Kemiske elementer i den menneskelige krop. Organiske og uorganiske stoffer

Uorganiske stoffer er kemiske forbindelser, der i modsætning til organiske ikke indeholder kulstof (bortset fra cyanider, karbider, karbonater og nogle andre forbindelser, der traditionelt hører til denne gruppe).

Klassificeringen af uorganiske stoffer er som følger. Der er simple stoffer: ikke-metaller (H2, N2, O2), metaller (Na, Zn, Fe), amfotere simple stoffer (Mn, Zn, Al), ædelgasser (Xe, He, Rn) og komplekse stoffer: oxider (H2O) , C02, P205); hydroxider (Ca(OH)2, H2S04); salte (CuSO4, NaCl, KNO3, Ca3(PO4)2) og binære forbindelser.

Molekyler af simple (enkelt-element) stoffer består kun af atomer af en bestemt (én) type (grundstof). De nedbrydes ikke i kemiske reaktioner og er ikke i stand til at danne andre stoffer. Simple stoffer er til gengæld opdelt i metaller og ikke-metaller. Der er ingen klar grænse mellem dem på grund af simple stoffers evne til at udvise dobbelte egenskaber. Nogle grundstoffer udviser samtidigt egenskaber af både metaller og ikke-metaller. De kaldes amfotere.

Ædelgasser er en separat klasse af uorganiske stoffer; de skiller sig ud blandt andre ved deres særlige originalitet. VIIIA-grupper.

Nogle elementers evne til at danne flere simple, forskellige i struktur og egenskaber, kaldes allotropi. Eksempler omfatter elementerne C, diamantdannende karabin og grafit; O - ozon og oxygen; R - hvid, rød, sort og andre. Dette fænomen er muligt på grund af det forskellige antal atomer i molekylet og på grund af atomernes evne til at danne forskellige krystallinske former.

Ud over simple omfatter hovedklasserne af uorganiske stoffer komplekse forbindelser. Komplekse (to- eller multi-element) stoffer betyder forbindelser af kemiske grundstoffer. Deres molekyler er opbygget af forskellige typer atomer (forskellige grundstoffer). Når de nedbrydes i kemiske reaktioner, danner de flere andre stoffer. De er opdelt i baser og salte.

I baser er metalatomer forbundet med hydroxylgrupper (eller én gruppe). Disse forbindelser er opdelt i opløselige (alkali) og uopløselige i vand.

Oxider består af to grundstoffer, hvoraf det ene nødvendigvis er ilt. De er ikke-saltdannende og saltdannende.

Hydroxider er stoffer, der dannes ved interaktion (direkte eller indirekte) med vand. Disse omfatter: baser (Al(OH)3, Ca(OH)2), syrer (HCl, H2SO4, HNO3, H3PO4), (Al(OH)3, Zn(OH)2). Når forskellige typer hydroxider interagerer med hinanden, dannes iltholdige salte.

Salte er opdelt i mellemstore salte (består af kationer og anioner - Ca3(PO4)2, Na2SO4); sur (indeholder hydrogenatomer i den sure rest, som kan erstattes af kationer -NaHSO3, CaHPO4), basisk (indeholder en hydroxo- eller oxogruppe - Cu2CO3(OH)2); dobbelt (indeholder to forskellige kemiske kationer) og/eller komplekse (indeholder to forskellige sure rester) salte (CaMg(CO3)2, K3).

Binære forbindelser (en ret stor klasse af stoffer) opdeles i oxygenfrie syrer (H2S, HCl); iltfrie salte (CaF2, NaCl) og andre forbindelser (CaC2, AlH3, CS2).

Uorganiske stoffer har ikke et kulstofskelet, som er grundlaget for organiske forbindelser.

Den menneskelige krop indeholder både (34%) og uorganiske forbindelser. Sidstnævnte omfatter først og fremmest vand (60%) og calciumsalte, som det menneskelige skelet hovedsageligt består af.

