Első vegyi anyagok század végén osztályozta Abu Bakr ar-Razi arab tudós. Az anyagok eredete alapján három csoportba sorolta őket. Az első csoportban az ásványi anyagoknak, a másodikban a növényi, a harmadikban az állati anyagoknak jelölt ki helyet.

Ezt a besorolást csaknem egy évezreden át kellett tartani. Csak a 19. században alakult ki két ilyen csoport - szerves és szervetlen anyagok. Mindkét típusú vegyi anyag a D. I. Mengyelejev táblázatában szereplő kilencven elemnek köszönhetően épül fel.

Szervetlen anyagok csoportja

Között szervetlen vegyületek különbséget tenni egyszerű és összetett anyagok között. Csoport egyszerű anyagokötvözi a fémeket, a nemfémeket és a nemesgázokat. Komplex anyagok oxidok, hidroxidok, savak és sók képviselik. Minden szervetlen anyag bármilyen kémiai elemből felépíthető.

Szerves anyagok csoportja

Az összes szerves vegyület összetétele szükségszerűen tartalmaz szenet és hidrogént (ez alapvető különbségük ásványok). A C és H által alkotott anyagokat szénhidrogéneknek nevezzük - a legegyszerűbb szerves vegyületeknek. A szénhidrogén származékok nitrogént és oxigént tartalmaznak. Ezeket viszont oxigén- és nitrogéntartalmú vegyületekre osztják.

Az oxigéntartalmú anyagok csoportját alkoholok és éterek, aldehidek és ketonok képviselik, karbonsavak, zsírok, viaszok és szénhidrátok. A nitrogéntartalmú vegyületek közé tartoznak az aminok, aminosavak, nitrovegyületek és fehérjék. A heterociklusos anyagok esetében kettős a helyzet - szerkezetüktől függően mindkét típusú szénhidrogénhez tartozhatnak.

Sejt vegyszerek

A sejtek létezése akkor lehetséges, ha szerves és szervetlen anyagokat tartalmaznak. Víz és ásványi sók hiányában meghalnak. A sejtek elpusztulnak, ha súlyosan kimerítik a nukleinsavak, zsírok, szénhidrátok és fehérjék mennyiségét.

Normális életre képesek, ha több ezer szerves és szervetlen természetű vegyületet tartalmaznak, amelyek sokféle kémiai reakcióba képesek. A sejtben lezajló biokémiai folyamatok képezik élettevékenységének, normális fejlődésének és működésének alapját.

A sejtet telítő kémiai elemek

Az élő rendszerek sejtjei kémiai elemek csoportjait tartalmazzák. Makro-, mikro- és ultra-mikroelemekkel gazdagítják.

• A makroelemeket elsősorban a szén, a hidrogén, az oxigén és a nitrogén képviseli. Ezek a szervetlen anyagok alkotják a sejt szinte teljes mennyiségét szerves vegyületek. Ezek létfontosságú elemeket is tartalmaznak. Egy sejt nem tud élni és fejlődni kalcium, foszfor, kén, kálium, klór, nátrium, magnézium és vas nélkül.
• A mikroelemek csoportját a cink, a króm, a kobalt és a réz alkotja.
• Az ultramikroelemek egy másik csoport, amelyek a sejt legfontosabb szervetlen anyagait képviselik. A csoportot a baktériumölő hatású arany és ezüst, valamint a higany alkotja, amely megakadályozza a vesetubulusokat kitöltő, enzimekre ható víz visszaszívását. Platinát és céziumot is tartalmaz. Bizonyos szerepet játszik benne a szelén, amelynek hiánya különböző típusú rák kialakulásához vezet.

Víz a cellában

A víz, a Földön a sejtek életében gyakori anyag, jelentősége tagadhatatlan. Sok szerves és szervetlen anyag oldódik benne. A víz termékeny környezet, ahol hihetetlen számú kémiai reakció megy végbe. Képes a bomlási és anyagcseretermékek feloldására. Ennek köszönhetően a salakanyagok és a méreganyagok távoznak a sejtből.

Ez a folyadék magas hővezető képességgel rendelkezik. Ez lehetővé teszi a hő egyenletes eloszlását a test szöveteiben. Jelentős hőkapacitással rendelkezik (hőfelvétel képessége, ha saját hőmérséklete minimálisan változik). Ez a képesség megakadályozza, hogy a cellában hirtelen hőmérséklet-változások következzenek be.

A víz rendkívül nagy felületi feszültséggel rendelkezik. Ennek köszönhetően az oldott szervetlen anyagok, mint a szerves anyagok, könnyen áthaladnak a szöveteken. Sok apró élőlény a felületi feszültség tulajdonságát kihasználva a víz felszínén marad és szabadon csúszik rajta.

A növényi sejtek turgora a víztől függ. Egyes állatfajoknál a víz az, amelyik megbirkózik a támasztó funkcióval, nem pedig más szervetlen anyagok. A biológia azonosította és tanulmányozta a hidrosztatikus csontvázzal rendelkező állatokat. Ezek közé tartoznak a tüskésbőrűek, a kerek és az anellák, a medúzák és a tengeri kökörcsin képviselői.

A sejtek telítettsége vízzel

A munkacellákat teljes térfogatuk 80%-a tölti fel vízzel. A folyadék szabad és kötött formában létezik bennük. A fehérjemolekulák szorosan kötődnek a kötött vízhez. Egy vízhéjjal körülvéve el vannak szigetelve egymástól.

A vízmolekulák polárisak. Kialakulnak hidrogénkötések. A hidrogén hidaknak köszönhetően a víz magas hővezető képességgel rendelkezik. A megkötött víz lehetővé teszi a sejtek számára, hogy ellenálljanak a hideg hőmérsékletnek. Az ingyenes víz 95%-át teszi ki. Elősegíti a sejtanyagcserében részt vevő anyagok feloldódását.

