Šūnas ķīmiskais sastāvs

Minerālsāļi

ūdens.
labs šķīdinātājs

Hidrofils(no grieķu val hidro- ūdens un filleo

Hidrofobs(no grieķu val hidro- ūdens un Foboss

elastība

Ūdens.ūdens- universāls šķīdinātājs hidrofils. 2- hidrofobs. .3- siltuma jauda. 4- Ūdeni raksturo 5- 6- Ūdens nodrošina vielu kustība 7- Augos ūdens nosaka turgors atbalsta funkcijas, 8- Ūdens ir neatņemama sastāvdaļa eļļošanas šķidrumi gļotas

Minerālsāļi. darbības potenciāls ,

Ūdens kā galvenās vides cilvēka organismā fizikāli ķīmiskās īpašības.

No neorganiskajām vielām, kas veido šūnu, vissvarīgākā ir ūdens. Tās daudzums svārstās no 60 līdz 95% no kopējās šūnu masas. Ūdenim ir būtiska loma šūnu un dzīvo organismu dzīvē kopumā. Papildus tam, ka tā ir daļa no to sastāva, daudziem organismiem tā ir arī dzīvotne. Ūdens lomu šūnā nosaka tā unikālās ķīmiskās un fizikālās īpašības, kas galvenokārt saistītas ar tā molekulu mazo izmēru, molekulu polaritāti un spēju veidot ūdeņraža saites savā starpā.

Lipīdi. Lipīdu funkcijas cilvēka organismā.

Lipīdi ir liela bioloģiskas izcelsmes vielu grupa, kas labi šķīst organiskos šķīdinātājos, piemēram, metanolā, acetonā, hloroformā un benzolā. Tajā pašā laikā šīs vielas ūdenī nešķīst vai nedaudz šķīst. Slikta šķīdība ir saistīta ar nepietiekamu atomu saturu ar polarizējamu elektronu apvalku, piemēram, O, N, S vai P, lipīdu molekulās.

Fizioloģisko funkciju humorālās regulēšanas sistēma. Dūņošanas principi..

Humorālā fizioloģiskā regulācija izmanto ķermeņa šķidrumus (asinis, limfu, cerebrospinālo šķidrumu u.c.), lai pārraidītu signālus, izmantojot ķīmiskas vielas: hormonus, mediatorus, bioloģiski aktīvās vielas (BAS), elektrolītus u.c.

Humorālās regulācijas iezīmes: nav precīza adresāta - ar bioloģisko šķidrumu plūsmu vielas var nogādāt jebkurā ķermeņa šūnā; informācijas piegādes ātrums ir mazs - nosaka bioloģisko šķidrumu plūsmas ātrums - 0,5-5 m/s; darbības ilgums.

Humorālā regulējuma pārraidi veic asins plūsma, limfa, difūzija, nervu regulēšanu veic nervu šķiedras. Humorālais signāls pārvietojas lēnāk (ar kapilāru asins plūsmu ar ātrumu 0,05 mm/s) nekā nervu signāls (nervu pārraides ātrums ir 130 m/s). Humorālajam signālam nav tik precīza adresāta (tas darbojas pēc principa “visi, visi, visi”) kā nervu signālam (piemēram, nervu impulsu pārraida saraušanās pirksta muskuļi). Bet šī atšķirība nav būtiska, jo šūnām ir atšķirīga jutība pret ķīmiskām vielām. Tāpēc ķīmiskās vielas iedarbojas uz stingri noteiktām šūnām, tas ir, uz tām, kas spēj uztvert šo informāciju. Šūnas, kurām ir tik augsta jutība pret jebkuru humorālo faktoru, sauc par mērķa šūnām.
Starp humorāliem faktoriem vielas ar šauru
darbības spektrs, tas ir, vērsta iedarbība uz ierobežotu skaitu mērķa šūnu (piemēram, oksitocīns) un plašāka (piemēram, adrenalīns), kurai ir ievērojams skaits mērķa šūnu.
Humorālā regulēšana tiek izmantota, lai nodrošinātu reakcijas, kurām nav nepieciešams liels izpildes ātrums un precizitāte.
Humorālā regulēšana, tāpat kā nervu regulēšana, vienmēr tiek veikta
slēgta regulēšanas cilpa, kurā visi elementi ir savstarpēji savienoti ar kanāliem.
Kas attiecas uz ierīces ķēdes (SP) uzraudzības elementu, humorālās regulēšanas ķēdē tā nav kā neatkarīga struktūra. Šīs saites funkciju parasti veic endokrīnā sistēma.
šūna.
Humorālās vielas, kas nonāk asinīs vai limfā, izkliedējas starpšūnu šķidrumā un ātri tiek iznīcinātas. Šajā sakarā to iedarbība var attiekties tikai uz tuvējām orgānu šūnām, tas ir, to ietekmei ir vietējs raksturs. Atšķirībā no vietējiem efektiem, humorālo vielu attālā iedarbība attiecas uz mērķa šūnām no attāluma.

