кісток і зубів, активує енергетичний обмін і синтез ДНК
Натрій	Na	0,02—0,03	Міститься в клітині тільки у вигляді йонів, зумовлює нормальний ритм серцевої діяльності, впливає на синтез гормонів
Ферум	Fe	0,010—0,015	Міститься у складі багатьох ферментів, гемоглобіну і міоглобіну, бере участь у біосинтезі хлорофілу, у процесах дихання і фотосинтезу
Іод	I	0,0001	Міститься у складі гормонів щитоподібної залози
Купрум	Cu	0,0002	Міститься у складі деяких ферментів, бере участь у процесах кровотворен­ня, фотосинтезу, синтезу гемоглобіну
Манган	Mn	0,0001	Міститься у складі деяких ферментів або підвищує їх активність, бере участь у розвитку кісток, асиміляції азоту й процесі фотосинтезу
Молібден	Mo	0,0001	Міститься у складі деяких ферментів, бере участь у процесах зв'язування атмосферного азоту рослинами
Кобальт	Co	0,0001	Міститься у складі вітаміну B12, бере участь у фіксації атмосферного азо­ту рослинами, розвитку еритроцитів
Цинк	Zn	0,0003	Міститься у складі деяких ферментів, бере участь у синтезі рослинних гор­монів (фуксину) і спиртовому бродінні

Найбільше в організмах так званих макроелементів, тобто хімічних елементів, сумарна частка яких - близько 99,9 % їхньої маси. До них належать Гідроген, Карбон, Нітроген, Оксиген, Кальцій, Калій, Натрій, Ферум, Магній, Сульфур, Хлор, Фосфор (див. табл. 1.1). Перші чотири з них відносять до органогенних елементів, оскільки їхня сумарна частка становить майже 98 % маси живих істот. Крім того, ці елементи є основними складовими органічних сполук.

  

Елемент і його символ	Вміст у клітині, %	Значення
Оксиген (О)	62-75	Входить до складу молекул води і органічних сполук; забезпечує реакцію окислення, в ході яких виділяється необхідна організму енергія
Карбон (С)	15-18	Входить до складу органічних сполук, кісток, черепашок
Гідроген (Н)	8-10	Входить до складу органічних сполук і молекул води
Нітроген (N)	1,5-3	Структурний компонент білків, нуклеїнових кислот, АТФ та деяких інших біомолекул.
Фосфор (Р)	0,2-1,0	Входить до скаду кісток, білків, нуклеїнових кислот, АТФ та ін.
Калій (К)	0,15-0,4	Забезпечує транспорт речовин через клітинні мімбрани; впливає на діяльність серця людини
Сульфур(S)	0,15-0,2	Входить до складу білків та інших біомолекул.
Хлор (Cl)	0,05-0,1	Входить до складу хлорідної кислоти, яка є складовою частиною шлункового соку.
Кальцій (Са)	0,04-2,0	Входить до складу кісток і черепашок, бере участь у регуляції метаболічних процесів; скорочень м'язів, діяльності серця людини
Магній (Mg)	0,02-0,03	Активізує діяльність ферментів, енергетичний обмін і синтез ДНК.
Натрій (Na)	0,02-0,03	Забезпечує транспорт речовин через клітинні мембрани
Ферум (Fe)	0,01-0,015	Входить до складу багатьох біомолекул, у тому числі гемоглобіну.
Цинк (Zn)	0,0003	Входить в склад деяких гормоні та ферментів, сприяє розщепленню вугільної кислоти.
Йод (I)	0,0001	Входить до складу гормонів щитовидної залози.
Фтор (F)	0,0001	Входить до складу емалі зубів

Важко переоцінити роль органогенних елементів у забезпеченні нормального функціонування організмів. Так, з атомів Гідрогену й Оксигену складаються молекули води. Докладніше біологічну роль води, її властивості та функції у біологічних системах ми розглянемо згодом. Варто пригадати роль кисню (О₂) у процесі дихання організмів. Надходячи в організм живої істоти під час дихання, він забезпечує окиснення різних органічних сполук. Унаслідок цих процесів вивільняється енергія, що забезпечує різноманітні процеси життєдіяльності. Лише деякі організми, переважно бактерії та паразитичні тварини, можуть існувати за відсутності кисню; їх називають анаеробними.

