10 класс Биологические системы и их свойства § 4. Биологические системы и их свойства

ГДЗ по биологии, 10 класс, Пасечник, номер 4.9: Биологические системы и их свойства

Биология — Пасечник В.В., Каменский А.А., Рубцов А.М. и др.; Под редакцией Пасечника В.В.

Светлана Крылова, методист по биологии Шпаргача обновлено 11 сентября 2026

← 4.8 4.10 →

Условие

Найти в таблице Д. И. Менделеева микро- и макроэлементы. Назвать элементы со строением, сходным с углеродом, и обсудить возможность их замены в структуре органических веществ.

Номер как в учебнике. Условие — полный пересказ редакции: те же пункты, числа и факты, не цитата из книги.

Пошаговое решение

Для выполнения задания необходимо обратиться к периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева и вспомнить классификацию элементов по их содержанию в живых организмах.

Шаг 1. Классификация элементов: макро- и микроэлементы

В биологии химические элементы делят на группы в зависимости от их массовой доли в клетке:

Макроэлементы — составляют более 0,01массового процента клетки. К ним относятся: C (углерод), H (водород), O (кислород), N (азот), P (фосфор), S (сера), а также металлы: K (калий), Na (натрий), Ca (кальций), Mg (магний), Fe (железо), Cl (хлор).
Микроэлементы — содержатся в клетках в количествах менее 0,01массового процента, но жизненно необходимы. Примеры: Cu (медь), Zn (цинк), Co (кобальт), Mn (марганец), Mo (молибден), I (йод), F (фтор), Se (селен), B (бор), Si (кремний).

Нахождение этих элементов в таблице Менделеева требует знания их символов и порядковых номеров. Например, углерод (C) находится во втором периоде, IV группе; железо (Fe) — в четвертом периоде, VIII группе.

Шаг 2. Элементы со сходным строением с углеродом

Химические свойства элементов определяются строением их электронных оболочек, особенно внешним уровнем. Углерод (C, порядковый номер 6) имеет электронную конфигурацию внешнего уровня 2s²2p², то есть 4 электрона на внешнем уровне. Он относится к IV группе главной подгруппы .

Элементами со сходным строением внешнего электронного слоя являются другие представители этой же группы:

Кремний (Si) : внешний уровень 3s²3p² (4 электрона).
Германий (Ge) : внешний уровень 4s²4p² (4 электрона).
Олово (Sn) и Свинец (Pb) : также имеют 4 валентных электрона.

Именно кремний чаще всего рассматривается как элемент, структурно наиболее близкий к углероду среди стабильных элементов, встречающихся в природе в значимых количествах.

Шаг 3. Обсуждение возможности замены углерода в органических веществах

Несмотря на сходство в числе валентных электронов, полная замена углерода на кремний в структуре земной жизни невозможна по ряду причин:

Прочность связей: Связи C-C и C-H значительно прочнее, чем аналогичные связи Si-Si и Si-H. Это позволяет углероду образовывать длинные устойчивые цепи и сложные циклические структуры, необходимые для полимеров (ДНК, белков).
Образование двойных связей: Углерод легко образует двойные и тройные связи (C=C, C≡C), что критически важно для многих биохимических реакций и структуры молекул. Кремний делает это крайне неохотно из-за большего размера атома и плохого перекрывания орбиталей.
Растворимость соединений: Оксид углерода (CO₂) является газом и хорошо растворяется в воде, участвуя в фотосинтезе и дыхании. Оксид кремния (SiO₂) — твердое вещество (песок, кварц), нерастворимое в воде, что затрудняет его транспорт внутри организма.
Размер атома: Атом кремния больше атома углерода, что приводит к меньшему углу между связями и меньшей гибкости молекулярных цепей.

Таким образом, хотя теоретически возможна «кремниевая жизнь» в экстремальных условиях (например, при высоких температурах или в среде жидкого аммиака), для земных условий углерод является уникальным элементом, оптимальным для построения сложных органических молекул.

Ответ

а) Макроэлементы: C, H, O, N, P, S, K, Na, Ca, Mg, Fe, Cl.

б) Микроэлементы: Cu, Zn, Co, Mn, Mo, I, F, Se, B, Si.

в) Элементы со сходным строением с углеродом (IV группа): кремний (Si), германий (Ge).

г) Замена углерода на кремний в земных условиях невозможна из-за меньшей прочности связей Si-Si, отсутствия способности эффективно образовывать двойные связи и insolubility оксида кремния.

Решение опирается на стандартную школьную программу по биологии и химии. В шаге 1 даны основные списки элементов. В шаге 2 объясняется принцип сходства свойств элементов одной группы. В шаге 3 приводятся ключевые физико-химические причины, почему углерод незаменим для жизни на Земле.

Как решение?

Двойная оценка: понятность и подробность. Можно выбрать одно или оба.

Подробность

У вас другое условие?

Загрузите фото — учтём ваши числа и редакцию.

Решить по фото

Частые вопросы

Это точный номер 4.9 из моего учебника?

Номер совпадает с учебником «Биология», Пасечник В.В., Каменский А.А., Рубцов А.М. и др.; Под редакцией Пасечника В.В.. Формулировка — пересказ редакции, не дословная цитата. Если в вашей редакции другие числа — загрузите фото.

Какой ответ в задании 4.9?

Краткий ответ: а) Макроэлементы: C, H, O, N, P, S, K, Na, Ca, Mg, Fe, Cl. б) Микроэлементы: Cu, Zn, Co, Mn, Mo, I, F, Se, B, Si. в) Элементы со сходным строением с углеродом (IV группа): кремний (Si), германий (Ge). г) Замена углерода на кремний в земных условиях невозможна из-за меньшей прочности связей Si-Si, отсутствия способности эффективно образовывать двойные связи и insolubility оксида кремния.

Как пользоваться этим разбором?

Сначала прочитайте условие и чертёж, затем шаги решения по порядку и сверьте свой ход с кратким ответом внизу.

Какой учебник имеется в виду?

«Биология», Пасечник В.В., Каменский А.А., Рубцов А.М. и др.; Под редакцией Пасечника В.В.. Проверьте часть, год и автора на обложке. Тема в учебнике: § 4. Биологические системы и их свойства.

Можно ли списать ответ без решения?

Лучше сначала решить самостоятельно, а разбор использовать для проверки хода и поиска ошибки.