HIPOTALĀMA HORMONI

hormonu iedarbība

Kortikoliberīns - Stimulē kortikotropīna un lipotropīna veidošanos

Gonadotropīnu atbrīvojošais hormons - stimulē lutropīna un folitropīna veidošanos

Prolaktoliberīns - veicina prolaktīna izdalīšanos

Prolaktostatīns - inhibē prolaktīna izdalīšanos

Somatoliberīns Stimulē augšanas hormona sekrēciju

Somatostatīns - inhibē augšanas hormona un tirotropīna sekrēciju

Tiroliberīns - Stimulē tirotropīna un prolaktīna sekrēciju

Melanoliberīns - Stimulē melanocītus stimulējošā hormona sekrēciju

Melanostatīns - kavē melanocītu stimulējošā hormona sekrēciju

ADENOGIPOFIZISKIE HORMONI

STH (somatotropīns, augšanas hormons) - Stimulē ķermeņa augšanu, olbaltumvielu sintēzi šūnās, glikozes veidošanos un lipīdu sadalīšanos

Prolaktīns – regulē laktāciju zīdītājiem, instinktu barot pēcnācējus, dažādu audu diferenciāciju

TSH (tireotropīns) – regulē vairogdziedzera hormonu biosintēzi un sekrēciju

Kortikotropīns - regulē hormonu sekrēciju no virsnieru garozas

FSH (folitropīns) un LH (luteinizējošais hormons) - LH regulē sieviešu un vīriešu dzimumhormonu sintēzi, stimulē folikulu augšanu un nobriešanu, ovulāciju, dzeltenā ķermeņa veidošanos un darbību olnīcās FSH ir sensibilizējoša iedarbība uz folikuliem un Leidiga šūnas uz LH darbību, stimulē spermatoģenēzi

Vairogdziedzera hormoni Vairogdziedzera hormonu izdalīšanos kontrolē divi “augstākie” endokrīnie dziedzeri. Smadzeņu zonu, kas savieno nervu un endokrīno sistēmu, sauc par hipotalāmu. Hipotalāms saņem informāciju par vairogdziedzera hormonu līmeni un izdala vielas, kas ietekmē hipofīzi. Hipofīze atrodas arī smadzenēs īpašas depresijas zonā - sella turcica. Tas izdala vairākus desmitus hormonu, kuriem ir sarežģīta struktūra un darbība, bet tikai viens no tiem iedarbojas uz vairogdziedzeri - vairogdziedzeri stimulējošais hormons vai TSH. Vairogdziedzera hormonu līmenis asinīs un signāli no hipotalāma stimulē vai kavē TSH izdalīšanos. Piemēram, ja tiroksīna daudzums asinīs ir mazs, tad par to zinās gan hipofīze, gan hipotalāms. Hipofīze nekavējoties atbrīvos TSH, kas aktivizē hormonu izdalīšanos no vairogdziedzera.

Humorālā regulēšana ir cilvēka ķermeņa fizioloģisko funkciju koordinācija caur asinīm, limfu un audu šķidrumu. Humorālo regulējumu veic bioloģiski aktīvās vielas – hormoni, kas regulē organisma funkcijas subcelulārā, šūnu, audu, orgānu un sistēmu līmenī un mediatori, kas pārraida nervu impulsus. Hormonus ražo iekšējās sekrēcijas dziedzeri (endokrīnie), kā arī ārējie sekrēcijas dziedzeri (audi - kuņģa, zarnu sienas un citi). Hormoni ietekmē dažādu orgānu vielmaiņu un darbību, nokļūstot tajos ar asinīm. Hormoniem ir šādas īpašības: Augsta bioloģiskā aktivitāte; Specifiskums – ietekme uz noteiktiem orgāniem, audiem, šūnām; Tie tiek ātri iznīcināti audos; Molekulas ir maza izmēra un viegli iekļūst audos caur kapilāru sieniņām.

