У дома » Съвет » Функции на химичните елементи в човешкото тяло. Ролята на различни елементи, които изграждат клетката

Функции на химичните елементи в човешкото тяло. Ролята на различни елементи, които изграждат клетката

Повече, други - по-малко.

На атомно ниво няма разлики между органичния и неорганичния свят на живата природа: живите организми се състоят от същите атоми като телата на неживата природа. Съотношението на различните химични елементи в живите организми и в земната кора обаче варира значително. В допълнение, живите организми могат да се различават от околната среда по отношение на изотопния състав на химичните елементи.

Условно всички елементи на клетката могат да бъдат разделени на три групи.

макроелементи

Цинк- влиза в състава на ензимите, участващи в алкохолната ферментация, в състава на инсулина

Мед- е част от окислителните ензими, участващи в синтеза на цитохроми.

Селен- участва в регулаторните процеси на организма.

Ултрамикроелементи

Ултрамикроелементите съставляват по-малко от 0,0000001% в организмите на живите същества, включват злато, сребро има бактерициден ефект, инхибира реабсорбцията на вода в бъбречните тубули, засяга ензимите. Платината и цезият също се отнасят към ултрамикроелементите. Някои включват в тази група и селен, при недостига му се развива рак. Функциите на ултрамикроелементите все още са малко разбрани.

Молекулен състав на клетката

Вижте също

Сравнение на клетъчната структура на бактерии, растения и животни

Фондация Уикимедия. 2010 г.

Вижте какво е "Химическият състав на клетката" в други речници:

Общата структура на бактериалната клетка е показана на фигура 2. Вътрешната организация на бактериалната клетка е сложна. Всяка систематична група микроорганизми има свои специфични структурни особености. Клетъчна стена... Биологична енциклопедия

Особеността на вътреклетъчната структура на червените водорасли се състои както от характеристиките на обикновените клетъчни компоненти, така и от наличието на специфични вътреклетъчни включвания. Клетъчни мембрани. В клетъчните мембрани на червения ... ... Биологична енциклопедия

- (Argentum, argent, Silber), хим. Ag знак. С. принадлежи към броя на металите, познати на човека в древността. В природата се среща както в естествено състояние, така и под формата на съединения с други тела (със сяра, например Ag 2S ... ...

Този термин има други значения, вижте Клетка (значения). Човешки кръвни клетки (HEM) ... Уикипедия

Терминът биология е предложен от изключителния френски натуралист и еволюционист Жан Батист Ламарк през 1802 г., за да обозначи науката за живота като специален природен феномен. Днес биологията е комплекс от науки, които изучават ... ... Уикипедия

Биологичната роля на химичните елементи в живите организми

1. Макро и микроелементи в околната среда и човешкия организъм

Биологичната роля на химичните елементи в човешкото тяло е изключително разнообразна.

Основната функция на макронутриентите е изграждане на тъкани, поддържане на постоянно осмотично налягане, йонен и киселинно-алкален състав.

Микроелементите, като част от ензими, хормони, витамини, биологично активни вещества като комплексообразователи или активатори, участват в метаболизма, репродуктивните процеси, тъканното дишане и неутрализирането на токсични вещества. Микроелементите активно влияят върху процесите на хематопоеза, окисление - възстановяване, пропускливост на кръвоносните съдове и тъкани. Макро- и микроелементите - калций, фосфор, флуор, йод, алуминий, силиций определят формирането на костната и зъбната тъкан.

Има доказателства, че съдържанието на някои елементи в човешкото тяло се променя с възрастта. Така че съдържанието на кадмий в бъбреците и молибден в черния дроб се увеличава с напредване на възрастта. Максималното съдържание на цинк се наблюдава през пубертета, след това намалява и в напреднала възраст достига минимум. Съдържанието на други микроелементи, като ванадий и хром, също намалява с възрастта.

Установени са много заболявания, свързани с дефицит или прекомерно натрупване на различни микроелементи. Дефицитът на флуор причинява зъбен кариес, дефицитът на йод - ендемична гуша, излишъкът на молибден - ендемична подагра. Такива модели са свързани с факта, че в човешкото тяло се поддържа балансът на оптимални концентрации на биогенни елементи - химична хомеостаза. Нарушаването на този баланс поради липса или излишък на елемента може да доведе до различни заболявания.

Освен шестте основни макроелемента - органогени - въглерод, водород, азот, кислород, сяра и фосфор, които изграждат въглехидратите, мазнините, протеините и нуклеиновите киселини, за нормалното хранене на човека и животните са необходими и "неорганични" макроелементи - калций, хлор. , магнезий, калий, натрий - и микроелементи - мед, флуор, йод, желязо, молибден, цинк, а също така, вероятно (доказано за животни), селен, арсен, хром, никел, силиций, калай, ванадий.

