مواد معدنی در بدن انسان. سیستم دفعی

اولین مواد شیمیاییدر پایان قرن نهم توسط محقق عرب ابوبکر رازی طبقه بندی شده است. بر اساس منشأ مواد، آنها را به سه گروه تقسیم کرد. در گروه اول به مواد معدنی، در گروه دوم به مواد گیاهی و در گروه سوم به مواد حیوانی جایگاهی اختصاص داد.

این طبقه بندی قرار بود تقریباً یک هزار سال ادامه یابد. فقط در قرن 19 دو گروه از آن تشکیل شد - مواد آلی و معدنی. مواد شیمیایی هر دو نوع به لطف نود عنصر موجود در جدول D.I. مندلیف ساخته شده اند.

گروهی از مواد معدنی

در میان ترکیبات معدنیتمایز بین مواد ساده و پیچیده گروه مواد سادهفلزات، غیر فلزات و گازهای نجیب را ترکیب می کند. مواد پیچیدهتوسط اکسیدها، هیدروکسیدها، اسیدها و نمک ها نشان داده می شود. تمام مواد معدنی را می توان از هر عنصر شیمیایی ساخت.

گروهی از مواد آلی

ترکیب همه ترکیبات آلی لزوماً شامل کربن و هیدروژن است (این تفاوت اساسی آنها با مواد معدنی). مواد تشکیل شده توسط C و H هیدروکربن نامیده می شوند - ساده ترین ترکیبات آلی. مشتقات هیدروکربنی حاوی نیتروژن و اکسیژن هستند. آنها به نوبه خود به ترکیبات حاوی اکسیژن و نیتروژن طبقه بندی می شوند.

گروه مواد حاوی اکسیژن توسط الکل ها و اترها، آلدهیدها و کتون ها نشان داده می شود. اسیدهای کربوکسیلیک، چربی ها، موم ها و کربوهیدرات ها. ترکیبات حاوی نیتروژن شامل آمین ها، اسیدهای آمینه، ترکیبات نیترو و پروتئین ها هستند. برای مواد هتروسیکلیک، موقعیت دوگانه است - آنها، بسته به ساختار آنها، می توانند به هر دو نوع هیدروکربن تعلق داشته باشند.

مواد شیمیایی سلولی

وجود سلول ها در صورتی امکان پذیر است که حاوی مواد آلی و معدنی باشند. آنها در صورت کمبود آب و املاح معدنی می میرند. سلول ها در صورت کمبود شدید اسیدهای نوکلئیک، چربی ها، کربوهیدرات ها و پروتئین ها می میرند.

آنها قادر به زندگی عادی هستند اگر حاوی چندین هزار ترکیب با طبیعت آلی و معدنی باشند که قادر به ورود به واکنش های شیمیایی مختلف هستند. فرآیندهای بیوشیمیایی که در سلول اتفاق می افتد اساس فعالیت حیاتی، رشد و عملکرد طبیعی آن است.

عناصر شیمیایی که سلول را اشباع می کنند

سلول های سیستم های زنده حاوی گروه هایی از عناصر شیمیایی هستند. آنها با عناصر ماکرو، میکرو و فوق میکرو غنی شده اند.

عناصر ماکرو در درجه اول توسط کربن، هیدروژن، اکسیژن و نیتروژن نشان داده می شوند. این مواد معدنی سلول تقریباً تمام آن را تشکیل می دهند ترکیبات آلی. آنها همچنین شامل عناصر حیاتی هستند. یک سلول بدون کلسیم، فسفر، گوگرد، پتاسیم، کلر، سدیم، منیزیم و آهن قادر به زندگی و رشد نیست.
گروه ریز عناصر را روی، کروم، کبالت و مس تشکیل می دهند.
اولترامیکرو عناصر گروه دیگری هستند که نشان دهنده مهم ترین مواد معدنی سلول هستند. این گروه از طلا و نقره تشکیل شده است که دارای اثر ضد باکتری هستند و جیوه که مانع از جذب مجدد آبی می شود که لوله های کلیه را پر می کند و بر آنزیم ها تأثیر می گذارد. همچنین شامل پلاتین و سزیم است. سلنیوم نقش خاصی در آن دارد که کمبود آن منجر به انواع سرطان می شود.

آب در سلول

اهمیت آب، ماده رایج روی زمین برای حیات سلولی، غیرقابل انکار است. بسیاری از مواد آلی و معدنی در آن حل می شوند. آب یک محیط حاصلخیز است که در آن تعداد باورنکردنی واکنش های شیمیایی رخ می دهد. قادر به حل کردن پوسیدگی و محصولات متابولیک است. به لطف آن، مواد زائد و سموم از سلول خارج می شوند.

این مایع رسانایی حرارتی بالایی دارد. این اجازه می دهد تا گرما به طور یکنواخت در سراسر بافت های بدن پخش شود. ظرفیت گرمایی قابل توجهی دارد (قابلیت جذب گرما زمانی که دمای خود حداقل تغییر کند). این توانایی از ایجاد تغییرات دمایی ناگهانی در سلول جلوگیری می کند.

آب کشش سطحی فوق العاده بالایی دارد. به لطف آن، مواد معدنی محلول، مانند مواد آلی، به راحتی در بافت ها حرکت می کنند. بسیاری از موجودات کوچک با استفاده از خاصیت کشش سطحی، روی سطح آب می مانند و آزادانه در طول آن می لغزند.

تورگ سلول های گیاهی به آب بستگی دارد. در گونه های خاصی از حیوانات، این آب است که با عملکرد حمایتی مقابله می کند و نه هیچ ماده معدنی دیگری. زیست شناسی حیواناتی را با اسکلت هیدرواستاتیک شناسایی و مطالعه کرده است. این شامل نمایندگان خارپوستان، گرد و آنلیدها، چتر دریایی و شقایق های دریایی است.

اشباع سلول ها با آب

سلول های کاری به میزان 80 درصد از حجم کل خود با آب پر می شوند. مایع در آنها به صورت آزاد و بسته وجود دارد. مولکول های پروتئین محکم به آب متصل می شوند. آنها که توسط یک پوسته آب احاطه شده اند، از یکدیگر جدا شده اند.