Атоми Нітрогену входять до складу мінеральних сполук, які споживають з ґрунту рослини. Сполуки Нітрогену сприяють росту рослин, підвищенню їхньої зимостійкості. Азот (N₂ переважає серед інших атмосферних газів (близько 79 %). І хоча для більшості живих істот цей газ інертний, його можуть засвоювати з атмосфери деякі організми (наприклад, азотфіксуючі бактерії, ціанобактерії). Завдяки цьому сполуки Нітрогену надходять у ґрунт, зберігаючи та підвищуючи його родючість.

Оскільки Нітроген входить до складу білків та інших органічних речовин, його сполуки необхідні для нормального росту організмів. А ще пригадайте, що Нітроген входить до складу хітину - складової клітинної стінки грибів і зовнішнього скелета членистоногих, яка надає їм додаткової міцності.

Карбон у складі СО₂ забезпечує повітряне живлення рослин і деяких інших організмів, здатних до фотосинтезу (пурпурні та зелені сіркобактерії, ціанобактерії, деякі одноклітинні тварини). Ці автотрофні організми фіксують СО₂ й використовують Карбон для синтезу власних органічних речовин. А далі по ланцюгах живлення створені ними органічні сполуки передаються гетеротрофним організмам, наприклад тваринам

Сполуки Кальцію входять до складу черепашок молюсків, деяких одноклітинних тварин (форамініфер), панцирів раків, кісток і зубів хребетних тварин тощо. Важливе значення має достатнє надходження сполук Кальцію до організму дітей і вагітних жінок. Нестача сполук Кальцію в дітей може спричинити викривлення кісток - рахіт. Посилені витрати сполук Кальцію в організмі вагітних жінок пов'язані з тим, що в цей час формується скелет зародка. Сполуки Кальцію містять курячі яйця, молочні продукти, зокрема м'який сир тощо.
Сполуки Калію необхідні для нормальної діяльності нервової та серцево-судинної систем, мускулатури. Важлива роль сполук Калію і Кальцію в регуляції роботи серця: підвищена концентрація йонів Са₂+ прискорює роботу серця, а йонів К+ - уповільнює. Ці особливості впливу йонів К+ використовують для створення ліків, що нормалізують роботу серця. Багато сполук Калію міститься в картоплі, фруктах (абрикосах, сливах тощо).

Сполуки Калію та Купруму підвищують холодостійкість рослин і тим самим забезпечують краще переживання зимового періоду.

Ви вже знаєте, що атом Феруму входить до складу дихального пігменту -гемоглобіну. Гемоглобін здатний зв'язувати гази (пригадайте, які) та транспортувати їх по організму. Тому за умови нестачі в організмі Феруму чи при порушенні засвоєння цього хімічного елемента можуть порушуватися процеси утворення еритроцитів, виникає захворювання -недокрів'я, або анемія. Сполуки Феруму, необхідні для кровотворення, містяться в яблуках та інших продуктах рослинного походження (абрикосах, зелені петрушки тощо), а також печінці та яйцях.

Сполуки Феруму та Магнію необхідні рослинам для того, щоб в їхніх клітинах утворювався пігмент хлорофіл. Атом Магнію входить до складу молекули хлорофілу, а для синтезу хлорофілу необхідна наявність Феруму. За нестачі або відсутності цих хімічних елементів листки рослин стають блідо-зеленими чи взагалі втрачають зелений колір. Унаслідок цього процеси фотосинтезу порушуються або припиняються, і рослина зрештою гине. Таке захворювання має назву хлороз (мал. 4.1, 2).

Фосфор сприяє роботі головного мозку, бере участь у формуванні скелета тощо. Сполуки Фосфору в значних кількостях потрібні й рослинам. Зокрема, вони сприяють швидшому дозріванню плодів і забезпечують зимостійкість рослин. Сполуки Фосфору надходять до нашого організму з молоком і молочними продуктами, рибою, яйцями та ін.

Понад 60 хімічних елементів належать до групи мікроелементів (Йод, Кобальт, Манган, Купрум, Молібден, Цинк тощо), адже їхній вміст становить 10-12-10-3 % маси живих істот. Серед них виділяють групу ультра-мікроелементів (Плюмбум, Бром, Аргентум, Аурум та ін.), відсотковий вміст яких ще нижчий. Мікроелементи, що містяться в клітині, входять до складу органічних і неорганічних сполук або перебувають у вигляді йонів.