Липсата на елементи като желязо, мед, флуор, цинк, йод, калций, фосфор, магнезий и някои други в диетата води до сериозни последици за човешкото здраве.

Трябва обаче да се помни, че не само дефицитът, но и излишъкът от биогенни елементи е вреден за тялото, тъй като това нарушава химическата хомеостаза. Например, при прием на излишък от манган с храната, нивото на медта в плазмата се повишава (синергизъм на Mn и Cu), а в бъбреците намалява (антагонизъм). Увеличаването на съдържанието на молибден в храната води до увеличаване на количеството мед в черния дроб. Излишъкът от цинк в храната причинява инхибиране на активността на желязосъдържащите ензими (антагонизъм на Zn и Fe).

Минералните компоненти, които са жизненоважни в незначителни количества, стават токсични при по-високи концентрации.

Редица елементи (сребро, живак, олово, кадмий и др.) се считат за токсични, тъй като навлизането им в тялото вече в следи води до тежки патологични явления. Химическият механизъм на токсичните ефекти на някои микроелементи ще бъде разгледан по-долу.

Биогенните елементи се използват широко в селското стопанство. Добавянето на малки количества микроелементи - бор, мед, манган, цинк, кобалт, молибден - в почвата значително увеличава добива на много култури. Оказва се, че микроелементите, повишавайки активността на ензимите в растенията, допринасят за синтеза на протеини, витамини, нуклеинови киселини, захари и нишесте. Някои от химичните елементи имат положителен ефект върху фотосинтезата, ускоряват растежа и развитието на растенията, узряването на семената. Микроелементите се добавят към храната на животните, за да се увеличи тяхната продуктивност.

Различни елементи и техните съединения се използват широко като лекарства.

По този начин изучаването на биологичната роля на химичните елементи, изясняването на връзката между обмена на тези елементи и други биологично активни вещества - ензими, хормони, витамини допринася за създаването на нови лекарства и разработването на оптимални режими на дозиране за двете терапевтични и профилактични цели.

Основата за изучаване на свойствата на елементите и по-специално тяхната биологична роля е периодичният закон на D.I. Менделеев. Физико-химичните свойства и следователно тяхната физиологична и патологична роля се определят от позицията на тези елементи в периодичната система на D.I. Менделеев.

Като правило, с увеличаване на заряда на ядрото на атомите, токсичността на елементите от тази група се увеличава и съдържанието им в тялото намалява. Намаляването на съдържанието очевидно се дължи на факта, че много елементи от дълги периоди се абсорбират слабо от живите организми поради големи атомни и йонни радиуси, висок ядрен заряд, сложност на електронните конфигурации и ниска разтворимост на съединенията. Тялото съдържа значителни количества леки елементи.

Макроелементите включват s-елементи от първи (водород), трети (натрий, магнезий) и четвърти (калий, калций) периоди, както и p-елементи от втори (въглерод, азот, кислород) и трети (фосфор, сяра, хлор) периоди. Всички те са жизненоважни. Повечето от останалите s- и p-елементи от първите три периода (Li, B, Al, F) са физиологично активни, s- и p-елементите с големи периоди (n> 4) рядко действат като незаменими. Изключение правят s-елементите - калий, калций, йод. Физиологично активни са някои s- и p-елементи от четвъртия и петия период - стронций, арсен, селен, бром.

Сред d-елементите са жизненоважни предимно елементите от четвъртия период: манган, желязо, цинк, мед, кобалт. Наскоро беше установено, че физиологичната роля на някои други d-елементи от този период също е несъмнена: титан, хром, ванадий.

d-елементите от петия и шестия период, с изключение на молибдена, не показват изразена положителна физиологична активност. Молибденът, от друга страна, е част от редица редокс ензими (например ксантин оксид, алдехид оксидаза) и играе важна роля в протичането на биохимичните процеси.

2. Общи аспекти на токсичността на тежките метали за живите организми

Цялостното изследване на проблемите, свързани с оценката на състоянието на природната среда, показва, че е много трудно да се направи ясна граница между природните и антропогенните фактори в променящите се екологични системи. Последните десетилетия ни убедиха в това. че въздействието на човека върху природата причинява не само преки, лесно разпознаваеми щети, но също така причинява редица нови, често скрити процеси, които трансформират или унищожават околната среда. Природните и антропогенните процеси в биосферата са в сложна връзка и взаимообусловеност. И така, ходът на химичните трансформации, водещи до образуването на токсични вещества, се влияе от климата, състоянието на почвената покривка, водата, въздуха, нивото на радиоактивност и др. В съвременните условия при изучаването на процесите на химическо замърсяване на екосистемите възниква проблемът за намиране на естествени, главно дължащи се на природни фактори, нива на съдържание на определени химични елементи или съединения. Решението на този проблем е възможно само въз основа на дългосрочни систематични наблюдения на състоянието на компонентите на биосферата, съдържанието на различни вещества в тях, тоест въз основа на мониторинг на околната среда.