مولکول های آب قطبی هستند. تشکیل می دهند پیوند های هیدروژنی. به لطف پل های هیدروژنی، آب رسانایی حرارتی بالایی دارد. آب محدود به سلول ها اجازه می دهد تا در برابر دمای سرد مقاومت کنند. آب رایگان 95 درصد است. باعث انحلال مواد درگیر در متابولیسم سلولی می شود.

سلول های بسیار فعال در بافت مغز حاوی 85 درصد آب هستند. سلول های عضلانی 70 درصد از آب اشباع شده اند. سلول های کمتر فعال که بافت چربی را تشکیل می دهند به 40 درصد آب نیاز دارند. این نه تنها مواد شیمیایی معدنی را در سلول های زنده حل می کند، بلکه یک شرکت کننده کلیدی در هیدرولیز ترکیبات آلی است. تحت تأثیر آن، مواد آلی، تجزیه شده، به مواد میانی و نهایی تبدیل می شوند.

اهمیت نمک های معدنی برای سلول

نمک های معدنی در سلول ها توسط کاتیون های پتاسیم، سدیم، کلسیم، منیزیم و آنیون های HPO 4 2-، H 2 PO 4 -، Cl -، HCO 3 - نشان داده می شوند. نسبت صحیح آنیون ها و کاتیون ها اسیدیته لازم برای زندگی سلولی را ایجاد می کند. بسیاری از سلول ها یک محیط کمی قلیایی دارند که تقریباً بدون تغییر باقی می ماند و عملکرد پایدار آنها را تضمین می کند.

غلظت کاتیون ها و آنیون ها در سلول ها با نسبت آنها در فضای بین سلولی متفاوت است. دلیل این امر تنظیم فعال با هدف حمل و نقل است ترکیبات شیمیایی. این سیر فرآیندها ثبات را تعیین می کند ترکیبات شیمیاییدر سلول های زنده پس از مرگ سلولی، غلظت ترکیبات شیمیایی در فضای بین سلولی و سیتوپلاسم به تعادل می رسد.

مواد معدنی در سازمان شیمیایی سلول

ترکیب شیمیایی سلول های زنده حاوی هیچ عنصر خاصی نیست که مختص آنها باشد. این یکپارچگی ترکیبات شیمیایی اجسام زنده و غیر زنده را تعیین می کند. مواد معدنی در ترکیب سلول نقش بسیار زیادی دارند.

گوگرد و نیتروژن به تشکیل پروتئین ها کمک می کند. فسفر در سنتز DNA و RNA نقش دارد. منیزیم جزء مهم آنزیم ها و مولکول های کلروفیل است. مس برای آنزیم های اکسیداتیو ضروری است. آهن مرکز مولکول هموگلوبین است، روی بخشی از هورمون های تولید شده توسط پانکراس است.

اهمیت ترکیبات معدنی برای سلول ها

ترکیبات نیتروژن پروتئین ها، اسیدهای آمینه، DNA، RNA و ATP را تبدیل می کنند. در سلول های گیاهی، یون های آمونیوم و نیترات ها در طی واکنش های ردوکس به NH 2 تبدیل می شوند و در سنتز اسیدهای آمینه نقش دارند. موجودات زنده از اسیدهای آمینه برای تشکیل پروتئین های مورد نیاز خود برای ساختن بدن خود استفاده می کنند. پس از مرگ موجودات، پروتئین ها وارد چرخه مواد می شوند و در طی تجزیه آنها، نیتروژن به صورت آزاد آزاد می شود.

مواد معدنی حاوی پتاسیم نقش "پمپ" را بازی می کنند. به لطف "پمپ پتاسیم"، موادی که آنها نیاز فوری دارند از طریق غشاء به داخل سلول ها نفوذ می کنند. ترکیبات پتاسیم منجر به فعال شدن فعالیت سلولی می شود که به لطف آن تحریکات و تکانه ها انجام می شود. غلظت یون های پتاسیم در سلول ها بر خلاف محیط بسیار زیاد است. پس از مرگ موجودات زنده، یون های پتاسیم به راحتی وارد محیط طبیعی می شوند.

مواد حاوی فسفر به شکل گیری ساختارها و بافت های غشایی کمک می کنند. در حضور آنها، آنزیم ها و اسیدهای نوکلئیک تشکیل می شوند. لایه های مختلف خاک به درجات مختلف با نمک های فسفر اشباع شده اند. ترشحات ریشه گیاهان، با حل کردن فسفات، آنها را جذب می کند. پس از مرگ ارگانیسم ها، فسفات های باقی مانده دچار کانی سازی شده و به نمک تبدیل می شوند.

مواد معدنی حاوی کلسیم به تشکیل مواد بین سلولی و کریستال ها در سلول های گیاهی کمک می کنند. کلسیم از آنها به خون نفوذ می کند و روند لخته شدن خون را تنظیم می کند. به لطف آن، استخوان ها، صدف ها، اسکلت های آهکی و پولیپ های مرجانی در موجودات زنده تشکیل می شوند. سلول ها حاوی یون های کلسیم و کریستال های نمک های آن هستند.

معرفی

من به اندازه کافی انتخاب کردم موضوع دشواراز آنجایی که علوم بسیاری را با هم ترکیب می کند که مطالعه آنها در جهان بسیار مهم است: زیست شناسی، بوم شناسی، شیمی و غیره. موضوع من در دروس شیمی و زیست شناسی مدرسه قابل توجه است. انسان یک موجود زنده بسیار پیچیده است، اما مطالعه او برای من بسیار جالب به نظر می رسید. من معتقدم که هر فردی باید بداند که از چه چیزی تشکیل شده است.

هدف: بیشتر بدانید عناصر شیمیاییاجزای تشکیل دهنده انسان و تعامل آنها در بدن.