Uorganiske stoffer i den menneskelige krop er repræsenteret af 22 kemiske elementer. De fleste af dem er metaller. Afhængigt af koncentrationen af elementer i kroppen kaldes de mikroelementer (hvis indholdet i kroppen ikke er mere end 0,005% af kropsvægten) og makroelementer. Mikroelementer, der er vigtige for kroppen, er jod, jern, kobber, zink, mangan, molybdæn, kobolt, krom, selen og fluor. Deres indtag fra mad ind i kroppen er nødvendig for dens normale funktion. Makroelementer som calcium, fosfor og klor er grundlaget for mange væv.

Menneskekroppen- et åbent biologisk system. Den menneskelige krop er et system på flere niveauer. Det består af organsystemer, hvert organsystem består af organer, hvert organ består af væv, og væv består af celler. Hver celle er et system af indbyrdes forbundne organeller.

Den menneskelige krop er et åbent system, der konstant udveksler stoffer og energi med miljøet. Fra det kommer ilt ind i kroppen under gasudveksling og sammen med mad, vand og næringsstoffer. Udadtil fjerner kroppen kuldioxid, ufordøjet madrester, urin, sved og sekret fra talgkirtlerne.

Eksternt modtager kroppen termisk energi og næringsstoffer (proteiner, fedtstoffer, kulhydrater), hvis molekyler akkumulerer kemisk energi. Det frigives under nedbrydningen af disse stoffer i kroppen. En del af den kemiske energi bruges på processen med sin livsaktivitet, og overskuddet i form af varme returneres til det ydre miljø.

Uorganiske stoffer

Blandt alle uorganiske stoffer er vandindholdet i menneskekroppen det højeste. Det udgør op til 90 % af et embryos masse og op til 70 % af en ældre persons kropsmasse. Vand er et opløsningsmiddel, der sørger for transport af stoffer i kroppen. Stoffer opløst i vand opnår evnen til at interagere. Vand deltager også i varmeudvekslingsprocesser mellem kroppen og miljøet.

Den menneskelige krop indeholder mange uorganiske stoffer. Nogle af dem er til stede i form af molekyler, såsom calciumforbindelser i knogler, stoffer i form af ioner. Jernioner er således involveret i transporten af ilt i blodet, calciumioner er nødvendige for muskelsammentrækning, og kalium- og natriumioner er nødvendige for dannelse og transmission af nerveimpulser.

Organisk stof

Mange organiske stoffers molekyler er opbygget af blokke – simple organiske molekyler. Alle proteiner har denne struktur. De er dannet af aminosyremolekyler. Typisk folder en kæde af aminosyrer sig til fibrøse eller køllelignende strukturer. På denne måde bliver proteinmolekylet mere kompakt og fylder mindre i cellen.

Hver proces, der finder sted i kroppen, involverer snesevis eller endda hundredvis af forskellige proteiner. Andelen af proteiner er mere end 50% af den tørre masse af celler. Nogle proteiner er cellers byggemateriale, andre arbejder under muskelsammentrækning, og andre beskytter kroppen mod infektioner. Næsten alle kemiske reaktioner i kroppen sker ved hjælp af enzymer - proteinkatalysatorer.

Komplekse kulhydrater

Ligesom proteiner, komplekse kulhydrater dannes af blokmolekyler. Blokkene af glykogen er således molekyler af simple kulhydrater - glucose. Glukose i kroppen spiller rollen som en energikilde, og der skabes glukosereserver i form af glykogen. I kombination med proteiner og andre organiske stoffer udfører kulhydrater en strukturel funktion.

Fedtstoffer

Fedtstoffer- organiske stoffer, der er uopløselige i vand. Fedtmolekylet indeholder normalt molekyler af glycerol og fedtsyrer. Fedtstoffer danner cellers plasmamembraner, de ophobes i cellerne i fedtvæv, som udfører beskyttende funktioner i kroppen. Ligesom glukose er fedtstoffer en energikilde. Et fedtmolekyle lagrer mere energi end et glukosemolekyle, men cellen er meget længere tid om at udvinde energi fra fedtstoffer end fra kulhydrater.

