Номер 7, страница 174 - гдз по химии 11 класс учебник Кузнецова, Левкин

Вопросы и задания. Параграф 24. Галогены. Глава 5. Металлы и неметаллы - номер 7, страница 174.

Условие.

7. Подготовьте доклад и мультимедийную презентацию на тему «Биологическая роль галогенов».

Решение.

Решение 2.

Галогены — это химические элементы 17-й группы периодической таблицы, включающие фтор, хлор, бром и иод. Несмотря на то, что в свободном состоянии они являются токсичными и химически агрессивными веществами, их ионы (галиды) играют важнейшую, незаменимую роль в биологических системах. Они участвуют в широком спектке биохимических процессов, от формирования костной ткани и поддержания клеточного гомеостаза до синтеза жизненно важных гормонов.

Биологическая роль отдельных галогенов

Фтор (F)

Основная биологическая роль фтора в организме человека связана с его участием в минерализации костей и, в особенности, зубов. Фтор поступает в организм преимущественно в виде фторид-иона ($F^-$). Он способен встраиваться в кристаллическую решетку гидроксиапатита — основного минерального компонента костной ткани и зубной эмали. При этом образуется фторапатит, который обладает значительно более высокой устойчивостью к действию кислот, продуцируемых бактериями в ротовой полости. Таким образом, фтор эффективно защищает зубы от кариеса.

Кроме того, фториды могут оказывать прямое ингибирующее действие на ферменты бактерий зубного налета, снижая их метаболическую активность и производство кислоты. Основными источниками фтора для человека являются питьевая вода (особенно фторированная), чай и морепродукты. Недостаток фтора повышает риск развития кариеса, в то время как его избыток может привести к флюорозу — заболеванию, проявляющемуся в виде пятен на эмали зубов и, в тяжелых случаях, поражению костной ткани (скелетный флюороз).

Ответ: Фтор в виде фторид-иона необходим для формирования прочной зубной эмали и костной ткани, предотвращая развитие кариеса.

Хлор (Cl)

Хлор в виде хлорид-аниона ($Cl^-$) является основным внеклеточным анионом в организме. Его роль многогранна и критически важна для поддержания гомеостаза:

• Водно-солевой баланс: Вместе с ионами натрия и калия, хлорид-ионы регулируют осмотическое давление в плазме крови, межклеточной жидкости и лимфе, обеспечивая правильное распределение воды в организме.
• Кислотно-основное равновесие: Хлорид-ионы участвуют в поддержании рН крови, являясь частью буферных систем.
• Пищеварение: Хлор необходим для синтеза соляной кислоты ($HCl$) в желудке. Соляная кислота создает кислую среду, необходимую для активации пищеварительного фермента пепсина, а также выполняет барьерную функцию, уничтожая большинство патогенных микроорганизмов, поступающих с пищей.
• Транспорт ионов: Хлоридные каналы в клеточных мембранах играют важную роль в передаче нервных импульсов и регуляции возбудимости клеток.

Основным источником хлора является поваренная соль (хлорид натрия, $NaCl$). Дефицит хлора встречается редко, но может возникнуть при сильной рвоте или диарее.

Ответ: Хлор в виде хлорид-иона играет ключевую роль в поддержании водно-солевого и кислотно-основного баланса, а также является незаменимым компонентом желудочного сока.

Бром (Br)

Долгое время считалось, что бром не выполняет существенных функций в организме человека. Однако недавние исследования показали, что бром является эссенциальным (жизненно необходимым) микроэлементом. Ионы брома ($Br^-$) выступают в качестве кофактора для фермента пероксидазина. Этот фермент катализирует образование сульфилиминовых связей в коллагене IV типа. Коллаген IV является структурной основой базальных мембран — тонких слоев, которые лежат в основе эпителиальных тканей и окружают многие клетки, играя фундаментальную роль в архитектуре и целостности всех тканей организма. Таким образом, бром необходим для правильного развития и поддержания структуры тканей. Источниками брома служат орехи, зерновые и морепродукты.

Ответ: Бром необходим как кофактор фермента, участвующего в сборке коллагена IV типа, что критически важно для формирования структуры всех тканей организма.

Иод (I)

Наиболее известная и жизненно важная функция иода — его участие в синтезе гормонов щитовидной железы: тироксина ($T_4$) и трийодтиронина ($T_3$). Эти гормоны регулируют практически все виды обмена веществ в организме: белковый, жировой, углеводный и энергетический. Они контролируют скорость основного обмена, влияют на рост, развитие и дифференцировку тканей, особенно центральной нервной системы.

Дефицит иода является серьезной проблемой для здоровья во многих регионах мира. Он приводит к развитию таких заболеваний, как:

• Эндемический зоб: компенсаторное увеличение щитовидной железы в ответ на нехватку иода.
• Гипотиреоз: снижение функции щитовидной железы, что проявляется в виде усталости, увеличения веса, снижения умственной и физической работоспособности.
• Кретинизм: тяжелая форма умственной отсталости и задержки физического развития у детей, вызванная недостатком иода у матери во время беременности.

Основными источниками иода являются морепродукты (морская рыба, водоросли), молочные продукты и иодированная соль.

Ответ: Иод является ключевым компонентом гормонов щитовидной железы, которые регулируют обмен веществ, рост и развитие организма, в особенности нервной системы.