Замърсяването на околната среда с тежки метали е пряко свързано с екологичния и аналитичен мониторинг на супертоксичните вещества, тъй като много от тях проявяват висока токсичност вече в следи от количества и могат да се концентрират в живите организми.

Основните източници на замърсяване на околната среда с тежки метали могат да бъдат разделени на естествени (естествени) и изкуствени (антропогенни). Естествените източници включват вулканични изригвания, прашни бури, горски и степни пожари, морски соли, повдигнати от вятъра, растителност и т.н. ниво на замърсяване. Основните и най-опасни източници на замърсяване на природата с тежки метали са антропогенните.

В процеса на изучаване на химията на металите и техните биохимични цикли в биосферата се разкрива двойната роля, която те играят във физиологията: от една страна, повечето метали са необходими за нормалното протичане на живота; от друга страна, при повишени концентрации те проявяват висока токсичност, т.е. оказват вредно въздействие върху състоянието и дейността на живите организми. Границата между необходимите и токсичните концентрации на елементите е много неясна, което затруднява надеждната оценка на въздействието им върху околната среда. Количеството, при което някои метали стават наистина опасни, зависи не само от степента на замърсяване на екосистемите от тях, но и от химичните характеристики на техния биохимичен цикъл. В табл. 1 показва серията от моларна токсичност на металите за различни видове живи организми.

Таблица 1. Представителна последователност на моларната токсичност на металите

Организми Серия токсичност Водорасли Hg>Cu>Cd>Fe>Cr>Zn>Co>MnFungiAg>Hg>Cu>Cd>Cr>Ni>Pb>Co>Zn>Fe >Zn > Pb> CdFishAg>Hg>Cu> Pb> Cd>Al> Zn> Ni> Cr>Co>Mn>>SrБозайнициAg, Hg, Cd> Cu, Pb, Sn, Be>> Mn, Zn, Ni, Fe , Cr >> Sr >Сs, Li, Al

За всеки вид организъм редът на металите в редовете на таблицата отляво надясно отразява увеличението на моларното количество на метала, необходимо за проява на токсичния ефект. Минималната моларна стойност се отнася за метала с най-висока токсичност.

В.В. Ковалски, въз основа на тяхното значение за живота, разделя химичните елементи на три групи:

Жизненоважни (незаменими) елементи, които се съдържат постоянно в тялото (влизат в състава на ензими, хормони и витамини): H, O, Ca, N, K, P, Na, S, Mg, Cl, C, I, Mn, Cu , Co, Fe, Mo, V. Недостигът им води до нарушаване на нормалния живот на хората и животните.

Таблица 2. Характеристики на някои металоензими - бионеорганични комплекси

Метален ензим Централен атом Лигандна среда Обект на концентрация Ензимно действие Карбоанхидраза Zn (II) Аминокиселинни остатъци Еритроцити Катализира обратима хидратация на въглероден диоксид: CO 2+H 2O↔N 2ТАКА 3↔N ++НСО 3Zn (II) карбоксипептидаза Аминокиселинни остатъци Панкреас, черен дроб, черва Катализира смилането на протеини, участва в хидролизата на пептидната връзка: R 1CO-NH-R 2+H 2O↔R 1-COOH+R 2NH 2Каталаза Fe (III) Аминокиселинни остатъци, хистидин, тирозин Кръв Катализира реакцията на разлагане на водороден пероксид: 2H 2ОТНОСНО 2= 2H 2О + О 2Fe(III) пероксидаза Протеини Тъкан, кръв Окисляване на субстрати (RH 2) водороден прекис: RH 2+ З 2О 2=R+2H 2Оксиредуктаза Cu (II) Аминокиселинни остатъци Сърце, черен дроб, бъбреци Катализира окислението с помощта на молекулярен кислород: 2H 2R+O 2= 2R + 2H 2O Пируват карбоксилаза Mn (II) Тъканни протеини Черен дроб, щитовидна жлеза Усилва действието на хормоните. Катализира процеса на карбоксилиране с пирогроздена киселина Алдехид оксидаза Mo (VI) Тъканни протеини Черен дроб Участва в окисляването на алдехидите Рибонуклеотид редуктаза Co (II) Тъканни протеини Черен дроб Участва в биосинтезата на рибонуклеинови киселини