Хоча вміст мікроелементів в організмах незначний, їхня роль у забезпеченні нормального функціонування організмів може бути важливою. Пригадайте, Йод необхідний для того, щоб щитоподібна залоза виробляла гормони (тироксин, трийодтиронін). Недостатнє надходження Йоду в організм людини з їжею чи водою може спричинити порушення синтезу цих гормонів. Як ви пригадуєте з курсів Основи здоров'я та Біологія 9-го класу, це може призвести до важких захворювань людини, пов'язаних з порушенням обміну речовин, як-от мікседеми, кретинізму. У людей, що мешкають у місцевостях, де вода та ґрунт містять мало Йоду, часто розвивається захворювання ендемічний зоб (ендемічний у перекладі з грецької -місцевий, притаманний даній місцевості), коли розростаються тканини щитоподібної залози. При цьому виробляється менше від норми гормону тироксину. Для профілактики йододефіциту в таких місцевостях йодують сіль: до кухонної солі додають калій йодид. Багато сполук Йоду містять бурі водорості, наприклад ламінарія, або морська капуста.До складу емалі зубів входить Флуор, який надає їй міцності. Нестача цього елемента в організмі призводить до руйнування емалі зубів. Як ви пригадуєте, це захворювання називають карієсом. Тому, обираючи зубну пасту, звертайте увагу на вміст у ній Флуору і Кальцію, які зміцнюють зуби. Ці елементи є і в деяких продуктах харчування: молоці, сирах, шпинаті тощо. Цинк необхідний для утворення гормонів підшлункової залози, Бром - гормонів гіпофіза. (Пригадайте, які гормони виробляють ці залози)

Кобальт і Купрум - необхідні для процесів кровотворення (пригадайте, до складу дихальний пігментів яких тварин входить Купрум). Кобальт входить до складу вітаміну В₁₂ (ціанкобаламіну), нестача якого в організмі призводить до злоякісного недокрів'я (анемії). Для людини основним джерелом надходження вітаміну В₁₂ є продукти харчування тваринного походження - печінка великої рогатої худоби, нирки, м'ясо, сир, рибні продукти тощо.

Сполуки Силіцію входять до складу опорних структур деяких організмів: клітинних стінок хвощів, панцирів діатомових водоростей, внутрішньоклітинного скелета радіолярій, скелета деяких губок тощо. Разом з тим потрапляння сполук Силіцію в органи дихання може порушити їхнє функціонування. Так, унаслідок довготривалого вдихання виробничого пилу, виникає небезпечне захворювання легень - силікоз. Тому людям, робота яких пов'язана з промисловим пилом (наприклад, шахтарям), слід захищати дихальні шляхи за допомогою марлевих пов'язок або респіраторів.

НЕОРГАНІЧНІ РЕЧОВИНИ

До неорганічних речовин, що входять до складу живих клітин, належать вода та мінеральні сполуки — солі Натрію, Калію, Кальцію, Магнію тощо.

Вода є основною неорганічною речовиною клітини, її вміст коливається від 40 % (механічна тканина рослин, жирова тканина тварин) до 99 % (клітини медузи). Унікальні фізико-хімічні властивості води забезпечують її здатність виконувати різні функції. В ембріона людини у віці 1,5 місяця вода становить 97,5%, у восьмимісячного - 83, у немовляти – 74, а у дорослої людини – 66%.

Функції води

Метаболічна. Завдяки тому що в цілому нейтральна молекула води являє собою диполь (на атомах Гідрогену зосереджений позитивний заряд, на атомі Оксигену — негативний), вона є полярним розчинником, середовищем для біохімічних реакцій (гідроліз, гідратація) і кінцевим продуктом багатьох біохімічних реакцій, а також донором електронів під час фотосинтезу. Речовини, розчинні у воді, називаються гідрофільними, (солі, цукри, амінокислоти) нерозчинні у воді — гідрофобними (ліпіди),

амфіфільні речовини -  сполуки,що мають гідрофільну-гідрофобну природу. Вони є поверхнево – активними. Саме з таких молекул складається мембрана клітини.