برای موفقیت هدف مشخص شدهموارد زیر عرضه شد وظایف:

1) ترکیب عنصری موجودات زنده را مطالعه کنید.
2) گروه های اصلی عناصر شیمیایی را شناسایی کنید: عناصر میکرو و کلان.
3) تعیین کنید کدام عناصر شیمیایی مسئول رشد، عملکرد عضلانی هستند، سیستم عصبیو غیره.؛
4) رفتار آزمایشات آزمایشگاهیوجود کربن، نیتروژن و آهن در بدن انسان را تایید می کند.

روش ها و تکنیک ها:تحلیل ادبیات علمی، تحلیل مقایسه ای، سنتز، طبقه بندی و تعمیم مواد انتخاب شده. روش مشاهده، آزمایش (فیزیکی و شیمیایی).

عناصر شیمیایی در بدن انسان

همه موجودات زنده روی زمین، از جمله انسان، در تماس نزدیک با آنها هستند محیط. محصولات غذاییو آب آشامیدنیورود تقریباً تمام عناصر شیمیایی به بدن را تقویت می کند. آنها هر روز وارد بدن شده و از بدن خارج می شوند. تجزیه و تحلیل نشان داده است که تعداد عناصر شیمیایی فردی و نسبت آنها در بدن سالم است مردم مختلفتقریبا همینطور

بسیاری از دانشمندان بر این باورند که نه تنها همه عناصر شیمیایی در یک موجود زنده وجود دارند، بلکه هر یک از آنها عملکرد بیولوژیکی خاصی را انجام می دهند. نقش حدود 30 عنصر شیمیایی به طور قابل اعتماد ثابت شده است، بدون آنها بدن انسان نمی تواند به طور معمول وجود داشته باشد. این عناصر حیاتی نامیده می شوند. بدن انسان از 60 درصد آب، 34 درصد مواد آلی و 6 درصد مواد معدنی تشکیل شده است.

بدن یک فرد با وزن 70 کیلوگرم شامل موارد زیر است:

کربن - 12.6 کیلوگرم کلر - 200 گرم

اکسیژن-45.5 کیلوگرم فسفر-0.7 کیلوگرم

هیدروژن-7 کیلوگرم گوگرد-175 گرم

نیتروژن-2.1 کیلوگرم آهن-5 گرم

کلسیم - 1.4 کیلوگرم فلوئور - 100 گرم

سدیم - 150 گرم سیلیکون - 3 گرم

پتاسیم - 100 گرم ید - 0.1 گرم

منیزیم - 200 گرم آرسنیک - 0.0005 گرم

4 ستون زندگی

کربن، اکسیژن، نیتروژن و هیدروژن چهار عنصر شیمیایی هستند که شیمیدانان آنها را "نهنگ های شیمی" می نامند و در عین حال عناصر اساسی زندگی هستند. نه تنها پروتئین های زنده، بلکه تمام طبیعت اطراف ما و درون ما از مولکول های این چهار عنصر ساخته شده اند.

کربن در انزوا یک سنگ مرده است. نیتروژن مانند اکسیژن یک گاز آزاد است. نیتروژن به هیچ چیز محدود نمی شود. ترکیب هیدروژن با اکسیژن آب را تشکیل می دهد و با هم کیهان را می سازند.

در ترکیبات ساده آنها آب روی زمین، ابرها در جو و هوا هستند. در ترکیبات پیچیده تر، اینها کربوهیدرات ها، نمک ها، اسیدها، قلیاها، الکل ها، قندها، چربی ها و پروتئین ها هستند. با پیچیده تر شدن، آنها به بالاترین مرحله توسعه می رسند - آنها زندگی می آفرینند.

کربن -اساس زندگی

همه مواد آلی که موجودات زنده از آنها ساخته شده اند با مواد معدنی تفاوت دارند زیرا بر اساس عنصر شیمیایی کربن هستند. مواد آلی حاوی عناصر دیگری نیز هستند: هیدروژن، اکسیژن، نیتروژن، گوگرد و فسفر. اما همه آنها در اطراف کربن، که عنصر مرکزی اصلی است، جمع می شوند.

آکادمیک فرسمن آن را اساس زندگی نامید، زیرا بدون کربن زندگی غیرممکن است. هیچ عنصر شیمیایی دیگری با خواص منحصر به فرد کربن وجود ندارد.

با این حال، این بدان معنا نیست که کربن بخش عمده ای از مواد زنده را تشکیل می دهد. در هر موجودی فقط 10 درصد کربن، 80 درصد آب وجود دارد و ده درصد باقیمانده از عناصر شیمیایی دیگری است که بدن را تشکیل می دهند.

یکی از ویژگی های کربن در ترکیبات آلی، توانایی نامحدود آن در اتصال عناصر مختلف به گروه های اتمی در ترکیبات مختلف است.

1 مواد آلی و معدنی

I. ترکیبات معدنی.

1. آب، خواص و اهمیت آن برای فرآیندهای بیولوژیکی.

آب یک حلال جهانی است. ظرفیت حرارتی بالا و در عین حال رسانایی حرارتی بالایی برای مایعات دارد. این خواص آب را به مایعی ایده آل برای حفظ تعادل حرارتی بدن تبدیل می کند.

آب به دلیل قطبیت مولکول های آن به عنوان تثبیت کننده ساختار عمل می کند.

آب منبع اکسیژن و هیدروژن است، این محیط اصلی است که در آن واکنش های بیوشیمیایی و شیمیایی انجام می شود، مهم ترین معرف و محصول واکنش های بیوشیمیایی است.

آب با شفافیت کامل در قسمت قابل مشاهده طیف مشخص می شود که برای فرآیند فتوسنتز و تعرق مهم است.

آب عملا فشرده نمی شود، که برای شکل دادن به اندام ها، ایجاد تورور و اطمینان از موقعیت معینی از اندام ها و قسمت های بدن در فضا بسیار مهم است.

به لطف آب، واکنش های اسمزی در سلول های زنده امکان پذیر است.

آب وسیله اصلی انتقال مواد در بدن است (گردش خون، جریان های صعودی و نزولی محلول ها در سراسر بدن گیاه و غیره).

2. مواد معدنی.

روش های مدرن تجزیه و تحلیل شیمیایی 80 عنصر را در موجودات زنده کشف کرده است جدول تناوبی. بر اساس ترکیب کمی آنها به سه گروه اصلی تقسیم می شوند.