примесни елементи, постоянно съдържащи се в тялото: Ga, Sb, Sr, Br, F, B, Be, Li, Si, An, Cs, Al, Ba, Ge, As, Rb, Pb, Ra, Bi, Cd, Cr, Ni, Ti, Ag, Th, Hg, U, Se. Тяхната биологична роля е малко разбрана или неизвестна.
примесни елементи, открити в тялото Sc, Tl, In, La, Pr, Sm, W, Re, Tb и др. Данните за количеството и биологичната роля не са ясни.
Таблицата показва характеристиките на редица металоензими, които включват такива жизненоважни метали като Zn, Fe, Cu, Mn, Mo.
В зависимост от поведението в живите системи металите могат да бъдат разделени на 5 вида:
- необходими елементи, липсата на които причинява функционални нарушения в организма;
- стимуланти (необходимите и ненужните метали на тялото могат да действат като стимуланти);
инертни елементи, които са безвредни при определени концентрации и нямат ефект върху тялото (например инертни метали, използвани като хирургически импланти):
Терапевтични средства, използвани в медицината;
токсични елементи, при високи концентрации водещи до необратими функционални нарушения, смърт на организма.
В зависимост от концентрацията и времето на контакт, металът може да действа според един от посочените видове.
Фигура 1 показва диаграма на зависимостта на състоянието на организма от концентрацията на метални йони. Плътната крива в диаграмата описва незабавния положителен отговор, оптималното ниво и прехода на положителния ефект към отрицателния след преминаване на стойностите на концентрация на желания елемент през максимума. При високи концентрации необходимият метал става токсичен.
Пунктираната крива показва биологичния отговор на метал, токсичен за тялото, без ефекта на основен или стимулиращ елемент. Тази крива идва с известно закъснение, което показва способността на живия организъм да „не реагира“ на малки количества токсично вещество (прагова концентрация).
От диаграмата следва, че необходимите елементи стават токсични в излишни количества. Организмът на животните и хората поддържа концентрацията на елементите в оптимални граници чрез комплекс от физиологични процеси, наречени хомеостаза. Концентрацията на всички, без изключение, необходими метали е под строг контрол на хомеостазата.

Фиг.1 Биологичен отговор в зависимост от концентрацията на метала. (Взаимното разположение на двете криви спрямо концентрационната скала е условно)
метална токсичност йонно отравяне
Особен интерес представлява съдържанието на химични елементи в човешкото тяло. Човешките органи по различен начин концентрират различни химични елементи в себе си, т.е. макро- и микроелементите са неравномерно разпределени между различните органи и тъкани. Повечето микроелементи (съдържанието в тялото е в рамките на 10 -3-10-5%) се натрупва в черния дроб, костната и мускулната тъкан. Тези тъкани са основното депо за много метали.
Елементите могат да проявяват специфичен афинитет към определени органи и да се съдържат в тях във високи концентрации. Известно е, че цинкът се концентрира в панкреаса, йодът в щитовидната жлеза, ванадият, заедно с алуминия и арсена, се натрупва в косата и ноктите, кадмият, живакът, молибденът - в бъбреците, калайът в чревните тъкани, стронцийът - в простатната жлеза, костната тъкан, мангана в хипофизната жлеза и др. В организма микроелементите могат да бъдат както в свързано състояние, така и под формата на свободни йонни форми. Установено е, че алуминият, медта и титанът в мозъчните тъкани са под формата на комплекси с протеини, докато манганът е в йонна форма.
В отговор на приема на излишни концентрации на елементи в тялото, живият организъм е в състояние да ограничи или дори да елиминира получения токсичен ефект поради наличието на определени механизми за детоксикация. Специфичните механизми на детоксикация по отношение на металните йони понастоящем не са добре разбрани. Много метали в тялото могат да бъдат превърнати в по-малко вредни форми по следните начини:
образуването на неразтворими комплекси в чревния тракт;
транспорт на метал с кръв до други тъкани, където може да бъде имобилизиран (като например Pb + 2 в костите);

- трансформация от черния дроб и бъбреците в по-малко токсична форма.

И така, в отговор на действието на токсични йони на олово, живак, кадмий и др., Човешкият черен дроб и бъбреците увеличават синтеза на металотиони - протеини с ниско молекулно тегло, в които приблизително 1/3 от аминокиселинните остатъци е цистеин . Високото съдържание и определеното разположение на сулфхидрилните SH-групи осигуряват възможност за силно свързване на метални йони.