Az agyszövet rendkívül aktív sejtjei akár 85% vizet tartalmaznak. Az izomsejtek 70%-ban vízzel telítettek. A zsírszövetet alkotó kevésbé aktív sejteknek 40% vízre van szükségük. Nem csak a szervetlen vegyi anyagokat oldja fel az élő sejtekben, hanem kulcsszerepet játszik a szerves vegyületek hidrolízisében. Hatása alatt a szerves anyagok lebomlanak közbenső és végső anyagokká.

Az ásványi sók jelentősége a sejt számára

Az ásványi sókat a sejtekben a kálium, nátrium, kalcium, magnézium kationjai és a HPO 4 2-, H 2 PO 4 -, Cl -, HCO 3 - anionok képviselik. Az anionok és kationok megfelelő aránya hozza létre a sejtélethez szükséges savasságot. Sok sejt enyhén lúgos környezetet tart fenn, amely gyakorlatilag változatlan marad, és biztosítja stabil működésüket.

A sejtekben a kationok és anionok koncentrációja eltér az intercelluláris térben fennálló arányuktól. Ennek oka a szállítást célzó aktív szabályozás kémiai vegyületek. Ez a folyamatsor határozza meg az állandóságot kémiai összetételekélő sejtekben. A sejthalál után a kémiai vegyületek koncentrációja az intercelluláris térben és a citoplazmában egyensúlyba kerül.

Szervetlen anyagok a sejt kémiai szerveződésében

Az élő sejtek kémiai összetétele nem tartalmaz különleges, csak rájuk jellemző elemeket. Ez határozza meg az élő és élettelen tárgyak kémiai összetételének egységét. A szervetlen anyagok a sejt összetételében óriási szerepet játszanak.

A kén és a nitrogén segíti a fehérjék képződését. A foszfor részt vesz a DNS és az RNS szintézisében. A magnézium az enzimek és a klorofillmolekulák fontos összetevője. A réz szükséges az oxidatív enzimekhez. A vas a hemoglobinmolekula központja, a cink a hasnyálmirigy által termelt hormonok része.

A szervetlen vegyületek jelentősége a sejtek számára

A nitrogénvegyületek fehérjéket, aminosavakat, DNS-t, RNS-t és ATP-t alakítanak át. A növényi sejtekben az ammóniumionok és nitrátok a redox reakciók során NH 2 -dá alakulnak, és részt vesznek az aminosavak szintézisében. Az élő szervezetek aminosavakat használnak fel saját fehérjék előállítására, amelyek a testük felépítéséhez szükségesek. Az élőlények halála után a fehérjék az anyagok körforgásába áramlanak, bomlásuk során a nitrogén szabad formában szabadul fel.

A káliumot tartalmazó szervetlen anyagok a „szivattyú” szerepét töltik be. A „káliumpumpának” köszönhetően azok az anyagok, amelyekre sürgősen szükségük van, a membránon keresztül behatolnak a sejtekbe. A káliumvegyületek a sejtaktivitás aktiválásához vezetnek, aminek köszönhetően gerjesztés és impulzusok jönnek létre. A káliumionok koncentrációja a sejtekben nagyon magas, ellentétben a környezettel. Az élő szervezetek halála után a káliumionok könnyen átjutnak a természetes környezetbe.

A foszfort tartalmazó anyagok hozzájárulnak a membránszerkezetek és szövetek kialakulásához. Jelenlétükben enzimek és nukleinsavak képződnek. A talaj különböző rétegei különböző mértékben telítettek foszforsókkal. A növények gyökérváladéka, feloldja a foszfátokat, felszívja azokat. Az élőlények halálát követően a fennmaradó foszfátok mineralizálódnak, és sókká alakulnak.

A kalciumot tartalmazó szervetlen anyagok hozzájárulnak az intercelluláris anyagok és kristályok képződéséhez a növényi sejtekben. A belőlük származó kalcium behatol a vérbe, szabályozza a véralvadás folyamatát. Ennek köszönhetően az élő szervezetekben csontok, héjak, meszes vázak, korallpolipok képződnek. A sejtek kalciumionokat és sóik kristályait tartalmazzák.

Bevezetés

Eleget választottam nehéz téma, hiszen számos tudományt egyesít, amelyek tanulmányozása nagyon fontos a világon: biológia, ökológia, kémia stb. Témám jelentős az iskolai kémia és biológia szakokon. Az ember egy nagyon összetett élő szervezet, de tanulmányozása elég érdekesnek tűnt számomra. Hiszem, hogy mindenkinek tudnia kell, miből áll.

Cél: tudj meg többet kémiai elemek az embert alkotó összetevők és ezek kölcsönhatása a szervezetben.

Az eredményért meghatározott célra a következőket szállították feladatokat:

• 1) Tanulmányozza az élő szervezetek elemi összetételét;
• 2) Határozza meg a kémiai elemek főbb csoportjait: mikro- és makroelemek;
• 3) Határozza meg, mely kémiai elemek felelősek a növekedésért, az izomműködésért, idegrendszer stb.;
• 4) Magatartás laboratóriumi kísérletek, megerősítve a szén, a nitrogén és a vas jelenlétét az emberi szervezetben.

Módszerek és technikák: tudományos irodalom elemzése, összehasonlító elemzés, a kiválasztott anyagok szintézise, ​​osztályozása és általánosítása; megfigyelési módszer, kísérlet (fizikai és kémiai).

Kémiai elemek az emberi szervezetben

A Föld összes élőlénye, beleértve az embert is, szoros kapcsolatban áll vele környezet. Élelmiszer termékekÉs vizet inni elősegítik szinte minden kémiai elem bejutását a szervezetbe. Minden nap bejutnak a szervezetbe és eltávolítják onnan. Az elemzések kimutatták, hogy az egyes kémiai elemek száma és aránya egy egészséges szervezetben különböző emberek megközelítőleg ugyanaz.

Sok tudós úgy véli, hogy nemcsak az összes kémiai elem van jelen egy élő szervezetben, hanem mindegyikük egy meghatározott biológiai funkciót lát el. Körülbelül 30 kémiai elem szerepét sikerült megbízhatóan megállapítani, amelyek nélkül az emberi szervezet nem tud normálisan létezni. Ezeket az elemeket létfontosságúnak nevezzük. Az emberi szervezet 60%-a vízből, 34%-a szerves és 6%-a szervetlen anyagból áll.