Virsnieru dziedzeri - pārī mugurkaulnieku endokrīnie dziedzeri dzīvnieki un persona. Glomerulosa zona ražo hormonus, ko sauc minerālkortikoīdi. Tie ietver :Aldosterons (pamata mineralokortikosteroīdu hormona virsnieru garoza) Kortikosterons (nenozīmīgs un salīdzinoši neaktīvs glikokortikoīdu hormons). Mineralkortikoīdi palielinās reabsorbcija Na + un K + izdalīšanās nierēs. Siju zonā veidojas glikokortikoīdi, kas ietver: Kortizols. Glikokortikoīdi būtiski ietekmē gandrīz visus vielmaiņas procesus. Viņi stimulē izglītību glikoze no tauki Un aminoskābes(glikoneoģenēze), apspiest iekaisuma, imūns Un alerģisks reakcijas, samazina proliferāciju saistaudi un arī palielināt jutīgumu maņu orgāni Un nervu sistēmas uzbudināmība. Ražots acs zonā dzimumhormoni (androgēni, kas ir prekursorvielas estrogēns). Šiem dzimumhormoniem ir nedaudz atšķirīga loma nekā izdalītajiem hormoniem dzimumdziedzeri. Producē virsnieru medulla šūnas kateholamīni - adrenalīns Un norepinefrīns . Šie hormoni paaugstina asinsspiedienu, uzlabo sirds darbību, paplašina bronhu caurules un paaugstina cukura līmeni asinīs. Atrodoties miera stāvoklī, viņi pastāvīgi izdala nelielu daudzumu kateholamīnu. Stresa situācijas ietekmē strauji palielinās adrenalīna un norepinefrīna sekrēcija no virsnieru medulla šūnām.

Atpūtas membrānas potenciāls ir pozitīvo elektrisko lādiņu trūkums šūnā, ko izraisa pozitīvo kālija jonu noplūde no tās un nātrija-kālija sūkņa elektrogēnās darbības.

Darbības potenciāls (AP). Visi stimuli, kas iedarbojas uz šūnu, galvenokārt izraisa PP samazināšanos; kad tas sasniedz kritisko vērtību (slieksni), notiek aktīva izplatīšanās reakcija — PD. AP amplitūda aptuveni = 110-120 mv. Raksturīga AP iezīme, kas to atšķir no citiem šūnu reakcijas veidiem uz stimulāciju, ir tā, ka tā ievēro "visu vai neko" noteikumu, t.i., tas notiek tikai tad, kad stimuls sasniedz noteiktu sliekšņa vērtību un turpmāks stimulācijas pieaugums. stimula intensitāte vairs neietekmē ne amplitūdu, ne AP ilgumu. Darbības potenciāls ir viena no svarīgākajām ierosmes procesa sastāvdaļām. Nervu šķiedrās tas nodrošina ierosmes vadīšanu no maņu galiem ( receptoriem) uz nervu šūnas ķermeni un no tā uz sinaptiskajiem galiem, kas atrodas uz dažādām nervu, muskuļu vai dziedzeru šūnām. PD vadīšanu gar nervu un muskuļu šķiedrām veic t.s. lokālās strāvas vai darbības strāvas, kas rodas starp ierosināto (depolarizēto) un tai blakus esošajām membrānas daļām, kas atrodas miera stāvoklī.

Postsinaptiskais potenciāls (PSP) rodas nervu vai muskuļu šūnu membrānas zonās, kas atrodas tieši blakus sinaptiskajiem galiem. To amplitūda ir vairākas reizes mv un ilgums 10-15 ms. PSP iedala ierosinošajos (EPSP) un inhibējošajos (IPSP).

Ģeneratora potenciāli rodas jutīgo nervu galu – receptoru – membrānā. To amplitūda ir vairākas reizes mv un ir atkarīgs no receptoram pielietotās stimulācijas stipruma. Ģeneratora potenciālu jonu mehānisms vēl nav pietiekami izpētīts.

Darbības potenciāls

Rīcības potenciāls ir straujas membrānas potenciāla izmaiņas, kas rodas, kad tiek uzbudināti nervi, muskuļi un dažas dziedzeru šūnas. Tās rašanās pamatā ir izmaiņas membrānas jonu caurlaidībā. Darbības potenciāla attīstībā tiek izdalīti četri secīgi periodi: lokālā reakcija, depolarizācija, repolarizācija un izsekošanas potenciāls.