Kemiske stoffer blev først klassificeret i slutningen af det 9. århundrede af den arabiske videnskabsmand Abu Bakr al-Razi. Ud fra stoffernes oprindelse inddelte han dem i tre grupper. I den første gruppe tildelte han en plads til mineralske stoffer, i den anden til plantestoffer og i den tredje til animalske stoffer.

Denne klassifikation var bestemt til at vare i næsten et årtusinde. Først i det 19. århundrede blev to af disse grupper dannet - organiske og uorganiske stoffer. Kemiske stoffer af begge typer er bygget takket være de halvfems elementer, der er inkluderet i D.I.

Gruppe af uorganiske stoffer

Blandt uorganiske forbindelser skelnes simple og komplekse stoffer. Gruppen af simple stoffer omfatter metaller, ikke-metaller og ædelgasser. Komplekse stoffer er repræsenteret af oxider, hydroxider, syrer og salte. Alle uorganiske stoffer kan bygges af alle kemiske grundstoffer.

Gruppe af organiske stoffer

Sammensætningen af alle organiske forbindelser inkluderer nødvendigvis kulstof og brint (dette er deres grundlæggende forskel fra mineralske stoffer). Stoffer dannet af C og H kaldes kulbrinter - de enkleste organiske forbindelser. Kulbrintederivater indeholder nitrogen og oxygen. De er igen klassificeret i oxygen- og nitrogenholdige forbindelser.

Gruppen af oxygenholdige stoffer er repræsenteret af alkoholer og ethere, aldehyder og ketoner, carboxylsyrer, fedtstoffer, voksarter og kulhydrater. Nitrogenholdige forbindelser omfatter aminer, aminosyrer, nitroforbindelser og proteiner. For heterocykliske stoffer er positionen dobbelt - de kan afhængigt af deres struktur tilhøre begge typer kulbrinter.

Cellekemikalier

Eksistensen af celler er mulig, hvis de indeholder organiske og uorganiske stoffer. De dør, når de mangler vand og mineralsalte. Celler dør, hvis de er stærkt udtømte for nukleinsyrer, fedtstoffer, kulhydrater og proteiner.

De er i stand til at leve normalt, hvis de indeholder flere tusinde forbindelser af organisk og uorganisk natur, der er i stand til at indgå i mange forskellige kemiske reaktioner. De biokemiske processer, der forekommer i cellen, er grundlaget for dens vitale aktivitet, normale udvikling og funktion.

Kemiske grundstoffer, der mætter cellen

Celler i levende systemer indeholder grupper af kemiske grundstoffer. De er beriget med makro-, mikro- og ultra-mikroelementer.

Makroelementer er primært repræsenteret af kulstof, brint, oxygen og nitrogen. Disse uorganiske stoffer i cellen danner næsten alle dens organiske forbindelser. De indeholder også vitale elementer. En celle er ikke i stand til at leve og udvikle sig uden calcium, fosfor, svovl, kalium, klor, natrium, magnesium og jern.
Gruppen af mikroelementer er dannet af zink, krom, kobolt og kobber.
Ultramikroelementer er en anden gruppe, der repræsenterer de vigtigste uorganiske stoffer i cellen. Gruppen er dannet af guld og sølv, som virker bakteriedræbende, og kviksølv, som forhindrer reabsorption af vand, der fylder nyretubuli og påvirker enzymer. Det inkluderer også platin og cæsium. Selen spiller en vis rolle i det, hvis mangel fører til forskellige typer kræft.