Egy 70 kg súlyú személy teste a következőkből áll:

Szén - 12,6 kg Klór - 200 gramm

Oxigén-45,5 kg Foszfor-0,7 kg

Hidrogén-7 kg Kén-175 gramm

Nitrogén-2,1 kg Vas-5 gramm

Kalcium - 1,4 kg Fluor - 100 gramm

Nátrium - 150 gramm Szilícium - 3 gramm

kálium - 100 gramm jód - 0,1 gramm

Magnézium - 200 gramm Arzén - 0,0005 gramm

Az élet 4 pillére

A szén, oxigén, nitrogén és hidrogén az a négy kémiai elem, amelyet a kémikusok „a kémia bálnáinak” neveznek, és amelyek egyben az élet alapelemei. Ennek a négy elemnek a molekuláiból épülnek fel nemcsak az élő fehérjék, hanem az egész természet körülöttünk és bennünk.

Elszigetelve a szén egy halott kő. A nitrogén az oxigénhez hasonlóan szabad gáz. A nitrogént semmi sem köti meg. A hidrogén az oxigénnel kombinálva vizet képez, és együtt alkotják az Univerzumot.

Egyszerű vegyületeikben víz a Földön, felhők a légkörben és a levegő. Az összetettebb vegyületekben ezek a szénhidrátok, sók, savak, lúgok, alkoholok, cukrok, zsírok és fehérjék. Még összetettebbé válva elérik a fejlődés legmagasabb fokát – életet teremtenek.

szén - az élet alapja.

Minden szerves anyag, amelyből az élő szervezetek épülnek, abban különböznek a szervetlenektől, hogy a szén kémiai elemén alapulnak. A szerves anyagok más elemeket is tartalmaznak: hidrogént, oxigént, nitrogént, ként és foszfort. De mindegyik a szén köré csoportosul, amely a fő központi elem.

Fersman akadémikus az élet alapjának nevezte, mert szén nélkül az élet lehetetlen. Nincs még egy olyan egyedi tulajdonságú kémiai elem, mint a szén.

Ez azonban nem jelenti azt, hogy a szén alkotja az élő anyag nagy részét. Minden szervezetben csak 10% szén, 80% víz van, a fennmaradó 10% pedig a testet alkotó egyéb kémiai elemekből származik.

A szerves vegyületekben található szén jellemző tulajdonsága, hogy korlátlanul képes különféle elemeket atomcsoportokká kötni különféle kombinációkban.

1 Szerves és szervetlen anyagok

I. Szervetlen vegyületek.

1. A víz, tulajdonságai és jelentősége a biológiai folyamatokban.

A víz univerzális oldószer. Nagy hőkapacitással és ugyanakkor magas hővezető képességgel rendelkezik a folyadékok számára. Ezek a tulajdonságok ideális folyadékká teszik a vizet a test hőegyensúlyának fenntartásához.

Molekuláinak polaritása miatt a víz szerkezetstabilizátorként működik.

A víz oxigén- és hidrogénforrás, a biokémiai és kémiai reakciók fő közege, a biokémiai reakciók legfontosabb reagense és terméke.

A vízre jellemző a teljes átlátszóság a spektrum látható részén, ami fontos a fotoszintézis és a transzspiráció folyamatában.

A víz gyakorlatilag nem tömörül, ami nagyon fontos a szervek alakjának kialakításához, a turgor létrehozásához és a szervek és testrészek bizonyos helyzetének biztosításához a térben.

A víznek köszönhetően az élő sejtekben ozmotikus reakciók lehetségesek.

A víz az anyagok fő szállítási eszköze a szervezetben (vérkeringés, az oldatok felszálló és leszálló áramlatai a növény testében stb.).

2. Ásványi anyagok.

A modern kémiai elemzési módszerek 80 elemet fedeztek fel az élő szervezetekben periódusos táblázat. Mennyiségi összetételük alapján három fő csoportra oszthatók.

A makroelemek alkotják a szerves és szervetlen vegyületek zömét, koncentrációjuk a testtömeg 60-0,001%-a között mozog (oxigén, hidrogén, szén, nitrogén, kén, magnézium, kálium, nátrium, vas stb.).

Mikroelemek - túlnyomórészt ionok nehéz fémek. A szervezetekben 0,001% - 0,000001% mennyiségben találhatók (mangán, bór, réz, molibdén, cink, jód, bróm).

Az ultramikroelemek koncentrációja nem haladja meg a 0,000001%-ot. Élettani szerepük a szervezetekben még nem teljesen tisztázott. Ebbe a csoportba tartozik az urán, rádium, arany, higany, cézium, szelén és sok más ritka elem.

A Földön élő élőlények szöveteinek nagy részét organogén elemek alkotják: oxigén, szén, hidrogén és nitrogén, amelyekből főleg szerves vegyületek épülnek fel - fehérjék, zsírok, szénhidrátok.

II. Az egyes elemek szerepe, funkciója.

Az autotróf növények nitrogénje a nitrogén- és fehérjeanyagcsere kezdeti terméke. A nitrogénatomok számos más, nem fehérje, de fontos vegyület részét képezik: pigmentek (klorofill, hemoglobin), nukleinsavak, vitaminok.

A foszfor számos létfontosságú vegyület része. A foszfor az AMP, ADP, ATP, nukleotidok, foszforilált szacharidok és egyes enzimek része. Sok élőlény tartalmaz foszfort ásványi formában (oldható sejtnedv-foszfátok, foszfátok csontszövet).

Miután az organizmusok elpusztulnak, a foszforvegyületek mineralizálódnak. A gyökérváladéknak és a talajbaktériumok tevékenységének köszönhetően a foszfátok feloldódnak, ami lehetővé teszi a foszfor felszívódását a növényi, majd az állati szervezetek számára.