Механизмите на металната токсичност като цяло са добре известни, но е много трудно да се намерят за всеки отделен метал. Един от тези механизми е концентрацията между основни и токсични метали за притежаване на места за свързване в протеините, тъй като металните йони стабилизират и активират много протеини, като са част от много ензимни системи. В допълнение, много протеинови макромолекули имат свободни сулфхидрилни групи, които могат да взаимодействат с токсични метални йони като кадмий, олово и живак, което води до токсични ефекти. Не е точно установено обаче кои макромолекули увреждат живия организъм в този случай. Проявата на токсичност на металните йони в различни органи и тъкани не винаги е свързана с нивото на тяхното натрупване - няма гаранция, че най-голямото увреждане възниква в тази част на тялото, където концентрацията на този метал е по-висока. Така оловните (II) йони, които са повече от 90% от общото количество в тялото, имобилизирани в костите, проявяват токсичност поради 10% разпределени в други тъкани на тялото. Имобилизирането на оловни йони в костите може да се разглежда като процес на детоксикация.

Токсичността на металния йон обикновено не е свързана с нуждата му от тялото. Обаче токсичността и необходимостта имат едно общо нещо: по правило съществува връзка между металните йони един от друг, както и между металните и неметалните йони, в общия принос за ефективността на тяхното действие. Например, кадмиевата токсичност е по-изразена в система с дефицит на цинк, докато оловната токсичност се влошава от дефицит на калций. По същия начин, адсорбцията на желязо от растителна храна се инхибира от комплексообразуващите лиганди, присъстващи в нея, а излишъкът от цинкови йони може да инхибира адсорбцията на мед и т.н.

Определянето на механизмите на токсичност на металните йони често се усложнява от съществуването на различни начини за тяхното проникване в живия организъм. Металите могат да бъдат погълнати с храна, вода, да се абсорбират през кожата, да проникнат чрез вдишване и т.н. Абсорбцията с прах е основният път на проникване при промишлени замърсявания. В резултат на вдишване повечето метали се утаяват в белите дробове и едва след това се разпространяват в други органи. Но най-често срещаният път за навлизане на токсични метали в тялото е поглъщането чрез храна и вода.

Библиографски списък

1. Карапетянц М.Х., Дракин С.И. Обща и неорганична химия. - М.: Химия, 1993. - 590 с.

Ахметов Н.С. Обща и неорганична химия. Учебник за средните училища. - М.: Висше. училище, 2001. - 679 с.

Дроздов Д.А., Зломанов В.П., Мазо Г.Н., Спиридонов Ф.М. Неорганична химия. В 3 тома. Т. Химия на непреходните елементи. / Ед. Ю.Д. Третякова - М.: Изд. "Академия", 2004, 368s.

5. Тамм И.Е., Третяков Ю.Д. Неорганична химия: В 3 тома, Т.1. Физико-химични основи на неорганичната химия. Учебник за студенти / Изд. Ю.Д. Третяков. - М.: Изд. "Академия", 2004 г., 240-те.

Коржуков Н.Г. Обща и неорганична химия. Proc. полза. / Под редакцията на V.I. Делян-М.: Изд. MISIS: INFRA-M, 2004, 512s.

Ершов Ю.А., Попков В.А., Берлянд А.С., Книжник А.З. Обща химия. Биофизична химия. Химия на биогенните елементи. Учебник за ВУЗ. / Ед. Ю.А. Ершов. 3-то изд., - М.: Интеграл-Прес, 2007. - 728 с.

Глинка Н.Л. Обща химия. Учебник за средните училища. Изд. 30-ти преработен./ Изд. ИИ Ермаков. - М.: Интеграл-Прес, 2007, - 728 с.

Черних, М.М. Овчаренко. Тежки метали и радионуклиди в биогеоцинозите. - М.: Агроконсулт, 2004.

Н.В. Гусаков. Химия на околната среда. - Ростов на Дон, Финикс, 2004 г.

Балецкая Л.Г. Неорганична химия. - Ростов на Дон, Финикс, 2005 г.

M. Henze, P. Armoes, J. Lakuriansen, E. Arvan. Почистване на канали. - М.: Мир, 2006.

Коровин Н.В. Обща химия. - М.: Висше. училище, 1998. - 558 с.

Петрова В.В. и др. Преглед на свойствата на химичните елементи и техните съединения. Учебник за курса Химия в микроелектрониката. - М.: Издателство на МИЕТ, 1993. - 108 с.

Kharin A.N., Kataeva N.A., Kharina L.T. Курс по химия. - М.: Висше. училище, 1983. - 511 с.

>> Химия: Химични елементи в клетките на живите организми

Повече от 70 елемента са открити в състава на веществата, които образуват клетките на всички живи организми (човек, животни, растения). Тези елементи обикновено се разделят на две групи: макроелементи и микроелементи.