Транспортна. Вода забезпечує перенесення біологічних молекул усередині клітин, з клітин, до клітин, крізь клітини, є головним компонентом транспортної системи вищих рослин і кровоносної системи тварин. Це можливо завдяки тому, що вода — універсальний розчинник і має високий коефіцієнт поверхневого натягу.

Механічна. Оскільки вода практично нестислива, вона забезпечує пружний стан клітин і тканин рослин (тургор), є амортизатором під час механічних впливів па організм, послаблює тертя між дотичними поверхнями.

Терморегуляторна. Вода забезпечує рівномірний розподіл тепла, що виділяється під час екзотермічних процесів усередині організму, а під час випаровування з поверхні тіла тварин (потовиділення) або рослин (транспірація) охолоджує організм. Це досягається за рахунок того, що вода має високу питому теплопровідність і велику питому теплоту пароутворення. Завдяки цьому температура всього тіла теплокровних тварин практично однакова, а її перепади зводяться до мінімуму.

МІНЕРАЛЬНІ СОЛІ

Мінеральні солі - неорганічні речовини, які підтримують в середині клітини стан pH, забезпечують її нормальне функціонування, утворюють опорні органи, хітиновий панцир, кістки. В цитоплазмі інших клітин більша частина солей знаходиться в дисоційованому стані в вигляді катіонів і аніонів.

Найбільш поширені йони живих організмів 

Катіони	Аніони
H+ — Гідрогену	OH—гідроксиду
K+ — Калію	Cl- — хлоридної кислоти
Na+ — Натрію	HSO4-, SО42- – сульфатної кислоти
Ca2+ — Кальцію	H2PO4-, HPO42-, PO43- — ортофосфатної кислоти
Mg2+ — Магнію	HCO3- , СО32- — карбонатної кислоти

Від концентрації солей залежить постачання води в клітину, оскільки клітинна мембрана проникна для молекул води і непроникна для багатьох великих молекул та іонів. Якщо в навколишньому середовище міститься менша кількість іонів, ніж в цитоплазмі клітини, то відбуваються поступання води в клітину до вирівнювання концентрації солей (осмос).

Розчинні солі Калію, Натрію, Кальцію забезпечують найважливішу властивість живих клітин — подразливість.

Розчин солі NaCl в концентрації 0,85% отримав назву фізіологічного.

Хлоридна кислота створює кисле середовище в шлунку хребетних тварин і людини, забезпечують цим активність ферментів шлункового соку. Залишки сульфатної кислоти, приєднуючись до нерозчинних у воді сполук, забезпечують їхню розчинність, що сприяє виведенню даних сполук з клітин і організму.

Ендемічна хвороба — характерне захворювання для певної місцевості. ПОвязане із рзкою нестачею чи надлишком вмісту будь-якого хімічного елемента у середовищі. Хвороби рослин, тварин і людини. Наприклад, при нестачі йоду і їжі-- простий зоб (ендемічний зоб) у людей. 