عناصر ماکرو بخش عمده ای از ترکیبات آلی و معدنی را تشکیل می دهند، غلظت آنها از 60٪ تا 0.001٪ وزن بدن (اکسیژن، هیدروژن، کربن، نیتروژن، گوگرد، منیزیم، پتاسیم، سدیم، آهن و غیره) است.

ریز عناصر - عمدتاً یون ها فلزات سنگین. موجود در موجودات به مقدار 0.001٪ - 0.000001٪ (منگنز، بور، مس، مولیبدن، روی، ید، برم).

غلظت اولترامیکرو عناصر از 0.000001% تجاوز نمی کند. نقش فیزیولوژیکی آنها در موجودات هنوز به طور کامل مشخص نشده است. این گروه شامل اورانیوم، رادیوم، طلا، جیوه، سزیم، سلنیوم و بسیاری از عناصر کمیاب دیگر است.

بخش عمده ای از بافت های موجودات زنده ساکن زمین از عناصر آلی تشکیل شده است: اکسیژن، کربن، هیدروژن و نیتروژن، که از آنها عمدتاً ترکیبات آلی ساخته می شود - پروتئین ها، چربی ها، کربوهیدرات ها.

II. نقش و عملکرد عناصر منفرد.

نیتروژن در گیاهان اتوتروف محصول اولیه متابولیسم نیتروژن و پروتئین است. اتم های نیتروژن بخشی از بسیاری دیگر از ترکیبات غیر پروتئینی، اما مهم هستند: رنگدانه ها (کلروفیل، هموگلوبین)، اسیدهای نوکلئیک، ویتامین ها.

فسفر بخشی از بسیاری از ترکیبات حیاتی است. فسفر بخشی از AMP، ADP، ATP، نوکلئوتیدها، ساکاریدهای فسفریله و برخی آنزیم ها است. بسیاری از موجودات حاوی فسفر به شکل معدنی (فسفات های شیره سلولی محلول، فسفات ها) هستند. بافت استخوانی).

پس از مرگ موجودات، ترکیبات فسفر معدنی می شوند. به لطف ترشحات ریشه و فعالیت باکتری های خاک، فسفات ها حل می شوند که باعث می شود فسفر توسط موجودات گیاهی و سپس جانوری جذب شود.

گوگرد در ساخت اسیدهای آمینه حاوی گوگرد (سیستین، سیستئین) نقش دارد و بخشی از ویتامین B1 و برخی آنزیم ها است. بخصوص پراهمیتدارای گوگرد و ترکیبات آن برای باکتری های شیمیایی. ترکیبات گوگردی در کبد به عنوان محصولات ضدعفونی مواد سمی تشکیل می شوند.

پتاسیم فقط به شکل یون در سلول ها یافت می شود. به لطف پتاسیم، سیتوپلاسم دارای خواص کلوئیدی خاصی است. پتاسیم آنزیم های سنتز پروتئین را فعال می کند، ریتم طبیعی فعالیت قلبی را تعیین می کند و در تولید پتانسیل های بیوالکتریک و در فرآیندهای فتوسنتز شرکت می کند.

سدیم (که به شکل یونی موجود است) بخش قابل توجهی از مواد معدنی موجود در خون را تشکیل می دهد و بنابراین نقش مهمی در تنظیم متابولیسم آب بدن دارد. یون های سدیم به قطبش غشای سلولی کمک می کنند. ریتم طبیعی فعالیت قلبی به وجود مقدار مورد نیاز نمک های سدیم، پتاسیم و کلسیم در محیط غذایی بستگی دارد.

کلسیم در حالت یونی آنتاگونیست پتاسیم است. بخشی از ساختارهای غشایی است و به شکل نمک مواد پکتین، سلول های گیاهی را به هم می چسباند. در سلول های گیاهی اغلب به شکل بلورهای ساده سوزنی شکل یا ذوب شده اگزالات کلسیم یافت می شود.

منیزیم به نسبت معینی با کلسیم در سلول ها وجود دارد. بخشی از مولکول کلروفیل است و فعال می شود متابولیسم انرژیو سنتز DNA

آهن است بخشی جدایی ناپذیرمولکول های هموگلوبین این ماده در بیوسنتز کلروفیل نقش دارد، بنابراین هنگامی که کمبود آهن در خاک وجود دارد، گیاهان دچار کلروز می شوند. نقش اصلی آهن مشارکت در فرآیندهای تنفس و فتوسنتز با انتقال الکترون ها به عنوان بخشی از آنزیم های اکسیداتیو - کاتالاز، فردوکسین است. مقدار مشخصی از آهن در بدن حیوانات و انسان ها در فریتین پروتئین حاوی آهن موجود در کبد و طحال ذخیره می شود.

مس در حیوانات و گیاهان یافت می شود که نقش مهمی ایفا می کند. مس بخشی از برخی آنزیم ها (اکسیدازها) است. اهمیت مس برای فرآیندهای خون سازی، سنتز هموگلوبین و سیتوکروم ها مشخص شده است.

روزانه 2 میلی گرم مس همراه با غذا وارد بدن انسان می شود. در گیاهان، مس بخشی از بسیاری از آنزیم هایی است که در واکنش های تاریک فتوسنتز و سایر بیوسنتزها شرکت می کنند. حیواناتی که کمبود مس دارند کم خونی، از دست دادن اشتها و بیماری قلبی را تجربه می کنند.

منگنز یک عنصر کمیاب است که مقادیر ناکافی آن باعث کلروز در گیاهان می شود. منگنز همچنین نقش زیادی در فرآیندهای کاهش نیترات در گیاهان دارد.

روی بخشی از برخی آنزیم هایی است که تجزیه کربنیک اسید را فعال می کند.

بور بر فرآیندهای رشد به ویژه موجودات گیاهی تأثیر می گذارد. در غیاب این ریز عنصر در خاک، بافت های رسانا، گل ها و تخمدان ها در گیاهان از بین می روند.