Макронутриентите се намират в клетките в големи количества. На първо място, това са въглерод, кислород, азот и водород. Общо те съставляват почти 98% от общото съдържание на клетката. В допълнение към тези елементи макронутриентите включват също магнезий, калий, калций, натрий, фосфор, сяра и хлор. Общото им съдържание е 1,9%. Така делът на другите химични елементи е около 0,1%. Това са микронутриенти. Те включват желязо, цинк, манган, бор, мед, йод, кобалт, бром, флуор, алуминий и др.

В млякото на бозайниците са открити 23 микроелемента: литий, рубидий, мед, сребро, барий, стронций, титан, арсен, ванадий, хром, молибден, йод, флуор, манган, желязо, кобалт, никел и др.

В състава на кръвта на бозайниците влизат 24 микроелемента, а в състава на човешкия мозък – 18 микроелемента.

Както можете да видите, в клетката няма специални елементи, характерни само за живата природа, тоест на атомно ниво няма разлики между живата и неживата природа. Тези различия се срещат само на ниво сложни вещества - на молекулярно ниво. И така, наред с неорганичните вещества (вода и минерални соли), клетките на живите организми съдържат вещества, които са характерни само за тях - органични вещества (протеини, мазнини, въглехидрати, нуклеинови киселини, витамини, хормони и др.). Тези вещества са изградени главно от въглерод, водород, кислород и азот, т.е. от макроелементи. Микроелементите се съдържат в тези вещества в малки количества, но тяхната роля в нормалния живот на организмите е огромна. Например, съединения на бор, манган, цинк, кобалт драстично повишават добива на отделни селскостопански растения и повишават устойчивостта им към различни заболявания.

Човекът и животните получават необходимите за нормален живот микроелементи чрез растенията, с които се хранят. Ако в храната няма достатъчно манган, тогава е възможно забавяне на растежа, забавяне на началото на пубертета и метаболитни нарушения по време на формирането на скелета. Добавянето на части от милиграм манганови соли към ежедневната диета на животните елиминира тези заболявания.

Кобалтът е част от витамин В12, който е отговорен за работата на хемопоетичните органи. Липсата на кобалт в храната често причинява сериозно заболяване, което води до изчерпване на тялото и дори смърт.

Значението на микроелементите за хората беше разкрито за първи път при изследване на такова заболяване като ендемична гуша, причинено от липса на йод в храната и водата. Приемът на сол, съдържаща йод, води до възстановяване, а добавянето й към храната в малки количества предотвратява заболяването. За тази цел се използва йодирана трапезна сол, към която се добавя 0,001-0,01% калиев йодид.

Съставът на повечето биологични ензимни катализатори включва цинк, молибден и някои други метали. Тези елементи, съдържащи се в клетките на живите организми в много малки количества, осигуряват нормалното функциониране на най-фините биохимични механизми и са истински регулатори на жизнените процеси.

Много микроелементи се съдържат във витамините - органични вещества с различно химично естество, които влизат в тялото с храната в малки дози и оказват голямо влияние върху метаболизма и цялостната жизнена дейност на организма. По своето биологично действие те са близки до ензимите, но ензимите се образуват от клетките на тялото, а витамините обикновено идват от храната. Растенията служат като източници на витамини: цитрусови плодове, шипки, магданоз, лук, чесън и много други. Някои витамини – А, В1, В2, К – се получават синтетично. Витамините са получили името си от две думи: vita - живот и амин - съдържащ азот.

Микроелементите също са част от хормоните - биологично активни вещества, които регулират функционирането на органи и системи на човешки и животински органи. Носят името си от гръцката дума harmao - печеля. Хормоните се произвеждат от жлезите с вътрешна секреция и навлизат в кръвта, която ги разнася по цялото тяло. Някои хормони се получават синтетично.

1. Макроелементи и микроелементи.

2. Ролята на микроелементите в живота на растенията, животните и човека.

3. Органични вещества: протеини, мазнини, въглехидрати.

4. Ензими.

5. Витамини.

6. Хормони.

На какво ниво на формите на съществуване на химичния елемент започва разликата между живата и неживата природа?

Защо отделните макронутриенти се наричат още биогенни? Избройте ги.

Съдържание на урока резюме на урокаопорна рамка презентация на уроци ускорителни методи интерактивни технологии Практикувайте задачи и упражнения самопроверка работилници, обучения, казуси, куестове домашни дискусионни въпроси риторични въпроси от студенти Илюстрации аудио, видео клипове и мултимедияснимки, картинки графики, таблици, схеми хумор, анекдоти, вицове, комикси притчи, поговорки, кръстословици, цитати Добавки резюметастатии чипове за любознателни измамни листове учебници основни и допълнителни речник на термините други Подобряване на учебниците и уроцитекоригиране на грешки в учебникаактуализиране на фрагмент в учебника елементи на иновация в урока замяна на остарели знания с нови Само за учители перфектни уроцикалендарен план за годината методически препоръки на дискусионната програма Интегрирани уроци

клетка

От гледна точка на концепцията за живите системи според А.Ленингер.