Спостереження ендемічного кретинізму, зроблені віденським лікарем Arnold Flinker (1930) наприкінці ХІХ — початку ХХ ст. у Карпатах Північної Буковини, нинішньої Чернівецької області. В Івано-Франківській області частота зобу більша, ніж на решті території України.
Простий зоб зустрічається у виокогір'ях Анд, на крайній Півночі. 
Основою профілактики ендемічного зобу є компенсація йодного дефіциту. Найбільш природнім та ефективним є включення в раціон морської риби та інших продуктів моря (морської капусти, креветок тощо), вміст йоду в яких в десятки разів вищий, ніж в місцевих продуктах харчування. Дуже ефективним є також введення в раціон йодистого калію. Звичайно з цією метою йодують кухонну сіль з розрахунку 25 г Kl на 1 т солі. Така сіль приносить в добовий раціон майже 0,2 мг (200 мкг) йоду. При цьому потрібно враховувати нестійкість йодного компоненту при зберіганні солі. В зв’язку з великою гігроскопічністю солі зберігання її повинно здійснюватися в сухих місцях з граничним строком до 6 місяців. По закінченні цього терміну сіль переходить в категорію звичайної, нейодованої.
Ендемічний карієс — внаслідок дефіциту фтору або флюороз — внаслідок його надлишку.
Залізодефіцитні анемії далеко не рідкість в багатьох країнах, що розвиваються.
Причиною тому — переважання в харчуванні рослинної їжі з незначним вмістом заліза, що в ряді місць ускладнюється зниженим його вмістом в грунтах і поширеністю шлунково-кишкових захворювань, що перешкоджають засвоєнню заліза з їжі. 
Нестача міді корови не дають молока; траплшяється у прибережних районах морів, на територіях з бідними на мідь піщаними болотистими грунтами. З встановленням причини цього були вжиті компенсаційні заходи — використання відходів виробництва міді як добрив дозволили швидко зробити такі райони здоровими і багатими. Мідь міститься практично в усіх органах і тканинах людини: в печінці, мозку, серці, нирках, нагромаджується в м’язевій і кістковій тканинах.
Всмоктуючись переважно у верхніх відділах кишечника, мідь сприяє переносу заліза в кістковий мозок, перетворенню неорганічного заліза, що надходить з їжею і водою, в органічні зв’язані форми, що забезпечують кровотворення. Мідь бере активну участь в багатьох обмінних процесах, позитивно впливає на функцію залоз внутрішньої секреції. Важливою стороною її біологічної дії є участь в регуляції вуглеводного обміну. 
Цинк. Інтерес до цього важливого для людини мікроелементу значно зріс після встановлення причини синдрому карликовості із сповільненням статевого розвитку в осіб, що проживають в місцевостях з низьким вмістом цинку в грунті (переважно країни Близького Сходу). В нормі в організмі людини міститься від 1,5 до 3 г цинку, розподілений він в кістках, шкірі, м’язах, волоссі. Цинк є важливою складовою ферменту, що виводить в процесі газообміну вуглекислоту з організму. Відмічено його значення для діяльності гіпофізу, статевих залоз, наднирників, участь в процесах кровотворення, загоєння ран. В складі інсуліну цинк бере участь в регуляції вуглеводного обміну. Позитивно діє цинк на окислення жирів з вивільненням енергії та нормалізацію їх обміну. Він попереджує ожиріння печінки, стимулює утворення незамінних амінокислот (компонентів білкової молекули), утворює комплекси з нуклеїновими кислотами. Хвороб від надлишкового надходження цинка не встановлено, можливі лише харчові отруєння від приготування або зберігання кислих страв або напоїв в оцинкованому посуді.
За надлишку селену -- поява отруйної селенової флори.
Енедмічними можуть бути інфекції, збудники яких постійно перебувають у певній місцевості. Наприклад -- ендемія чуми серед гризунів у Казахстані, эндемія холери в Індії або малярії у субтропічній Африці.
Згідно думки шведського нарколога Нільса Бейерута ендемічними є алкоголізм або залежність від тютюнопаління.
МАКРОЕЛЕМЕНТИ
Кальцій — один з найважливіших мінеральних елементів харчування. Бере участь в пластичних та обмінних процесах, в формуванні кісткової тканини (в ній зосереджено 99% його загальної кількості), входить до складу клітинних структур, він є обов’язковим компонентом системи підтримання кислотно-лужної рівноваги внутрішнього середовища організму та нормального функціонування багатьох життєво важливих систем. Він необхідний для забезпечення діяльності серця, входить до складу крові, бере участь в процесах її згортання, а також в стабілізації захисних механізмів, які підвищують стійкість організму до хвороб та дії несприятливих зовнішніх чинників. нижує засвоюваність кальцію надлишок калію, надлишок чи недостатність жиру в раціоні. Обмін кальцію характеризується тим, що при недостатньому його поступленні з їжею все одно продовжується його виведення з організму в попередніх обсягах за рахунок його запасів. Зниження його концентрації в крові небезпечне порушеннями функцій нервової системи аж до виникнення судом. При надлишку кальцію в організмі можливі відкладання його в різних органах та тканинах (кальциноз).
Фосфор — життєво необхідний мінеральний елемент харчування, сполуки якого є всюдисущими в організмі компонентами та активно беруть участь в обмінних процесах. В тілі дорослої людини міститься 600-900 г фосфору (переважно в кістках у вигляді фосфату кальцію).
Органічні фосфати — справжні акумулятори енергії, забезпечують перебіг всіх життєвих процесів в організмі. Вони необхідні для скорочення м’язів, забезпечення біохімічних процесів в мозку, нормального функціонування нервової системи, м’язів, печінки та ін. органів. Велика пластична роль фосфору. Він бере участь в побудові молекул важливих ферментів, нуклеїнових кислот, є обов’язковим компонентом систем підтримання кислотно-лужної рівноваги в організмі.
Нестача фосфору в організмі найчастіше пов’язана з незбалансованістю харчування. Зокрема, цьому сприяє надлишок кальцію при дефіциті білків і вітаміну D. Проявляється це втратою апетиту, апатією, зниженням розумової і фізичної дієздатності, похуданням. Надмірне надходження фосфору в організм буває при тривалому переважанні в харчуванні м’ясних, рибних і зернових продуктів. Особливо небезпечним є надлишкове споживання цього елементу для дітей перших місяців життя при вигодовуванні їх коров’ячим молоком, де вміст фосфору в 5-7 раз вищий, ніж в жіночому, і співвідношення його з кальцієм не є оптимальним. Надлишок фосфору у дорослих порушує всмоктування кальцію з кишечника, гальмує утворення активної форми вітаміну D, зв’язує частину кальцію в крові, що призводить до його виведення з кісток і відкладання солей кальцію в нирках і кровоносних судинах.
Магній — один із життєво важливих мінеральних елементів харчування. В організмі дорослої людини його є близько 25 г (переважно в складі кісткової тканини). Фізіологічне значення магнію велике. Він потрібний для вивільнення енергії вуглеводів при їх окисленні в організмі, бере участь в нормалізації збудливості нервової системи, сприятливо діє на функціональний стан м’язів серця та його кровопостачання, має антиспастичну та судинорозширюючу дію (що використовується в лікувальній практиці), стимулює рухову функцію кишечника та жовчевиділення, сприяє виведенню холестерину з організма. До ознак, що характеризують нестачу цього елементу в організмі, належать емоційна нестійкість, дратівливість, схильність дітей до судомних станів.
Дослідники вважають, що нестача магнію є однією з причин високого рівня серцево-судинних захворювань в ряді регіонів з «м’якою» водою. При тривалій нестачі магнію в організмі спостерігається посилене відкладання солей кальцію в стінках артеріальних судин, серцевому м’язі і нирках. Надлишок в їжі жиру і кальцію гальмують засвоєння магнію. Оптимальне засвоєння його відбувається при співвідношенні кальцію і магнію, близькому до 1:0,5. Деякі географічні райони відрізняються підвищеним вмістом магнію в довкіллі і відповідно в місцевих продуктах харчування. В цих районах реєструється набагато нижча захворюваність злоякісними новоутворами, що стало поштовхом до вивчення ролі магнію в протипухлинному аспекті. В той же час надлишок солей магнію в крові супроводжується виникненням наркотичного стану (магнезійний наркоз), який може зніматися введенням солей кальцію.