Vand i cellen

Betydningen af vand, et almindeligt stof på jorden for cellelivet, er ubestridelig. Mange organiske og uorganiske stoffer opløses i det. Vand er et frugtbart miljø, hvor der finder utrolig mange kemiske reaktioner sted. Det er i stand til at opløse henfald og metaboliske produkter. Takket være det forlader affald og toksiner cellen.

Denne væske har høj varmeledningsevne. Dette gør det muligt for varmen at spredes jævnt gennem kroppens væv. Den har en betydelig varmekapacitet (evnen til at absorbere varme, når dens egen temperatur ændres minimalt). Denne evne forhindrer pludselige temperaturændringer i at forekomme i cellen.

Vand har en usædvanlig høj overfladespænding. Takket være det bevæger opløste uorganiske stoffer, som organiske, let gennem væv. Mange små organismer, der bruger egenskaben overfladespænding, bliver på vandoverfladen og glider frit langs den.

Turgor af planteceller afhænger af vand. Hos visse dyrearter er det vand, der klarer støttefunktionen, og ikke andre uorganiske stoffer. Biologi har identificeret og studeret dyr med hydrostatiske skeletter. Disse omfatter repræsentanter for pighuder, runde og annelids, vandmænd og søanemoner.

Mætning af celler med vand

Arbejdsceller er fyldt med vand med 80 % af deres samlede volumen. Væsken findes i dem i fri og bundet form. Proteinmolekyler binder sig tæt til bundet vand. De, omgivet af en vandskal, er isoleret fra hinanden.

Vandmolekyler er polære. De danner hydrogenbindinger. Takket være brintbroer har vand høj varmeledningsevne. Bundet vand gør det muligt for cellerne at modstå kolde temperaturer. Gratis vand udgør 95%. Det fremmer opløsningen af stoffer involveret i cellulær metabolisme.

Meget aktive celler i hjernevæv indeholder op til 85 % vand. Muskelceller er 70% mættede med vand. Mindre aktive celler, der danner fedtvæv, har brug for 40 % vand. Det opløser ikke kun uorganiske kemikalier i levende celler, det er en nøgledeltager i hydrolysen af organiske forbindelser. Under dens indflydelse bliver organiske stoffer, der nedbrydes, til mellem- og slutstoffer.

Betydningen af mineralske salte for cellen

Mineralsalte er repræsenteret i celler af kationer af kalium, natrium, calcium, magnesium og anioner HPO 4 2-, H 2 PO 4 -, Cl -, HCO 3 -. De korrekte proportioner af anioner og kationer skaber den surhed, der er nødvendig for cellelivet. Mange celler opretholder et let alkalisk miljø, som forbliver stort set uændret og sikrer deres stabile funktion.

Koncentrationen af kationer og anioner i celler er forskellig fra deres forhold i det intercellulære rum. Årsagen til dette er aktiv regulering rettet mod transport af kemiske forbindelser. Dette procesforløb bestemmer konstansen af kemiske sammensætninger i levende celler. Efter celledød når koncentrationen af kemiske forbindelser i det intercellulære rum og cytoplasma ligevægt.

Uorganiske stoffer i cellens kemiske organisation

Den kemiske sammensætning af levende celler indeholder ingen særlige grundstoffer, der er unikke for dem. Dette bestemmer enheden af de kemiske sammensætninger af levende og ikke-levende genstande. Uorganiske stoffer i cellens sammensætning spiller en enorm rolle.

Svovl og nitrogen hjælper med at danne proteiner. Fosfor er involveret i syntesen af DNA og RNA. Magnesium er en vigtig bestanddel af enzymer og klorofylmolekyler. Kobber er nødvendigt for oxidative enzymer. Jern er midten af hæmoglobinmolekylet, zink er en del af de hormoner, der produceres af bugspytkirtlen.