A kén részt vesz a kéntartalmú aminosavak (cisztin, cisztein) felépítésében, a B1-vitamin és egyes enzimek része. Különösen nagyon fontos ként és vegyületei vannak a kemoszintetikus baktériumok számára. Kénvegyületek képződnek a májban a mérgező anyagok fertőtlenítésének termékeiként.

A kálium a sejtekben csak ionok formájában található meg. A káliumnak köszönhetően a citoplazma bizonyos kolloid tulajdonságokkal rendelkezik; A kálium aktiválja a fehérjeszintézis enzimeket, meghatározza a szívműködés normál ritmusát, részt vesz a bioelektromos potenciálok létrehozásában és a fotoszintézis folyamataiban.

A nátrium (ionos formában) a vérben található ásványi anyagok jelentős részét teszi ki, ezért fontos szerepet játszik a szervezet vízanyagcseréjének szabályozásában. A nátriumionok hozzájárulnak a sejtmembrán polarizációjához; a szívműködés normális ritmusa attól függ, hogy a tápközegben a szükséges mennyiségű nátrium-, kálium- és kalcium-sók jelen vannak-e.

A kalcium ionos állapotában a kálium antagonistája. A membránszerkezetek része, és pektinanyagok sói formájában összeragasztja a növényi sejteket. A növényi sejtekben gyakran megtalálható egyszerű, tű alakú vagy összeolvadt kalcium-oxalát kristályok formájában.

A magnézium a sejtekben bizonyos arányban kalciummal van jelen. A klorofill molekula része és aktiválódik energiaanyagcsereés DNS-szintézis.

A vas az szerves része hemoglobin molekulák. Részt vesz a klorofill bioszintézisében, így ha vashiány van a talajban, a növényekben klorózis alakul ki. A vas fő szerepe a légzés és a fotoszintézis folyamataiban való részvétel az elektronok oxidatív enzimek - kataláz, ferredoxin - részeként történő átvitelével. Az állatok és az emberek szervezetében a vastartalmú fehérje, a ferritin egy bizonyos mennyiségű vasat raktároz, amely a májban és a lépben található.

A réz állatokban és növényekben található, ahol fontos szerepet játszik. A réz egyes enzimek (oxidázok) része. Megállapították a réz fontosságát a vérképzés folyamataiban, a hemoglobin és a citokróm szintézisében.

Minden nap 2 mg réz kerül az emberi szervezetbe étellel. A növényekben a réz számos enzim része, amelyek részt vesznek a fotoszintézis és más bioszintézisek sötét reakcióiban. A rézhiányos állatok vérszegénységben, étvágytalanságban és szívbetegségben szenvednek.

A mangán egy nyomelem, amelynek elégtelen mennyisége a növényekben klorózist okoz. A mangán a növények nitrátredukciós folyamataiban is nagy szerepet játszik.

A cink része néhány olyan enzimnek, amelyek aktiválják a szénsav lebontását.

A bór hatással van a növekedési folyamatokra, különösen a növényi szervezetekre. Ennek a mikroelemnek a talajban való hiányában a vezető szövetek, virágok és petefészkek elhalnak a növényekben.

BAN BEN Utóbbi időben a mikroelemeket széles körben alkalmazzák a növénytermesztésben (vetés előtti magkezelés) és az állattenyésztésben (mikroelem takarmány-adalékanyagok).

A sejt egyéb szervetlen komponensei leggyakrabban sók formájában találhatók meg, oldatban ionokká disszociálva, vagy fel nem oldott állapotban (csontszövet foszforsói, szivacsok meszes vagy szilíciumhéjai, korallok, kovamoszatok stb.).

III. Szerves vegyületek.

Szénhidrátok (szacharidok). Ezen anyagok molekulái mindössze három elemből - szénből, oxigénből és hidrogénből - épülnek fel. A szén az élő szervezetek fő energiaforrása. Ezenkívül olyan vegyületekkel látják el az organizmusokat, amelyeket később más vegyületek szintézisére használnak fel.

A leghíresebb és legelterjedtebb szénhidrátok a vízben oldott mono- és diszacharidok. Kikristályosodnak és édes ízűek.

A monoszacharidok (monózok) olyan vegyületek, amelyek nem hidrolizálhatók. A szacharidok polimerizálhatnak nagyobb molekulatömegű vegyületeket - di-, tri- és poliszacharidokat.

Oligoszacharidok. Ezeknek a vegyületeknek a molekulái 2-4 molekula monoszacharidból épülnek fel. Ezek a vegyületek kristályosodhatnak is, vízben könnyen oldódnak, édes ízűek és tartósak molekuláris tömeg. Az oligoszacharidokra példák a szacharóz, maltóz, laktóz, sztachióz tetraszacharid stb. diszacharidok.

A poliszacharidok (poliózok) vízben nem oldódó vegyületek (kolloid oldatot képeznek), amelyeknek nincs édes ízük, az előző szénhidrátcsoporthoz hasonlóan hidrolizálhatók (arabanok, xilánok, keményítő, glikogén). Ezen vegyületek fő funkciója a kötőszöveti sejtek megkötése, összeragasztása, a sejtek védelme a kedvezőtlen tényezőktől.

A lipidek olyan vegyületek csoportja, amelyek minden élő sejtben megtalálhatók; vízben oldhatatlanok. A lipidmolekulák szerkezeti egységei lehetnek egyszerű szénhidrogénláncok vagy összetett ciklikus molekulák maradékai.

Kémiai természetüktől függően a lipideket zsírokra és lipoidokra osztják.

A zsírok (trigliceridek, semleges zsírok) a lipidek fő csoportja. Ők képviselik észterek háromértékű alkohol glicerin és zsírsavak vagy szabad zsírsavak és trigliceridek keveréke.

Élő sejtekben található és szabad zsírsav: palmitinsav, sztearinsav, ricinsav.

A lipoidok zsírszerű anyagok. Nagy jelentőséggel bírnak, mert szerkezetükből adódóan egyértelműen orientált molekularétegeket képeznek, és a molekulák hidrofil és hidrofób végeinek rendezett elrendezése elsődleges fontosságú a szelektív permeabilitású membránszerkezetek kialakításában.