Особливості будови й функції оліго- і полісахаридів

Назва речовини	Особливості будови	Функції
Сахароза	Дисахарид, який складається із залишків двох молекул — глюкози і фруктози	Дуже поширена речовина, що широко використовується рослинами як транспортна форма вуглеводів
Лактоза	Дисахарид, який складається із залишків двох молекул — глюкози й галактози	У великій кількості міститься в молоці ссавців, може входити до складу гліколіпідів
Мальтоза	Дисахарид, який складається із залишків двох молекул глюкози	Основний структурний елемент ряду полісахаридів (наприклад, крохмалю і глікогену). У великій кількості міститься у пророслих насінинах злаків
Трегалоза	Дисахарид, який складається із залишків двох молекул глюкози, але, через інший спосіб їх з’єднання, відрізняється за властивостями від мальтози	Головний вуглевод гемолімфи багатьох видів комах. Трапляється в клітинах ряду водоростей, грибів і вищих рослин
Рафіноза	Трисахарид, який складається із залишків трьох молекул — глюкози, фруктози й галактози	Один з основних запасаючих вуглеводів рослин. У великій кількості цю речовину містять цукровий буряк і цукрова тростина
Інулін	Полісахарид, який складається із залишків фруктози	Запасаючий полісахарид рослин, який відкладається у підземних органах представників родини Айстрові та деяких інших родин
Крохмаль	Полісахарид, який складається із залишків глюкози. Складається з полімерних молекул двох типів — лінійної амілози (приблизно на 25 %) та розгалуженого амілопектину (приблизно на 75 %)	Основний резервний вуглевод більшості рослин
Глікоген	Полісахарид, який складається із залишків глюкози. Має сильно розгалужені молекули	Основний резервний вуглевод більшості тварин і грибів
Целюлоза	Полісахарид, який складається із залишків глюкози. На відміну від крохмалю та глікогену молекули целюлози утворені іншим оптичним ізомером глюкози	Основний структурний полісахарид клітинних стінок рослин і покривних структур деяких тварин (наприклад, асцидій)
Хітин	Полісахарид, який складається із залишків N-ацетил-D- глюкозаміну	Основний структурний полісахарид клітинних стінок більшості грибів; основа зовнішнього скелета членистоногих

