Биологическая роль кислорода.

ФГБОУ ВПО «Мордовский государственный университет им. Н. П. Огарева»

Медицинский институт

Кафедра аналитической химии

Реферат

на тему:

«Биологическая роль кислорода».

Выполнил:

студент 1 курса

104 группы специальность

«Лечебное дело»

 Беляева Мария

Проверил:

Кандидат химических наук

Гурвич Людмила Говсеевна

Саранск 2015-2016 год

Оглавление

Введение        3

История открытия кислорода.        3

Нахождение в природе        4

Биологическая роль кислорода        5

Физические и химические свойства кислорода        6

Получение кислорода        8

Применение кислорода        9

Озоновый слой над Землей        9

Список использованной литературы        12

Введение

Кислоро́д — элемент 16-й группы (по устаревшей классификации — главной подгруппы VI группы), второго периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 8. Обозначается символом O (лат. Oxygenium). Кислород — химически активный неметалл, является самым лёгким элементом из группы халькогенов. Простое вещество кислород (CAS-номер: 7782-44-7) при нормальных условиях — газ без цвета, вкуса и запаха, молекула которого состоит из двух атомов кислорода (формула O2), в связи с чем его также называют дикислород. Жидкий кислород имеет светло-голубой цвет, а твёрдый представляет собой кристаллы светло-синего цвета.

Существуют и другие аллотропные формы кислорода, например, озон (CAS-номер: 10028-15-6) — при нормальных условиях газ голубого цвета со специфическим запахом, молекула которого состоит из трёх атомов кислорода (формула O3).

  История открытия кислорода.

Официально считается, что кислород был открыт английским химиком Джозефом Пристли 1 августа 1774 года путём разложения оксида ртути в герметично закрытом сосуде (Пристли направлял на это соединение солнечные лучи с помощью мощной линзы).

2HgO (t) → 2Hg + O2↑

Однако Пристли первоначально не понял, что открыл новое простое вещество, он считал, что выделил одну из составных частей воздуха (и назвал этот газ «дефлогистированным воздухом»). О своём открытии Пристли сообщил выдающемуся французскому химику Антуану Лавуазье. В 1775 году А. Лавуазье установил, что кислород является составной частью воздуха, кислот и содержится во многих веществах.

Несколькими годами ранее (в 1771 году) кислород получил шведский химик Карл Шееле. Он прокаливал селитру с серной кислотой и затем разлагал получившийся оксид азота. Шееле назвал этот газ «огненным воздухом» и описал своё открытие в изданной в 1777 году книге (именно потому, что книга опубликована позже, чем сообщил о своём открытии Пристли, последний и считается первооткрывателем кислорода). Шееле также сообщил о своём опыте Лавуазье.

Важным этапом, который способствовал открытию кислорода, были работы французского химика Петра Байена, который опубликовал работы по окислению ртути и последующему разложению её оксида.

Наконец, окончательно разобрался в природе полученного газа А. Лавуазье, воспользовавшийся информацией от Пристли и Шееле. Его работа имела громадное значение, потому что благодаря ей была ниспровергнута господствовавшая в то время и тормозившая развитие химии флогистонная теория. Лавуазье провел опыт по сжиганию различных веществ и опроверг теорию флогистона, опубликовав результаты по весу сожженных элементов. Вес золы превышал первоначальный вес элемента, что дало Лавуазье право утверждать, что при горении происходит химическая реакция (окисление) вещества, в связи с этим масса исходного вещества увеличивается, что опровергает теорию флогистона.

Таким образом, заслугу открытия кислорода фактически делят между собой Пристли, Шееле и Лавуазье.

Нахождение в природе

 Кислород — самый распространённый в земной коре элемент, на его долю (в составе различных соединений, главным образом силикатов) приходится около 47 % массы твёрдой земной коры. Морские и пресные воды содержат огромное количество связанного кислорода — 85,82 % (по массе). Более 1500 соединений земной коры в своём составе содержат кислород.

В атмосфере содержание свободного кислорода составляет 20,95 % по объёму и 23,10 % по массе (около 1015 тонн). Однако до появления первых фотосинтезирующих архей 3,5 млрд лет назад в атмосфере его практически не было. Свободный кислород в больших количествах начал появляться впалеопротерозое (3-2,3 млрд лет назад) в результате глобального изменения состава атмосферы (кислородной катастрофы). Первый миллиард лет практически весь кислород поглощался растворённым в океанах железом и формировал залежи джеспилита. 3—2,7 млрд лет назад он начал выделяться в атмосферу и 1,7 млрд лет назад достиг 10 % от нынешнего уровня.

Наличие большого количества растворённого и свободного кислорода в океанах и атмосфере привело к вымиранию большинства анаэробных организмов. Тем не менее, клеточное дыхание с помощью кислорода позволило аэробным организмам производить гораздо больше АТФ, чем анаэробным, сделав их доминирующими.

С начала кембрия 540 млн лет назад содержание кислорода колебалось от 15 % до 30 % по объёму. К концу каменноугольного периода (около 300 миллионов лет назад) его уровень достиг максимума в 35 % по объёму, который, возможно, способствовал большому размеру насекомых и земноводных в это время.