Betydningen af uorganiske forbindelser for celler

Nitrogenforbindelser omdanner proteiner, aminosyrer, DNA, RNA og ATP. I planteceller omdannes ammoniumioner og nitrater til NH 2 under redoxreaktioner og bliver involveret i syntesen af aminosyrer. Levende organismer bruger aminosyrer til at danne deres egne proteiner, der er nødvendige for at opbygge deres kroppe. Efter organismers død hældes proteiner ind i stoffernes kredsløb under deres henfald, frigives nitrogen i fri form.

Uorganiske stoffer, der indeholder kalium, spiller rollen som en "pumpe". Takket være "kaliumpumpen" trænger stoffer, som de har brug for, ind i cellerne gennem membranen. Kaliumforbindelser fører til aktivering af celleaktivitet, takket være hvilken excitationer og impulser udføres. Koncentrationen af kaliumioner i celler er meget høj i modsætning til miljøet. Efter levende organismers død passerer kaliumioner let ind i det naturlige miljø.

Stoffer, der indeholder fosfor, bidrager til dannelsen af membranstrukturer og væv. I deres tilstedeværelse dannes enzymer og nukleinsyrer. Forskellige lag af jord er mættet i varierende grad med fosforsalte. Root sekreter af planter, opløse fosfater, absorbere dem. Efter organismers død undergår de resterende fosfater mineralisering og bliver til salte.

Uorganiske stoffer indeholdende calcium bidrager til dannelsen af intercellulært stof og krystaller i planteceller. Calcium fra dem trænger ind i blodet og regulerer processen med blodkoagulation. Takket være det dannes knogler, skaller, kalkskeletter og koralpolypper i levende organismer. Celler indeholder calciumioner og krystaller af dets salte.

Uorganiske stoffer i menneskekroppen

Mineraler spiller en vigtig rolle i den menneskelige krop. Mineraler deltager aktivt i alle biokemiske og intercellulære processer, der forekommer i os.

Grundstoffernes periodiske system (Mendelejevs tabel) indeholder i øjeblikket næsten 120 kemiske grundstoffer. Mere end 80 grundstoffer er blevet fundet i menneskekroppen. Af disse har en person brug for omkring 20 makro- og mikroelementer til et normalt liv.

Væsentlige elementer. Vitale (essentielle) mikroelementer har en indirekte effekt på den menneskelige krop og kontrollerer den vitale aktivitet af hormoner, enzymer, proteiner, fedtstoffer, kulhydrater, vitaminer og andre biologisk aktive stoffer. Denne styring sker ved at opretholde deres bestemte forhold og koncentration i kroppen.

Makronæringsstoffer:

EN) Organogene elementer

H, O, C, N - 98%

+S,P- bioelementer danner organiske forbindelser.

b) K, Na, Ca, Mg, Fe, Cl- omkring 2 %

P, Ca– dannelse af knoglevæv, knoglestyrke.

Sa. Efter 4 hovedelementer ligger den på en femteplads. Hos en voksen fjernes op til 700 mg calcium fra knoglevævet om dagen, og den samme mængde deponeres igen. Som følge heraf spiller knoglevæv, udover dets støttefunktion, rollen som et depot af calcium og fosfor, hvorfra kroppen udvinder dem, når der er mangel på kostindtag.

Ca- sikrer blodpropper.

K, Na, Cl– permeabilitet af cellemembraner, ledning af nerveimpulser.

Fe- er en del af hæmoglobin.

Mg- er en del af klorofyl i planter og enzymer i dyr.

Mikroelementer– indhold omkring 0,02 %

Zn er en del af insulin - et hormon i bugspytkirtlen, øger aktiviteten af kønskirtlerne.

Cu sikrer vævsvækst og er en del af enzymer.

jeg er en del af thyroxin, et skjoldbruskkirtelhormon.

Zn er en del af insulin, et bugspytkirtelhormon.

F er en del af tændernes emalje.

Co del af vitamin B 12 (cobalamin)

Mn sikrer stofskiftet.

B ansvarlig for vækstprocessen.

Mo ansvarlig for brugen af jern og tilbageholdelsen af fluor i kroppen.