Функції білків

Група білків	Функції	Приклади
Структурні білки	Є компонентами опорних структур і покривів. Входять до складу сполучних тканин. Беруть участь в утворенні скелета, зв’язок, шкіри, пір’я, шерсті та інших похідних епідермісу	Колаген, кератин, еластин, мукопротеїни
Ферменти	Є каталізаторами біохімічних реакцій. Забезпечують життєдіяльність організму	Трипсин, пероксидаза, алкогольдегідрогеназа
Гормони	Регулюють обмін речовин в організмі	Інсулін, глюкагон
Транспортні білки	Забезпечують в організмі транспорт кисню, жирних кислот, ліпідів та інших сполук	Гемоглобін, гемоціанін, альбумін
Захисні білки	Утворюють комплекси із чужими білками, інактивуючи їх. Беруть участь у процесі зсідання крові	Антитіла, фібриноген, тромбін
Скоротливі білки	Забезпечують скорочення м’язів	Актин, міозин
Запасні білки	Беруть участь у створенні в організмі запасу речовин, які необхідні для забезпечення подальшої життєдіяльності	Яєчний альбумін, казеїн
Токсини	Залежно від способу життя організму, який їх виробляє, можуть слугувати як засобом захисту, так і засобом нападу	Зміїна отрута,дифтерійний токсин

Функції простих ліпідів

Клас сполук	Функції
Воски	Утворюють водонепроникні шари на поверхні тіла. Входять до складу зовнішнього скелета комах. Використовуються бджолами для будівництва стільників
Тригліцериди	Виконують структурні й енергетичні функції. Є основою біологічних мембран. Тригліцериди, які за температури 20 °С залишаються твердими, традиційно називають жирами, а ті, які за цієї температури є рідкими,— оліями
Стероїди й терпени	Виконують структурні, регуляторні й захисні функції. Відіграють важливу роль в обміні речовин

Функції та джерела вітамінів

Вітаміни	Функції вітамінів	Гіповітаміноз	Основні джерела
Водорозчинні вітаміни
Аскорбінова кислота (вітамін С)	Бере участь у синтезі білків і утворенні органічної речовини кісток, підвищує імунітет	Цинга	Чорна смородина, шипшина, лимон
Тіамін (вітамін B1)	Бере участь в обміні білків, жирів і вуглеводів	Бері-бері	Чорний хліб, яєчний жовток, печінка
Рибофлавін (вітамін В2)	Бере участь в окисно-відновних реакціях, необхідний для синтезу ферментів	Виразки на слизових оболонках	Рибні продукти, печінка, молоко
Нікотинова кислота (вітамін РР)	Бере участь в окисно-відновних реакціях	Пелагра	Пташине м’ясо, яловичина, печінка, дріжджі
Піридок- син (вітамін В6)	Бере участь в обміні білків шкіри, нервової системи та кровотворенні	Дерматити	Рисові висівки, зародки пшениці, нирки
Кобаламін (вітамін В12)	Бере участь у перенесенні пов’язаного з вуглеводом атома Гідрогену на сусідній атом Карбону	Анемія	Яловича печінка, мікроорганізми кишечнику
Жиророзчинні вітаміни
Вітамін А	Бере участь у процесі світло-сприйняття	Куряча сліпота, зниження імунітету	Морква, кропива, абрикоси, печінка, ікра, масло, молоко
Вітамін D	Бере участь у регуляції обміну Кальцію	Рахіт	Риб’ячий жир, яєчний жовток, молоко