Enzimek. Ezek fehérje természetű biológiai katalizátorok, amelyek felgyorsíthatják a biológiai folyamatokat kémiai reakciók. Az enzimek nem pusztulnak el a biokémiai átalakulások során, így viszonylag kis mennyiségük katalizálja a reakciókat nagy mennyiség anyagokat. Jellemző különbség az enzimek és a kémiai katalizátorok között, hogy normál körülmények között képesek felgyorsítani a reakciókat.

Kémiai természetük szerint az enzimek két csoportra oszthatók - egykomponensűek (csak fehérjéből állnak, aktivitásukat az aktív centrum határozza meg - egy fehérjemolekulában lévő aminosavak meghatározott csoportja (pepszin, tripszin)) és két- komponens (fehérjéből (apoenzim - fehérjehordozó) és fehérje komponensből (koenzim) áll, és a koenzimek kémiai természete eltérő lehet, mivel lehetnek szerves (sok vitamin, NAD, NADP) vagy szervetlen (fématomok: vas) , magnézium, cink)).

Az enzimek funkciója az aktiválási energia csökkentése, pl. a molekula reaktivitásához szükséges energiaszint csökkentésében.

Az enzimek modern osztályozása az általuk katalizált kémiai reakciók típusán alapul. A hidroláz enzimek felgyorsítják a komplex vegyületek monomerekre (amiláz (hidrolizálja a keményítőt), celluláz (a cellulózt monoszacharidokra bontja), proteáz (a fehérjéket aminosavakra hidrolizál) bontásának reakcióját.

Az oxidoreduktáz enzimek katalizálják a redox reakciókat.

A transzferázok aldehid-, keton- és nitrogéncsoportokat visznek át egyik molekulából a másikba.

A liázok elhasítják az egyes gyököket, így kettős kötéseket hoznak létre, vagy katalizálják csoportok hozzáadását a kettős kötésekhez.

Az izomerázok izomerizációt hajtanak végre.

A ligázok az ATP vagy más triofoszfát energiájával katalizálják a két molekula közötti reakciókat.

A pigmentek nagy molekulatömegű természetes színű vegyületek. A több száz ilyen típusú vegyület közül a legfontosabbak a metalloporfirin és a flavin pigmentek.

A magnéziumatomot tartalmazó metalloporfirin képezi a zöld növényi pigmentek - klorofillok - molekulájának alapját. Ha a magnézium helyett vasatom van, akkor egy ilyen metalloporfirint hemnek neveznek.

Az emberben, az összes többi gerincesben és egyes gerinctelenekben a vörösvértestek hemoglobinja vas-oxidot tartalmaz, amely a vér vörös színét adja. A hemeritrin rózsaszínes színt ad a vérnek (egyes polichaeta férgek). A klorokruorin a vért és a szövetfolyadékot zöldre színezi.

A vérben a leggyakoribb légzőszervi pigment a hemoglobin és a hemocián (a magasabb rendű rákfélék, pókfélék és egyes polip puhatestűek légzőszervi pigmentje).

A kromoproteinek közé tartoznak még a citokrómok, kataláz, peroxidáz, mioglobin (az izmokban található, és oxigénellátást hoz létre, ami lehetővé teszi, hogy a tengeri emlősök hosszú ideig víz alatt maradjanak).

A kiválasztó funkciókat a gyomor-bél traktus végzi; külső légzőszervek; verejték-, faggyú-, könny-, emlő- és egyéb mirigyek, valamint vesék (1.14. ábra), amelyek segítségével a bomlástermékek eltávolíthatók a szervezetből.

Rizs. 1.14.

A kiválasztó rendszer fontos szerve a vese, amely közvetlenül részt vesz a víz- és ásványianyag-anyagcsere szabályozásában, biztosítja a sav-bázis egyensúlyt (egyensúlyt) a szervezetben, és biológiailag aktív anyagokat, például renint képez, amely befolyásolja a vérnyomást. szinteket.

Az emberi test kémiai szerkezete

Az emberi test szerves és szervetlen anyagokat tartalmaz. A víz a testtömeg 60%-át, az ásványi anyagok átlagosan 4%-át teszik ki. Szerves anyag főként fehérjék (18%), zsírok (15%), szénhidrátok (2-3%) képviselik. A test minden anyaga, valamint az élettelen természet különböző kémiai elemek atomjaiból épül fel.

A 110 ismert kémiai elemből az emberi szervezet főleg 24-et tartalmaz (1.2. táblázat). A kémiai elemeket a szervezetben lévő mennyiségüktől függően alap-, makro-, mikro- és ultramikroelemekre osztják.

Vegye figyelembe, hogy az egyes kémiai elemek egyenlőtlenül halmozódnak fel az emberi test különböző szerveiben és szöveteiben. Például a csontszövet kalciumot és foszfort, vért - vasat, pajzsmirigyet - jódot, májat - rezet, bőrt - stronciumot stb.

Mennyiségi és kiváló minőségű kompozíció a szervezet kémiai elemei mind a külső környezeti tényezőktől (táplálkozás, ökológia stb.), mind az egyes szervek működésétől függenek.

Makrotápanyagokés fontosságukat a szervezetben az határozza meg, hogy számos biológiai

1.2. táblázat

Az emberi testet alkotó kémiai elemek

(N. I. Volkov szerint)

	Kémiai elem
Alapvető	Oxigén (O)		Összesen 99,9%
elemeket	szén (C)
	Hidrogén (H) Nitrogén (N)
Makrotápanyagok	Kalcium (Ca)
	Foszfor (P)
	Nátrium (Na)
	Magnézium (Mg)
Mikro és ultra
mikroelemek	Fluor (F) Szilícium (Si) Vanádium (V) Króm (Cr) Mangán (Mn) Vas (Fe) Kobalt (Co) Réz (Cu) Cink (Zn) Szelén (Se)
	Molibdén (Mo) Jód (J)

kémiai folyamatok. Ezek alapvető táplálkozási tényezők, mivel a szervezet nem termeli őket. Az ásványianyag-tartalom viszonylag alacsony (a száraz testtömeg 4-10%-a), és a szervezet funkcionális állapotától, életkorától, tápláltsági állapotától és környezeti viszonyaitól függ.