که در اخیراعناصر ریز به طور گسترده در تولید محصولات زراعی (تصفیه بذر قبل از کاشت) و در دامپروری (افزودنی های خوراک ریزعناصر) استفاده می شوند.

سایر اجزای غیر آلی سلول اغلب به شکل نمک، تفکیک شده در محلول به یون یا در حالت حل نشده یافت می شوند (نمک های فسفر بافت استخوان، پوسته های آهکی یا سیلیکونی اسفنج ها، مرجان ها، دیاتوم ها و غیره).

III. ترکیبات آلی

کربوهیدرات ها (ساکاریدها). مولکول های این مواد تنها از سه عنصر کربن، اکسیژن و هیدروژن ساخته شده اند. کربن ها منبع اصلی انرژی برای موجودات زنده هستند. علاوه بر این، آنها ترکیباتی را در اختیار موجودات زنده می‌گذارند که بعداً برای سنتز ترکیبات دیگر استفاده می‌شوند.

معروف ترین و رایج ترین کربوهیدرات ها مونو و دی ساکاریدهای محلول در آب هستند. آنها متبلور می شوند و طعم شیرینی دارند.

مونوساکاریدها (مونوزها) ترکیباتی هستند که نمی توانند هیدرولیز شوند. ساکاریدها می توانند پلیمریزه شوند تا ترکیبات با وزن مولکولی بالاتر - دی-، تری- و پلی ساکاریدها را تشکیل دهند.

الیگوساکاریدها مولکول های این ترکیبات از 2 تا 4 مولکول مونوساکارید ساخته شده اند. این ترکیبات همچنین می توانند متبلور شوند، به راحتی در آب حل می شوند، طعم شیرین و دائمی دارند وزن مولکولی. نمونه هایی از الیگوساکاریدها شامل دی ساکاریدهای ساکارز، مالتوز، لاکتوز، استاکیوز تتراساکارید و غیره است.

پلی ساکاریدها (پلیوزها) ترکیبات نامحلول در آب هستند (محلول کلوئیدی تشکیل می دهند) که طعم شیرینی ندارند و مانند گروه قبلی کربوهیدرات ها می توانند هیدرولیز شوند (آرابان ها، زایلان ها، نشاسته، گلیکوژن). عملکرد اصلی این ترکیبات اتصال، چسباندن سلول های بافت همبند، محافظت از سلول ها در برابر عوامل نامطلوب است.

لیپیدها گروهی از ترکیبات هستند که در تمام سلول های زنده یافت می شوند و در آب نامحلول هستند. واحدهای ساختاری مولکول های لیپیدی می توانند زنجیره های هیدروکربنی ساده یا باقی مانده های مولکول های حلقوی پیچیده باشند.

لیپیدها بسته به ماهیت شیمیایی خود به چربی و لیپوئید تقسیم می شوند.

چربی ها (تری گلیسیرید، چربی های خنثی) گروه اصلی لیپیدها هستند. آنها نشان میدهند استرهاالکل تری هیدریک گلیسرول و اسیدهای چرب یا مخلوطی از اسیدهای چرب آزاد و تری گلیسیرید.

در سلول های زنده و آزاد یافت می شود اسید چرب: پالمیتیک، استئاریک، ریسینیک.

لیپوئیدها موادی مانند چربی هستند. آنها از اهمیت بالایی برخوردار هستند زیرا به دلیل ساختارشان، لایه های مولکولی با جهت گیری واضح را تشکیل می دهند و آرایش منظم انتهای آبدوست و آبگریز مولکول ها برای تشکیل ساختارهای غشایی با نفوذپذیری انتخابی از اهمیت اولیه برخوردار است.

آنزیم ها اینها کاتالیزورهای بیولوژیکی با ماهیت پروتئینی هستند که می توانند زیستی را تسریع کنند واکنش های شیمیایی. آنزیم ها در طول تبدیلات بیوشیمیایی از بین نمی روند، بنابراین مقادیر نسبتاً کمی از آنها واکنش ها را کاتالیز می کنند. مقدار زیادمواد یک تفاوت مشخص بین آنزیم ها و کاتالیزورهای شیمیایی توانایی آنها در تسریع واکنش ها در شرایط عادی است.

با توجه به ماهیت شیمیایی آنها، آنزیم ها به دو گروه تقسیم می شوند - یک جزئی (که فقط از پروتئین تشکیل شده است، فعالیت آنها توسط مرکز فعال تعیین می شود - گروه خاصی از اسیدهای آمینه در یک مولکول پروتئین (پپسین، تریپسین)) و دو- جزء (متشکل از پروتئین (آپوآنزیم - حامل پروتئین) و یک جزء پروتئینی (کوآنزیم)، و ماهیت شیمیایی کوآنزیم ها می تواند متفاوت باشد، زیرا آنها می توانند شامل آلی (بسیاری از ویتامین ها، NAD، NADP) یا معدنی (اتم های فلز: آهن) باشند. ، منیزیم، روی)).

عملکرد آنزیم ها کاهش انرژی فعال سازی است. در کاهش سطح انرژی مورد نیاز برای ایجاد واکنش پذیری یک مولکول.

طبقه بندی مدرن آنزیم ها بر اساس انواع واکنش های شیمیایی است که آنها کاتالیز می کنند. آنزیم های هیدرولاز واکنش تجزیه ترکیبات پیچیده را به مونومرها (آمیلاز (نشاسته را هیدرولیز می کند)، سلولاز (تجزیه سلولز به مونوساکارید)، پروتئاز (پروتئین ها را به اسیدهای آمینه هیدرولیز می کند) تسریع می کنند.

آنزیم های اکسیدرودوکتاز واکنش های ردوکس را کاتالیز می کنند.

ترانسفرازها گروه های آلدهید، کتون و نیتروژن را از یک مولکول به مولکول دیگر منتقل می کنند.

لیازها رادیکال‌های منفرد را می‌شکافند تا پیوندهای دوگانه ایجاد کنند یا افزودن گروه‌ها به پیوندهای دوگانه را کاتالیز کنند.

ایزومرازها ایزومریزاسیون را انجام می دهند.

لیگازها با استفاده از انرژی ATP یا سایر تری فسفات ها، واکنش های بین دو مولکول را کاتالیز می کنند.