Живата клетка е изотермична система от органични молекули, способни да се саморегулират и самовъзпроизвеждат, извличайки енергия и ресурси от околната среда.

В клетката протичат голям брой последователни реакции, чиято скорост се регулира от самата клетка.

Клетката се поддържа в стационарно динамично състояние, далеч от равновесие с околната среда.

Клетките работят на принципа на минимална консумация на компоненти и процеси.

Че. клетката е елементарна жива отворена система, способна на независимо съществуване, възпроизвеждане и развитие. Тя е елементарна структурна и функционална единица на всички живи организми.

Химическият състав на клетките.

От 110-те елемента на периодичната система на Менделеев е установено, че 86 постоянно присъстват в човешкото тяло. 25 от тях са необходими за нормален живот, като 18 от тях са абсолютно необходими, а 7 са полезни. В съответствие с процентното съдържание в клетката химичните елементи се разделят на три групи:

Макронутриенти Основните елементи (органогени) са водород, въглерод, кислород, азот. Тяхната концентрация: 98 - 99,9%. Те са универсални компоненти на органичните съединения на клетката.

Микроелементи - натрий, магнезий, фосфор, сяра, хлор, калий, калций, желязо. Тяхната концентрация е 0,1%.

Ултрамикроелементи - бор, силиций, ванадий, манган, кобалт, мед, цинк, молибден, селен, йод, бром, флуор. Влияят на метаболизма. Липсата им е причина за заболявания (цинк - захарен диабет, йод - ендемична гуша, желязо - пернициозна анемия и др.).

Съвременната медицина знае фактите за отрицателното взаимодействие на витамини и минерали:

Цинкът намалява усвояването на медта и се конкурира за усвояване с желязото и калция; (а недостигът на цинк причинява отслабване на имунната система, редица патологични състояния от жлезите с вътрешна секреция).

Калцият и желязото намаляват усвояването на мангана;

Витамин Е не се комбинира добре с желязото, а витамин С не се комбинира добре с витамините от група В.

Положително взаимодействие:

Витамин Е и селенът, както и калцият и витамин К действат синергично;

Витамин D е от съществено значение за усвояването на калций;

Медта подпомага усвояването и повишава ефективността на използване на желязото в организма.

неорганични компоненти на клетката.

вода- най-важният компонент на клетката, универсалната дисперсионна среда на живата материя. Активните клетки на земните организми се състоят от 60 - 95% вода. В почиващите клетки и тъкани (семена, спори) водата е 10-20%. Водата в клетката е в две форми – свободна и свързана с клетъчните колоиди. Свободната вода е разтворител и дисперсионна среда на колоидната система на протоплазмата. Нейните 95%. Свързаната вода (4-5%) от цялата клетъчна вода образува крехки водородни и хидроксилни връзки с протеините.

Свойства на водата:

Водата е естествен разтворител на минерални йони и други вещества.

Водата е дисперсната фаза на колоидната система на протоплазмата.

Водата е среда за реакциите на клетъчния метаболизъм, т.к. физиологичните процеси протичат в изключително водна среда. Осигурява реакции на хидролиза, хидратация, подуване.

Участва в много ензимни реакции на клетката и се образува в процеса на метаболизма.

Водата е източникът на водородни йони по време на фотосинтезата в растенията.

Биологична стойност на водата:

Повечето биохимични реакции протичат само във воден разтвор; много вещества влизат и излизат от клетките в разтворена форма. Това характеризира транспортната функция на водата.

Водата осигурява реакции на хидролиза - разграждането на протеини, мазнини, въглехидрати под действието на водата.

Поради високата топлина на изпарение тялото се охлажда. Например изпотяването при хората или транспирацията при растенията.

Високият топлинен капацитет и топлопроводимост на водата допринася за равномерното разпределение на топлината в клетката.

Благодарение на силите на адхезия (вода - почва) и кохезия (вода - вода), водата има свойството капилярност.

Несвиваемостта на водата определя напрегнатото състояние на клетъчните стени (тургор), хидростатичния скелет при кръглите червеи.