Kalcium az emberi szervezetben az összes ásványi anyag 40%-át teszi ki. A fogak és csontok része, erőt ad nekik. A kalcium beáramlásának csökkenése a szervezet szöveteibe a csontokból való felszabaduláshoz vezet, ami erejük csökkenését (csontritkulás), valamint az idegrendszer, a vérkeringés, beleértve az izomtevékenységet is, diszfunkciót okoz.

Foszfor az összes ásványi anyag mennyiségének 22%-át teszi ki. Mennyiségének körülbelül 80%-a a szövetekben található kalcium-foszfát formájában. A foszfor fontos szerepet játszik az energiaképzési folyamatokban, mivel foszforsav-maradékok formájában az energiaforrások összetételében - ATP, ADP, CrP, különféle nukleotidok, valamint a hidrogénhordozók összetételében és néhány anyagcsere termékek.

Nátrium és kálium a test minden szövetében és folyadékában megtalálható. A kálium túlnyomórészt a sejtek belsejében, a nátrium - az extracelluláris térben. Mindkettő részt vesz az idegimpulzusok vezetésében, a szöveti stimulációban, az ozmotikus vérnyomás (ozmotikus aktív ionok) létrehozásában, a sav-bázis egyensúly fenntartásában, valamint befolyásolja a Naf, Kf, ATPáz enzimek aktivitását. Ezek az elemek szabályozzák a vízcserét a szervezetben: a nátriumionok visszatartják a vizet a szövetekben, és fehérjék duzzadását okozzák (kolloidok képződése), ami ödémához vezet; A káliumionok éppen ellenkezőleg, fokozzák a nátrium és a víz kiválasztását a szervezetből. A szervezet nátrium- és káliumhiánya a központi idegrendszer, az izom-összehúzó apparátus, a szív- és érrendszeri és az emésztőrendszer megzavarását okozza, ami a fizikai teljesítőképesség csökkenéséhez vezet.

Magnézium a szervezet szöveteiben bizonyos arányban van kalciummal. Befolyásolja az energiaanyagcserét, a fehérjeszintézist, hiszen számos enzim aktivátora, melyeket ún kinázokés ellátják a foszfátcsoport átvitelének funkcióját egy ATP-molekuláról különböző szubsztrátokra. A magnézium az izmok ingerlékenységét is befolyásolja, és segít eltávolítani a koleszterint a szervezetből.

Hiánya fokozott neuromuszkuláris ingerlékenységhez, görcsök megjelenéséhez és izomgyengeséghez vezet.

Klór ozmotikusra utal hatóanyagok valamint részt vesz a testsejtek ozmotikus nyomásának és vízanyagcseréjének szabályozásában, képződésére használják sósavból(HC1) - a gyomornedv kötelező összetevője. A klór hiánya a szervezetben a vérnyomás csökkenéséhez vezethet, hozzájárul a szívinfarktushoz, fáradékonyságot, ingerlékenységet és álmosságot okoz.

Mikro- és ultra-mikroelemek. Vas nagyon fontos szerepet játszik a szervezet aerob energiaképzési folyamataiban. Része a hemoglobin és a mioglobin fehérjéknek, amelyek 0 2 -t és CO 2 -t szállítanak a szervezetben, valamint a citokrómokat - a légzőlánc összetevőit, amelyekben a biológiai oxidáció és az LTP képződése zajlik. A szervezet vashiánya a hemoglobin képződésének károsodásához és a vérben való koncentrációjának csökkenéséhez vezet. Ez vashiányos vérszegénység kialakulásához, a vér oxigénkapacitásának csökkenéséhez és a fizikai teljesítőképesség meredek csökkenéséhez vezethet.

Cink számos energia-anyagcsere enzim része, valamint karboanhidráz enzimek, amelyek katalizálják a H 2 CO 3 és a laktát dehidrogenáz cseréjét, amelyek szabályozzák a tejsav oxidatív lebomlását. Részt vesz az inzulinfehérje - a hasnyálmirigy hormon - aktív szerkezetének létrehozásában, és fokozza az agyalapi mirigy (gonadotrop) és az ivarmirigyhormonok (tesztoszteron, ösztrogén) hatását a fehérjeszintézis folyamataira. A cinkhiány az immunitás gyengüléséhez, az étvágytalansághoz és a növekedési folyamatok lassulásához vezethet.

Réz elősegíti a test növekedését, fokozza a vérképző folyamatokat, befolyásolja a glükóz oxidációjának és a glikogén lebontásának sebességét. A légzőlánc enzimeinek része, növeli a lipáz, pepszin és más enzimek aktivitását.

Mangán, kobalt, króm a szervezet számos olyan enzim aktivátoraként használja fel, amelyek részt vesznek a szénhidrátok, fehérjék, lipidek anyagcseréjében, a koleszterinszintézisben, befolyásolják a vérképző folyamatokat és növelik a szervezet védekezőképességét. A króm a fehérjeszintézist is fokozza, és anabolikus hatást fejt ki. A mangán részt vesz a C-vitamin szintézisében, ami nagyon fontos a sportolók számára.

Jód szükséges a pajzsmirigyhormonok - tiroxin és származékai - felépítéséhez. Hiánya a szervezetben pajzsmirigy-betegségekhez (endémiás golyva) vezet: 150 mcg elégíti ki a szervezet napi jódszükségletét.

Fluor a fogzománc és a dentin része. Feleslege elnyomja a szöveti légzési és zsírsavoxidációs folyamatokat. Az elégtelen fluorid fogászati ​​betegségeket (szuvasodást), a túlzott fluorid pedig zománcfestést (fluorózist) okoz.