رنگدانه ها ترکیبات رنگی طبیعی با وزن مولکولی بالا هستند. از میان چند صد ترکیب از این نوع، مهمترین آنها متالوپورفیرین و رنگدانه های فلاوین است.

متالوپورفیرین، که حاوی اتم منیزیم است، پایه مولکول رنگدانه های گیاهی سبز - کلروفیل ها را تشکیل می دهد. اگر به جای منیزیم یک اتم آهن وجود داشته باشد، چنین متالوپورفیرینی هِم نامیده می شود.

هموگلوبین گلبول های قرمز در انسان، تمام مهره داران دیگر و برخی از بی مهرگان حاوی اکسید آهن است که به خون رنگ قرمز می دهد. همیترین به خون رنگ صورتی می دهد (برخی کرم های پلی کات). کلروکرورین خون و مایع بافت را سبز رنگ می کند.

رایج ترین رنگدانه های تنفسی در خون هموگلوبین و هموسیان (رنگدانه تنفسی سخت پوستان بالاتر، عنکبوتیان و برخی از نرم تنان اختاپوس) هستند.

کروموپروتئین ها همچنین شامل سیتوکروم ها، کاتالاز، پراکسیداز، میوگلوبین هستند (در ماهیچه ها یافت می شود و منبع اکسیژن را ایجاد می کند که به پستانداران دریایی اجازه می دهد برای مدت طولانی زیر آب بمانند).

عملکردهای دفعی توسط دستگاه گوارش انجام می شود. اندام های تنفسی خارجی؛ غدد عرق، چربی، اشکی، پستانی و سایر غدد و همچنین کلیه ها (شکل 1.14) که با کمک آنها محصولات پوسیدگی از بدن خارج می شوند.

برنج. 1.14.

یکی از اعضای مهم سیستم دفعی کلیه ها هستند که مستقیماً در تنظیم متابولیسم آب و مواد معدنی نقش دارند، تعادل اسید و باز (تعادل) را در بدن تضمین می کنند و مواد فعال بیولوژیکی مانند رنین را تشکیل می دهند که بر فشار خون تأثیر می گذارد. سطوح

ساختار شیمیایی بدن انسان

بدن انسان حاوی مواد آلی و معدنی است. آب 60 درصد وزن بدن را تشکیل می دهد و مواد معدنی به طور متوسط 4 درصد وزن بدن را تشکیل می دهد. مواد آلیبه طور عمده توسط پروتئین ها (18٪)، چربی ها (15٪)، کربوهیدرات ها (2-3٪) نشان داده شده است. تمام مواد بدن و همچنین طبیعت بی جان از اتم های عناصر شیمیایی مختلف ساخته شده اند.

از 110 عنصر شیمیایی شناخته شده، بدن انسان عمدتا حاوی 24 عنصر است (جدول 1.2). عناصر شیمیایی بسته به مقدار آنها در بدن به عناصر اساسی، ماکرو، میکرو و فوق میکرو تقسیم می شوند.

توجه داشته باشید که تک تک عناصر شیمیایی در اندام ها و بافت های مختلف بدن انسان به طور ناموزون تجمع می یابند. به عنوان مثال، بافت استخوانی کلسیم و فسفر، خون - آهن، غده تیروئید - ید، کبد - مس، پوست - استرانسیوم و غیره را جمع می کند.

کمی و ترکیب با کیفیت بالاعناصر شیمیایی بدن هم به عوامل محیطی خارجی (تغذیه، اکولوژی و غیره) و هم به عملکرد اندام های فردی بستگی دارد.

درشت مغذی هاو اهمیت آنها در بدن با این واقعیت تعیین می شود که آنها برای اجرای بسیاری از بیولوژیکی ضروری هستند

جدول 1.2

عناصر شیمیایی که بدن انسان را تشکیل می دهند

(به گفته N.I. Volkov)

	عنصر شیمیایی
پایه ای	اکسیژن (O)	مجموع 99.9%
عناصر	کربن (C)
	هیدروژن (H) نیتروژن (N)
درشت مغذی ها	کلسیم (Ca)
	فسفر (P)



	سدیم (Na)
	منیزیم (Mg)
میکرو و اولترا
ریز عناصر	فلوئور (F) سیلیکون (Si) وانادیم (V) کروم (Cr) منگنز (Mn) آهن (Fe) کبالت (Co) مس (Cu) روی (Zn) سلنیوم (Se)
	مولیبدن (Mo) ید (J)

فرآیندهای شیمیایی آنها عوامل تغذیه ای ضروری هستند، زیرا در بدن تولید نمی شوند. محتوای مواد معدنی نسبتا کم است (4-10 درصد وزن خشک بدن) و به وضعیت عملکردی بدن، سن، وضعیت تغذیه و شرایط محیطی بستگی دارد.

کلسیمدر بدن انسان 40 درصد از کل کل مواد معدنی را تشکیل می دهد. این بخشی از دندان ها و استخوان ها است و به آنها قدرت می بخشد. کاهش جریان کلسیم به بافت های بدن منجر به آزاد شدن آن از استخوان ها می شود که باعث کاهش قدرت آنها (پوکی استخوان) و همچنین اختلال در عملکرد سیستم عصبی، گردش خون، از جمله فعالیت ماهیچه ها می شود.