Основная часть кислорода на Земле выделяется фитопланктоном Мирового океана. При этом, около 60 % кислорода, производимого лесами и зелёными растениями, расходуется на процессы гниения и разложения в самих лесах и растительных зонах.
Деятельность человека очень мало влияет на количество свободного кислорода в атмосфере. При нынешних темпах фотосинтеза понадобится около 2000 лет, чтобы восстановить весь кислород в атмосфере.

Кислород входит в состав многих органических веществ и присутствует во всех живых клетках. По числу атомов в живых клетках он составляет около 25 %, по массовой доле — около 65 %.

Биологическая роль кислорода

Кислород — самый распространенный на  Земле  элемент,  на  его  долю  (в

составе различных соединений, главным образом силикатов),  приходится  около 47,4% массы твердой земной коры. Морские и пресные  воды  содержат  огромное количество связанного кислорода — 88,8% (по массе), в  атмосфере  содержание свободного кислорода  составляет  20,95  %  (по  объему).  Элемент  кислород входит в состав более 1 500 соединений земной коры.

   Кислород в атмосфере Земли начал накапливаться в результате деятельности первичных фотосинтезирующих организмов,  появившихся,  вероятно,  около  2,8 млрд. лет назад. Полагают, что 2 млрд. лет  назад  атмосфера  уже  содержала около 1% кислорода;  постепенно  из  восстановительной  она  превращалась  в окислительную и примерно 400 млн. лет назад  приобрела  современный  состав.Наличие в атмосфере кислорода в  значительной  степени  определило  характер биологической эволюции. Аэробный (с участием О2) обмен веществ возник  позже анаэробного (без участия О2), но именно  реакции  биологического  окисления,более  эффективные,  чем  древние   энергетические   процессы   брожения   и гликолиза, снабжают живые организмы большей частью необходимой  им  энергии. Исключение составляют облигатные  анаэробы,  например,  некоторые  паразиты, для которых кислород является  ядом.  Использование  кислорода,  обладающего высоким окислительно-восстановительным  потенциалом,  в  качестве  конечного акцептора электронов в цепи дыхательных ферментов, привело  к  возникновению биохимического  механизма  дыхания  современного  типа.  Этот   механизм   и обеспечивает энергией аэробные организмы.

   Кислород — основной биогенный элемент, входящий в  состав  молекул  всех важнейших веществ, обеспечивающих  структуру  и  функции  клеток  —  белков, нуклеиновых кислот, углеводов, липидов, а также множества  низкомолекулярных соединений. В каждом растении или животном  кислорода  гораздо  больше,  чем любого другого элемента (в  среднем  около  70%).  Мышечная  ткань  человека содержит 16% кислорода, костная ткань — 28.5%; всего  в  организме  среднего человека (масса тела 70 кг) содержится 43 кг кислорода. В организм  животных и человека кислород поступает в основном  через  органы  дыхания  (свободный

кислород) и с водой (связанный кислород). Потребность организма в  кислороде определяется уровнем (интенсивностью) обмена  веществ,  который  зависит  от массы  и  поверхности  тела,  возраста,  пола,  характера  питания,  внешних условий  и  др.  В  экологии  как   важную   энергетическую   характеристику определяют отношение суммарного дыхания  (то  есть  суммарных  окислительных процессов) сообщества организмов к его суммарной биомассе.

   Небольшие количества кислорода используют в медицине: кислородом (из так называемых кислородных подушек)  дают  некоторое  время  дышать  больным,  у которых затруднено дыхание. Нужно, однако,  иметь  в  виду,  что  длительное вдыхание воздуха, обогащенного кислородом,  опасно  для  здоровья  человека. Высокие концентрации  кислорода  вызывают  в  тканях  образование  свободных радикалов, нарушающих структуру и функции  биополимеров.  Сходным  действием на организм обладают и ионизирующие излучения. Поэтому понижение  содержания кислорода  (гипоксия)  в  тканях   и   клетках   при   облучении   организма ионизирующей  радиацией  обладает  защитным  действием  —   так   называемый кислородный эффект.  Этот  эффект  используют  в  лучевой  терапии:  повышая содержание кислорода в опухоли и понижая его содержание в окружающих  тканях усиливают  лучевое  поражение  опухолевых  клеток  и  уменьшают  повреждение

здоровых.  При  некоторых   заболеваниях   применяют   насыщение   организма кислородом под повышенным давлением — гипербарическую оксигенацию. Аварийный запас кислорода в бомбоубежище.

Большинство живых существ (аэробы) дышат кислородом воздуха. Широко используется кислород в медицине. При сердечно-сосудистых заболеваниях, для улучшения обменных процессов, в желудок вводят кислородную пену («кислородный коктейль»). Подкожное введение кислорода используют при трофических язвах, слоновости, гангрене и других серьёзных заболеваниях. Для обеззараживания и дезодорации воздуха и очистки питьевой воды применяют искусственное обогащение озоном. Радиоактивный изотоп кислорода 15O применяется для исследований скорости кровотока, лёгочной вентиляции.

Физические и химические свойства кислорода

Продолжение реферата можете посмотреть на моем личном сайте по ссылке:

http://converter-bii.ucoz.ru/load/biologicheskaja_rol_kisloroda/1-1-0-21