Szelén antioxidáns hatású, pl. megvédi a sejteket a túlzott lipid-peroxidációtól, ami káros hidrogén-peroxidok felhalmozódásához vezet a szövetekben. A legújabb kutatások szerint a szelén erősíti az immunrendszert és megakadályozza a rákos sejtek kialakulását, valamint részt vesz a genetikai információ átadásában.

Az emberi és állati szervezet szerves és szervetlen anyagok, amelyet a folyadékok és élelmiszerek fogyasztási és felszívódási formája határoz meg.

A szerves és szervetlen anyagok közös és eltérő tulajdonságokkal rendelkeznek. A szervetlen anyagok vízben oldódnak és felszívódnak a növényekben. A növényekben a szervetlen anyagok megváltoztatják állapotukat és szerves anyaggá alakulnak. Ez ugyanaz a kémiai elem, de a kötései megváltoznak, miután a folyadékból a növényi sejtbe kerül, i.e. a növényi anyag szerkezetébe. A növényi táplálékkal az emberi és állati szervezetbe bekerülő szerves anyagok azonosak az élő anyag kémiai elemeivel. A szervezet által a növényi táplálékokból asszimilált kémiai elemek megőrzik az élő anyag természetes tulajdonságait, i.e. szerves állapot.

Az élő szervezet levegőből, folyadékokból, növényi és állati eredetű élelmiszerekből képes anyagokat felvenni. Levegővel és vízzel az élő szervezet főként szervetlen anyagokat kap, amelyek az élő szervezet sejtjeinek részévé válhatnak, ha nem távolítják el őket időben. Szervetlen anyagok hiányoznak a tiszta esővízből, a desztillált vízből és a frissen készített bogyók, gyümölcsök és zöldségek levéből. A bogyók, gyümölcsök és zöldségek levének tárolása során a kémiai elemek elveszítik szerves állapotukat és szervetlen anyagokká alakulnak. Csak egy növény képes a kémiai elemeket hosszú ideig szerves állapotban megtartani, mégpedig a teljes érettségig.

Szervetlen vegyületek.

1. A víz, tulajdonságai és jelentősége a biológiai folyamatokban.

A víz univerzális oldószer. Nagy hőkapacitással és ugyanakkor magas hővezető képességgel rendelkezik a folyadékok számára. Ezek a tulajdonságok ideális folyadékká teszik a vizet a test hőegyensúlyának fenntartásához.

Molekuláinak polaritása miatt a víz szerkezetstabilizátorként működik.

A víz oxigén- és hidrogénforrás, a biokémiai és kémiai reakciók fő közege, a biokémiai reakciók legfontosabb reagense és terméke.

A vízre jellemző a teljes átlátszóság a spektrum látható részén, ami fontos a fotoszintézis és a transzspiráció folyamatában.

A víz gyakorlatilag nem tömörül, ami nagyon fontos a szervek alakjának kialakításához, a turgor létrehozásához és a szervek és testrészek bizonyos helyzetének biztosításához a térben.

A víznek köszönhetően az élő sejtekben ozmotikus reakciók lehetségesek.

A víz az anyagok fő szállítási eszköze a szervezetben (vérkeringés, az oldatok felszálló és leszálló áramlatai a növény testében stb.).

Ásványok.

Élő szervezetekben modern módszerek A kémiai elemzés a periódusos rendszer 80 elemét tárta fel. Mennyiségi összetételük alapján három fő csoportra oszthatók.

A makroelemek alkotják a szerves és szervetlen vegyületek zömét, koncentrációjuk a testtömeg 60-0,001%-a között mozog (oxigén, hidrogén, szén, nitrogén, kén, magnézium, kálium, nátrium, vas stb.).

A mikroelemek főként nehézfémek ionjai. A szervezetekben 0,001% - 0,000001% mennyiségben találhatók (mangán, bór, réz, molibdén, cink, jód, bróm).

Az ultramikroelemek koncentrációja nem haladja meg a 0,000001%-ot. Élettani szerepük a szervezetekben még nem teljesen tisztázott. Ebbe a csoportba tartozik az urán, rádium, arany, higany, cézium, szelén és sok más ritka elem.

A Földön élő élőlények szöveteinek nagy részét organogén elemek alkotják: oxigén, szén, hidrogén és nitrogén, amelyekből főleg szerves vegyületek épülnek fel - fehérjék, zsírok, szénhidrátok.

Az egyes elemek szerepe, funkciója.

Az autotróf növények nitrogénje a nitrogén- és fehérjeanyagcsere kezdeti terméke. A nitrogénatomok számos más, nem fehérje, de fontos vegyület részét képezik: pigmentek (klorofill, hemoglobin), nukleinsavak, vitaminok.

A foszfor számos létfontosságú vegyület része. A foszfor az AMP, ADP, ATP, nukleotidok, foszforilált szacharidok és egyes enzimek része. Sok élőlény tartalmaz foszfort ásványi formában (oldható sejtnedv-foszfátok, csontszövet-foszfátok).

Miután az organizmusok elpusztulnak, a foszforvegyületek mineralizálódnak. A gyökérváladéknak és a talajbaktériumok tevékenységének köszönhetően a foszfátok feloldódnak, ami lehetővé teszi a foszfor felszívódását a növényi, majd az állati szervezetek számára.

A kén részt vesz a kéntartalmú aminosavak (cisztin, cisztein) felépítésében, a B1-vitamin és egyes enzimek része. A kén és vegyületei különösen fontosak a kemoszintetikus baktériumok számára. Kénvegyületek képződnek a májban a mérgező anyagok fertőtlenítésének termékeiként.

A kálium a sejtekben csak ionok formájában található meg. A káliumnak köszönhetően a citoplazma bizonyos kolloid tulajdonságokkal rendelkezik; A kálium aktiválja a fehérjeszintézis enzimeket, meghatározza a szívműködés normál ritmusát, részt vesz a bioelektromos potenciálok létrehozásában és a fotoszintézis folyamataiban.

A nátrium (ionos formában) a vérben található ásványi anyagok jelentős részét teszi ki, ezért fontos szerepet játszik a szervezet vízanyagcseréjének szabályozásában. A nátriumionok hozzájárulnak a sejtmembrán polarizációjához; a szívműködés normális ritmusa attól függ, hogy a tápközegben a szükséges mennyiségű nátrium-, kálium- és kalcium-sók jelen vannak-e.