فسفر 22 درصد از کل مواد معدنی را تشکیل می دهد. حدود 80 درصد از مقدار آن در بافت ها به صورت فسفات کلسیم یافت می شود. فسفر نقش مهمی در فرآیندهای تشکیل انرژی ایفا می کند، زیرا به شکل بقایای اسید فسفریک در ترکیب منابع انرژی - ATP، ADP، CrP، نوکلئوتیدهای مختلف و همچنین در ترکیب حامل های هیدروژن و برخی از آنها گنجانده شده است. محصولات متابولیک

سدیم و پتاسیمدر تمام بافت ها و مایعات بدن یافت می شود. پتاسیم عمدتا در داخل سلول ها، سدیم - در فضای خارج سلولی است. هر دو در هدایت تکانه‌های عصبی، تحریک بافت، ایجاد فشار خون اسمزی (یون‌های فعال اسمزی)، حفظ تعادل اسید و باز نقش دارند و همچنین بر فعالیت آنزیم‌های Naf، Kf، ATPase تأثیر می‌گذارند. این عناصر تبادل آب را در بدن تنظیم می‌کنند: یون‌های سدیم آب را در بافت‌ها حفظ می‌کنند و باعث تورم پروتئین‌ها (تشکیل کلوئید) می‌شوند که منجر به ادم می‌شود. برعکس یون های پتاسیم باعث افزایش دفع سدیم و آب از بدن می شود. کمبود سدیم و پتاسیم در بدن باعث اختلال در سیستم عصبی مرکزی، دستگاه انقباض ماهیچه ای، سیستم قلبی عروقی و گوارشی می شود که منجر به کاهش عملکرد بدنی می شود.

منیزیمدر بافت های بدن نسبت معینی با کلسیم دارد. این بر متابولیسم انرژی، سنتز پروتئین تأثیر می گذارد، زیرا فعال کننده بسیاری از آنزیم ها است که به نام کینازهاو عملکرد انتقال یک گروه فسفات از یک مولکول ATP به بسترهای مختلف را انجام دهد. منیزیم همچنین بر تحریک پذیری عضلات تأثیر می گذارد و به حذف کلسترول از بدن کمک می کند.

کمبود آن منجر به افزایش تحریک پذیری عصبی عضلانی، بروز گرفتگی و ضعف عضلانی می شود.

کلربه اسمزی اشاره دارد مواد فعالو در تنظیم فشار اسمزی و متابولیسم آب سلول های بدن شرکت می کند، برای تشکیل استفاده می شود اسید هیدروکلریک(HC1) - جزء اجباری شیره معده. کمبود کلر در بدن می تواند منجر به کاهش فشار خون، انفارکتوس میوکارد و ایجاد خستگی، تحریک پذیری و خواب آلودگی شود.

میکرو و فوق ریز عناصر. اهننقش بسیار مهمی در فرآیندهای تشکیل انرژی هوازی در بدن دارد. این بخشی از پروتئین های هموگلوبین و میوگلوبین است که 0 2 و CO 2 را در بدن حمل می کند و همچنین سیتوکروم ها - اجزای زنجیره تنفسی که در آن فرآیندهای اکسیداسیون بیولوژیکی و تشکیل LTP رخ می دهد. کمبود آهن در بدن منجر به اختلال در تشکیل هموگلوبین و کاهش غلظت آن در خون می شود. این می تواند منجر به ایجاد کم خونی فقر آهن، کاهش ظرفیت اکسیژن خون و کاهش شدید عملکرد فیزیکی شود.

فلز رویبخشی از بسیاری از آنزیم های متابولیسم انرژی و همچنین آنزیم های کربنیک انیدراز است که تبادل H 2 CO 3 و لاکتات دهیدروژناز را کاتالیز می کند که تجزیه اکسیداتیو اسید لاکتیک را تنظیم می کند. در ایجاد ساختار فعال پروتئین انسولین - هورمون پانکراس شرکت می کند و اثر هورمون های هیپوفیز (گنادوتروپیک) و غدد جنسی (تستوسترون، استروژن) را بر فرآیندهای سنتز پروتئین افزایش می دهد. کمبود روی می تواند منجر به تضعیف ایمنی، از دست دادن اشتها و کندتر شدن روند رشد شود.

فلز مسرشد بدن را تقویت می کند، فرآیندهای خونساز را افزایش می دهد، بر سرعت اکسیداسیون گلوکز و تجزیه گلیکوژن تأثیر می گذارد. این بخشی از آنزیم های زنجیره تنفسی است، فعالیت لیپاز، پپسین و سایر آنزیم ها را افزایش می دهد.

منگنز, کبالت, کرومتوسط بدن به عنوان فعال کننده بسیاری از آنزیم ها استفاده می شود که در متابولیسم کربوهیدرات ها، پروتئین ها، لیپیدها، سنتز کلسترول شرکت می کنند، بر فرآیندهای خون سازی تأثیر می گذارند و دفاع بدن را افزایش می دهند. کروم همچنین سنتز پروتئین را افزایش می دهد و اثر آنابولیک از خود نشان می دهد. منگنز در سنتز ویتامین C نقش دارد که برای ورزشکاران بسیار مهم است.

یدبرای ساخت هورمون های تیروئید - تیروکسین و مشتقات آن ضروری است. کمبود آن در بدن منجر به بیماری های غده تیروئید (گواتر آندمیک) می شود: 150 میکروگرم نیاز روزانه بدن به ید را برطرف می کند.

فلوئوربخشی از مینا و عاج دندان است. بیش از حد آن فرآیندهای تنفس بافتی و اکسیداسیون اسیدهای چرب را سرکوب می کند. فلوراید ناکافی باعث بیماری دندان (پوسیدگی) و بیش از حد باعث لکه شدن مینای دندان (فلوروزیس) می شود.

سلنیومدارای اثر آنتی اکسیدانی است، به عنوان مثال. سلول ها را از پراکسیداسیون بیش از حد لیپیدی محافظت می کند که منجر به تجمع پراکسیدهای هیدروژن مضر در بافت ها می شود. آخرین تحقیقات حاکی از آن است که سلنیوم سیستم ایمنی بدن را تقویت کرده و از بروز سلول های سرطانی جلوگیری می کند و در انتقال اطلاعات ژنتیکی نقش دارد.

بدن انسان و حیوان از ارگانیک و مواد معدنیکه با شکل مصرف و جذب مایعات و مواد غذایی توسط آنها مشخص می شود.