Fejl makro- og mikroelementer fører til forskellige sygdomme. Og for at forhindre dem, skal du spise visse fødevarer. En mangel eller overskud i kroppen af et af disse elementer medfører alvorlige ændringer i dets funktion og kan ofte føre til alvorlige komplikationer. Derfor skal en vis balance af mineraler opretholdes for at kroppen kan fungere normalt.

De mest almindelige mangler i Ukraine er jod, zink, selen, magnesium, mangan og kobber. Derudover er der hos kvinder under graviditet og hos børn i perioder med kraftig vækst ofte en mangel i kroppen kirtel.

Hvis der er mangel kalcium knogleskørhed udvikler sig (blødhed, porøsitet af knogler), nedsættelse af skeletvækst. Det er nødvendigt at indtage mejeriprodukter.
Hvis der er mangel magnesium muskelkramper, tab af kropsvæsker. Produkter: grøntsager, bønner, nødder, mælk, frugter.
Hvis der er mangel klor- tør hud. Ingredienser: vand, bordsalt.
Hvis der er mangel natrium– hovedpine, dårlig hukommelse, tab af appetit. Produkter: tomater, abrikoser, ærter, bordsalt.
Hvis der er mangel kalium– arytmi af hjertesammentrækninger, pludselig død med stigende belastninger. Produkter - bananer, tørrede frugter, kartofler, tomater, zucchini.
Fosfor– ydre tegn på mangel er ukendte. Indeholdt i fisk, mejeriprodukter, valnødder, boghvede.
Hvis der er mangel kirtel anæmi udvikler sig. Det er nødvendigt at spise lever, kød, grønne blade af grøntsager.
Hvis der er mangel fluor a – huller i tænderne. Produkter - fisk, vand.
Hvis der er mangel zink– hudskader. Produkter – kød, skaldyr.
Hvis der er mangel jod struma udvikler sig. Det er nødvendigt at spise persimmons, skaldyr og iodiseret salt.
Hvis der er mangel kobber– kræft, leverdysfunktion. Produkter – lever, æggeblomme, fuldkorn.
Med mangel på kobolt udvikles perniciøs anæmi. Produkter - lever, animalske proteiner.

Udover vand skal blandt de uorganiske stoffer, der udgør cellen, nævnes salte, som er ionforbindelser. I en vandig opløsning dissocierer de for at danne en metalkation og en syrerestanion.
Celler er vigtigst for livsprocesser
Kationer: K, Na, Ca, Mg.
Anioner: H2PO4, Cl, HCO3.
Koncentrationen af ioner på den ydre overflade af cellen er forskellig fra deres koncentration på den indre overflade. Den ydre overflade af cellemembranen har en meget høj koncentration af natriumioner, og den indre overflade har en høj koncentration af kaliumioner. Som følge heraf dannes en potentiel forskel mellem cellemembranens indre og ydre overflade, hvilket forårsager overførsel af excitation langs en nerve eller muskel.
Calcium- og magnesiumioner er aktivatorer af mange enzymer.
Dens bufferegenskaber afhænger af koncentrationen af salte inde i cellen.
Buffer er en celles evne til at opretholde en let alkalisk reaktion på et konstant niveau. Buffer inde i cellen er leveret af anioner H 2 P.O. 4 Og NRO 4 .
I ekstracellulær væske og blod spiller de rollen som en buffer N 2 CO 3 Og NSO 3 .
Anioner af svage syrer og svage alkalier binder hydrogenioner og hydroxidioner, på grund af hvilke reaktionen inde i cellen ikke ændres.
Saltsyre skaber et surt miljø i maven, hvilket fremskynder fordøjelsen af madproteiner.
Calcium- og fosforioner findes i knoglevæv.
Mineralsalte kommer ind i kroppens celler fra det ydre miljø. Overskydende salte sammen med vand udskilles fra kroppen til det ydre miljø.