A kalcium ionos állapotában a kálium antagonistája. A membránszerkezetek része, és pektinanyagok sói formájában összeragasztja a növényi sejteket. A növényi sejtekben gyakran megtalálható egyszerű, tű alakú vagy összeolvadt kalcium-oxalát kristályok formájában.

A magnézium a sejtekben bizonyos arányban kalciummal van jelen. A klorofill molekula része, aktiválja az energia-anyagcserét és a DNS-szintézist.

A vas a hemoglobin molekula szerves része. Részt vesz a klorofill bioszintézisében, így ha vashiány van a talajban, a növényekben klorózis alakul ki. A vas fő szerepe a légzés és a fotoszintézis folyamataiban való részvétel az elektronok oxidatív enzimek - kataláz, ferredoxin - részeként történő átvitelével. Az állatok és az emberek szervezetében a vastartalmú fehérje, a ferritin egy bizonyos mennyiségű vasat raktároz, amely a májban és a lépben található.

A réz állatokban és növényekben található, ahol fontos szerepet játszik. A réz egyes enzimek (oxidázok) része. Megállapították a réz fontosságát a vérképzés folyamataiban, a hemoglobin és a citokróm szintézisében.

Minden nap 2 mg réz kerül az emberi szervezetbe étellel. A növényekben a réz számos enzim része, amelyek részt vesznek a fotoszintézis és más bioszintézisek sötét reakcióiban. A rézhiányos állatok vérszegénységben, étvágytalanságban és szívbetegségben szenvednek.

A mangán egy nyomelem, amelynek elégtelen mennyisége a növényekben klorózist okoz. A mangán a növények nitrátredukciós folyamataiban is nagy szerepet játszik.

A cink része néhány olyan enzimnek, amelyek aktiválják a szénsav lebontását.

A bór hatással van a növekedési folyamatokra, különösen a növényi szervezetekre. Ennek a mikroelemnek a talajban való hiányában a vezető szövetek, virágok és petefészkek elhalnak a növényekben.

Az utóbbi időben a növénytermesztésben (vetés előtti vetőmagkezelés) és az állattenyésztésben (mikroelem takarmány-adalékok) széles körben alkalmazzák a mikroelemeket.

A sejt egyéb szervetlen komponensei leggyakrabban sók formájában találhatók meg, oldatban ionokká disszociálva, vagy fel nem oldott állapotban (csontszövet foszforsói, szivacsok meszes vagy szilíciumhéjai, korallok, kovamoszatok stb.).

2. Alapvető létfontosságú vegyületek: fehérjék, szénhidrátok, zsírok, vitaminok.

Szénhidrátok (szacharidok). Ezen anyagok molekulái mindössze három elemből - szénből, oxigénből és hidrogénből - épülnek fel. A szén az élő szervezetek fő energiaforrása. Ezenkívül olyan vegyületekkel látják el az organizmusokat, amelyeket később más vegyületek szintézisére használnak fel.

A leghíresebb és legelterjedtebb szénhidrátok a vízben oldott mono- és diszacharidok. Kikristályosodnak és édes ízűek.

A monoszacharidok (monózok) olyan vegyületek, amelyek nem hidrolizálhatók. A szacharidok polimerizálhatnak nagyobb molekulatömegű vegyületeket - di-, tri- és poliszacharidokat.

Oligoszacharidok. Ezeknek a vegyületeknek a molekulái 2-4 molekula monoszacharidból épülnek fel. Ezek a vegyületek kristályosodhatnak is, vízben könnyen oldódnak, édes ízűek és állandó molekulatömegűek. Az oligoszacharidokra példák a szacharóz, maltóz, laktóz, sztachióz tetraszacharid stb. diszacharidok.

A poliszacharidok (poliózok) vízben nem oldódó vegyületek (kolloid oldatot képeznek), amelyeknek nincs édes ízük, az előző szénhidrátcsoporthoz hasonlóan hidrolizálhatók (arabanok, xilánok, keményítő, glikogén). Ezen vegyületek fő funkciója a kötőszöveti sejtek megkötése, összeragasztása, a sejtek védelme a kedvezőtlen tényezőktől.

A lipidek olyan vegyületek csoportja, amelyek minden élő sejtben megtalálhatók; vízben oldhatatlanok. Szerkezeti egységek A lipidmolekulák lehetnek egyszerű szénhidrogénláncok vagy összetett ciklikus molekulák maradékai.

Kémiai természetüktől függően a lipideket zsírokra és lipoidokra osztják.

A zsírok (trigliceridek, semleges zsírok) a lipidek fő csoportja. Ezek a háromértékű alkohol-glicerin és zsírsavak észterei vagy szabad zsírsavak és trigliceridek keveréke.

A szabad zsírsavak élő sejtekben is megtalálhatók: palmitinsav, sztearinsav, ricinsav.

A lipoidok zsírszerű anyagok. Nagy jelentőséggel bírnak, mert szerkezetükből adódóan egyértelműen orientált molekularétegeket képeznek, és a molekulák hidrofil és hidrofób végeinek rendezett elrendezése elsődleges fontosságú a szelektív permeabilitású membránszerkezetek kialakításában.

A vitaminok nagy fiziológiai aktivitásúak, összetettek és változatosak kémiai szerkezete. Szükségesek a test normális növekedéséhez és fejlődéséhez. A vitaminok szabályozzák a szénhidrátok, szerves savak, aminosavak oxidációját, amelyek egy része a NAD és a NADP részét képezi.

A vitaminok bioszintézise elsősorban a zöld növényekre jellemző. Az állati szervezetekben egymástól függetlenül csak a D- és E-vitamin szintetizálódik.A vitaminokat két csoportra osztják: vízben oldódó (C, B1, B2, folsav, B5, B12, B6, PP) és zsírban oldódó (A, D, E, K).

http://schools.keldysh.ru/