مواد آلی و معدنی خواص مشترک و متفاوتی دارند. مواد معدنی در آب حل می شوند و توسط گیاهان جذب می شوند. در گیاهان، مواد معدنی تغییر حالت داده و به مواد آلی تبدیل می شوند. این همان عنصر شیمیایی است، اما پیوندهای آن پس از اینکه از مایع وارد سلول گیاهی می شود، تغییر می کند. در ساختار ماده گیاهی مواد آلی که همراه با غذاهای گیاهی وارد بدن انسان و حیوان می شوند با عناصر شیمیایی ماده زنده یکسان هستند. عناصر شیمیایی که توسط بدن از غذاهای گیاهی جذب می شوند، خواص طبیعی ماده زنده را حفظ می کنند. حالت ارگانیک

یک موجود زنده می تواند مواد موجود در هوا، مایعات، غذاهای گیاهی و حیوانی را جذب کند. با هوا و آب، یک موجود زنده عمدتاً مواد معدنی دریافت می کند که اگر به موقع از آن خارج نشود، می تواند بخشی از سلول های یک موجود زنده شود. مواد معدنی در آب باران خالص، در آب مقطر و در آب میوه های تازه تهیه شده از انواع توت ها، میوه ها و سبزیجات وجود ندارد. هنگام نگهداری آب توت ها، میوه ها و سبزیجات، عناصر شیمیایی حالت آلی خود را از دست می دهند و به مواد معدنی تبدیل می شوند. فقط یک گیاه توانایی حفظ عناصر شیمیایی را در حالت آلی برای مدت طولانی، یعنی تا زمان بلوغ کامل دارد.

ترکیبات غیر آلی.

1. آب، خواص و اهمیت آن برای فرآیندهای بیولوژیکی.

آب به دلیل قطبیت مولکول های آن به عنوان تثبیت کننده ساختار عمل می کند.

آب با شفافیت کامل در قسمت قابل مشاهده طیف مشخص می شود که برای فرآیند فتوسنتز و تعرق مهم است.

به لطف آب، واکنش های اسمزی در سلول های زنده امکان پذیر است.

آب وسیله اصلی انتقال مواد در بدن است (گردش خون، جریان های صعودی و نزولی محلول ها در سراسر بدن گیاه و غیره).

مواد معدنی.

در موجودات زنده روش های مدرنتجزیه و تحلیل شیمیایی 80 عنصر جدول تناوبی را نشان داد. بر اساس ترکیب کمی آنها به سه گروه اصلی تقسیم می شوند.

ریز عناصر عمدتاً یون های فلزات سنگین هستند. موجود در موجودات به مقدار 0.001٪ - 0.000001٪ (منگنز، بور، مس، مولیبدن، روی، ید، برم).

نقش و عملکرد عناصر منفرد.

گوگرد در ساخت اسیدهای آمینه حاوی گوگرد (سیستین، سیستئین) نقش دارد و بخشی از ویتامین B1 و برخی آنزیم ها است. گوگرد و ترکیبات آن به ویژه برای باکتری های شیمیایی مهم هستند. ترکیبات گوگردی در کبد به عنوان محصولات ضدعفونی مواد سمی تشکیل می شوند.

منیزیم به نسبت معینی با کلسیم در سلول ها وجود دارد. این بخشی از مولکول کلروفیل است، متابولیسم انرژی و سنتز DNA را فعال می کند.

آهن بخشی جدایی ناپذیر از مولکول هموگلوبین است. این ماده در بیوسنتز کلروفیل نقش دارد، بنابراین هنگامی که کمبود آهن در خاک وجود دارد، گیاهان دچار کلروز می شوند. نقش اصلی آهن مشارکت در فرآیندهای تنفس و فتوسنتز با انتقال الکترون ها به عنوان بخشی از آنزیم های اکسیداتیو - کاتالاز، فردوکسین است. مقدار مشخصی از آهن در بدن حیوانات و انسان ها در فریتین پروتئین حاوی آهن موجود در کبد و طحال ذخیره می شود.

روی بخشی از برخی آنزیم هایی است که تجزیه کربنیک اسید را فعال می کند.

اخیراً از ریز عناصر به طور گسترده در تولید محصولات زراعی (تصفیه بذر قبل از کاشت) و در دامپروری (افزودنی های خوراک ریزعناصر) استفاده شده است.

2. ترکیبات حیاتی اساسی: پروتئین ها، کربوهیدرات ها، چربی ها، ویتامین ها.

الیگوساکاریدها مولکول های این ترکیبات از 2 تا 4 مولکول مونوساکارید ساخته شده اند. این ترکیبات همچنین می توانند متبلور شوند، به راحتی در آب حل می شوند، طعم شیرین دارند و وزن مولکولی ثابتی دارند. نمونه هایی از الیگوساکاریدها شامل دی ساکاریدهای ساکارز، مالتوز، لاکتوز، استاکیوز تتراساکارید و غیره است.

لیپیدها گروهی از ترکیبات هستند که در تمام سلول های زنده یافت می شوند و در آب نامحلول هستند. واحدهای ساختاریمولکول‌های لیپید می‌توانند زنجیره‌های هیدروکربنی ساده یا بقایای مولکول‌های حلقوی پیچیده باشند.

لیپیدها بسته به ماهیت شیمیایی خود به چربی و لیپوئید تقسیم می شوند.

چربی ها (تری گلیسیرید، چربی های خنثی) گروه اصلی لیپیدها هستند. آنها استرهای گلیسرول الکل تری هیدریک و اسیدهای چرب یا مخلوطی از اسیدهای چرب آزاد و تری گلیسیرید هستند.

اسیدهای چرب آزاد نیز در سلول های زنده یافت می شوند: پالمتیک، استئاریک، ریسینیک.

ویتامین ها دارای فعالیت فیزیولوژیکی بالا، پیچیده و متنوع هستند ساختار شیمیایی. آنها برای رشد و نمو طبیعی بدن ضروری هستند. ویتامین ها اکسیداسیون کربوهیدرات ها، اسیدهای آلی، اسیدهای آمینه را تنظیم می کنند که برخی از آنها بخشی از NAD و NADP هستند.

بیوسنتز ویتامین ها عمدتاً مشخصه گیاهان سبز است. در موجودات حیوانی فقط ویتامین های D و E به طور مستقل سنتز می شوند.ویتامین ها به دو گروه محلول در آب (C، B1، B2، اسید فولیک، B5، B12، B6، PP) و محلول در چربی (A، D. E، K).

http://schools.keldysh.ru/