1. Дайте определения на понятията.
елемент- набор от атоми с еднакъв ядрен заряд и брой протони, съвпадащи с поредния (атомен) номер в периодичната система.
елемент за проследяване - елемент, който е в тялото в много ниски концентрации.
макроелемент - елемент, който е в тялото във високи концентрации.
Биоелемент- химичен елемент, участващ в живота на клетката, формира основата на биомолекулите.
Елементен състав на клетката - процентното съдържание на химичните елементи в клетката.

2. Кое е едно от доказателствата за общността на живата и неживата природа?
Единството на химичния състав. Няма елементи, характерни само за неживата природа.

3. Попълнете таблицата.

ЕЛЕМЕНТЕН СЪСТАВ НА КЛЕТКАТА

4. Дайте примери за органични вещества, чиито молекули се състоят от три, четири и пет макронутриента.
3 елемента: въглехидрати и липиди.
4 елемента: протеини.
5 елемента: нуклеинови киселини, протеини.

5. Попълнете таблицата.

БИОЛОГИЧНА РОЛЯ НА ЕЛЕМЕНТИТЕ

6. Проучете в § 2.2 раздела "Ролята на външните фактори при формирането на химичния състав на дивата природа" и отговорете на въпроса: "Какви са биохимичните ендемии и какви са причините за техния произход?"
Биохимичните ендемии са заболявания на растенията, животните и хората, причинени от остър дефицит или излишък на който и да е елемент в определена област.

7. Какви заболявания познавате, свързани с дефицит на микроелементи?
Липса на йод - ендемична гуша. Намален синтез на тироксин и последващ растеж на щитовидната тъкан.
Дефицитът на желязо е желязодефицитна анемия.

8. Припомнете си на какво основание химичните елементи се делят на макро-, микро- и ултрамикроелементи. Предложете своя алтернативна класификация на химичните елементи (например според функциите в жива клетка).
Микро-, макро- и ултрамикроелементите се делят според процентното им съдържание в клетката. В допълнение, елементите могат да бъдат класифицирани според функциите, които регулират дейността на определени системи от органи: нервна, мускулна, кръвоносна и сърдечно-съдова, храносмилателна и др.

9. Изберете верния отговор.
Тест 1
Кои химични елементи образуват по-голямата част от органичните вещества?
2) C, O, H, N;

Тест 2
Не се отнася за макронутриенти:
4) манган.

Тест 3
Живите организми се нуждаят от азот, тъй като той служи за:
1) неразделна част от протеини и нуклеинови киселини; 10. Определете знака, чрез който всички изброени по-долу елементи, с изключение на един, се комбинират в една група. Наблегнете на този "допълнителен" елемент.
Кислород, водород, сяра, желязо, въглерод, фосфор, азот. Съдържа само ДНК. Всички останали са бели.

11. Обяснете произхода и общото значение на думата (термин), въз основа на значението на корените, които го съставят.

12. Изберете термин и обяснете как съвременното му значение съответства на първоначалното значение на неговите корени.
Избран термин- органоген.
кореспонденция:терминът по принцип отговаря на първоначалното си значение, но днес има по-точна дефиниция. Преди това значението беше такова, че елементите участват само в изграждането на тъканите и клетките на органите. Сега е установено, че биологично важните елементи не само образуват химически молекули в клетките и т.н., но и регулират всички процеси в клетките, тъканите и органите. Те са част от хормони, витамини, ензими и други биомолекули.

13. Формулирайте и запишете основните идеи на § 2.2.
Елементният състав на клетката е процентното съдържание на химични елементи в клетката. Клетъчните елементи обикновено се класифицират в зависимост от техния процент на микро-, макро- и ултрамикроелементи. Тези елементи, които участват в живота на клетката, които формират основата на биомолекулите, се наричат биоелементи.
Макронутриентите включват: C N H O. Те са основните компоненти на всички органични съединения в клетката. В допълнение, P S K Ca Na Fe Cl Mg - са част от всички най-важни биомолекули. Без тях функционирането на тялото е невъзможно. Липсата им води до смърт.
Микроелементи: Al Cu Mn Zn Mo Co Ni I Se Br F B и др. Те също са необходими за нормалното функциониране на тялото, но не толкова критични. Недостигът им причинява заболяване. Те са част от биологично активни съединения, които влияят на метаболизма.
Има ултрамикроелементи: Au Ag Be и др. Физиологичната роля не е окончателно установена. Но те са важни за клетката.
Съществува понятието "биохимична ендемия" - заболявания на растенията, животните и хората, причинени от остър дефицит или излишък на който и да е елемент в определена област. Например ендемична гуша (липса на йод).
При липса на елемент поради диета може да възникне и заболяване или неразположения. Например, дефицитът на желязо причинява анемия. При липса на калций - чести фрактури, загуба на коса, зъби, болки в мускулите.