Aizkaitināmība ir dzīva organisma spēja reaģēt uz ārējām ietekmēm, mainot tā fizikāli ķīmiskās un fizioloģiskās īpašības. Aizkaitināmība izpaužas fizioloģisko parametru pašreizējo vērtību izmaiņām, kas pārsniedz to nobīdes miera stāvoklī. Aizkaitināmība ir visu biosistēmu vitālās aktivitātes universāla izpausme. Šīs vides izmaiņas, kas izraisa organisma reakciju, var ietvert plašu reakciju repertuāru, sākot no difūzām protoplazmas reakcijām vienšūņos līdz sarežģītām, ļoti specializētām reakcijām cilvēkiem. Cilvēka organismā aizkaitināmība bieži vien ir saistīta ar nervu, muskuļu un dziedzeru audu īpašību reaģēt nervu impulsa, muskuļu kontrakcijas vai vielu (siekalu, hormonu utt.) sekrēcijas veidā. Dzīvos organismos, kuriem trūkst nervu sistēmas, aizkaitināmība var izpausties kustībās. Tādējādi amēbas un citi vienšūņi atstāj nelabvēlīgus šķīdumus ar augstu sāls koncentrāciju. Un augi maina dzinumu stāvokli, lai maksimāli palielinātu gaismas absorbciju (stiepjas pret gaismu). Uzbudināmība ir dzīvu sistēmu pamatīpašība: tās klātbūtne ir klasisks kritērijs, pēc kura dzīvās būtnes atšķir no nedzīvām. Minimālo stimula lielumu, kas ir pietiekams aizkaitināmības izpausmei, sauc par uztveres slieksni. Augu un dzīvnieku uzbudināmības parādībām ir daudz kopīga, lai gan to izpausmes augos krasi atšķiras no parastajām dzīvnieku motorās un nervu darbības formām.

Uzbudināmo audu kairinājuma likumi: 1) spēka likums– uzbudināmība ir apgriezti proporcionāla sliekšņa spēkam: jo lielāks sliekšņa spēks, jo mazāka uzbudināmība. Tomēr, lai uzbudinājums notiktu, ar stimulācijas spēku vien nepietiek. Ir nepieciešams, lai šis kairinājums ilgst kādu laiku; 2) laika likums stimula darbība. Pieliekot vienu un to pašu spēku dažādiem audiem, būs nepieciešams atšķirīgs kairinājuma ilgums, kas ir atkarīgs no konkrētā audu spējas izpaust savu specifisko aktivitāti, tas ir, uzbudināmību: vismazākais laiks būs nepieciešams audiem ar augstu uzbudināmību un visilgākais laiks audiem ar zemu uzbudināmību. Tādējādi uzbudināmība ir apgriezti proporcionāla stimula ilgumam: jo īsāks ir stimula ilgums, jo lielāka ir uzbudināmība. Audu uzbudināmību nosaka ne tikai kairinājuma stiprums un ilgums, bet arī kairinājuma stipruma pieauguma ātrums (ātrums), ko nosaka trešais likums - kairinājuma stipruma pieauguma ātruma likums(stimula stipruma attiecība pret tā darbības laiku): jo lielāks ir stimulācijas spēka pieauguma temps, jo mazāka uzbudināmība. Katram audam ir savs kairinājuma stipruma pieauguma sliekšņa ātrums.

Audu spēja mainīt savu specifisko aktivitāti, reaģējot uz kairinājumu (uzbudināmība), ir apgriezti atkarīga no sliekšņa spēka lieluma, stimula ilguma un kairinājuma stipruma pieauguma ātruma (ātruma).

Depolarizācijas kritiskais līmenis ir membrānas potenciāla vērtība, kuru sasniedzot, rodas darbības potenciāls. Kritiskais depolarizācijas līmenis (CLD) ir uzbudināmas šūnas membrānas elektriskā potenciāla līmenis, no kura lokālais potenciāls pārvēršas darbības potenciālā.

Uz zemsliekšņa stimuliem rodas lokāla reakcija; izplatās 1-2 mm ar vājinājumu; palielinās, palielinoties stimula stiprumam, t.i. ievēro “spēka” likumu; rezumē - palielinās ar atkārtotu biežu zemsliekšņa stimulāciju 10 - 40 mV palielinās.

Sinaptiskās pārraides ķīmiskais mehānisms, salīdzinot ar elektrisko, efektīvāk nodrošina sinapses pamatfunkcijas: 1) vienvirziena signāla pārraidi; 2) signāla pastiprināšana; 3) daudzu signālu konverģence uz vienas postsinaptiskās šūnas, signāla pārraides plastiskums.

Ķīmiskās sinapses pārraida divu veidu signālus – ierosinošus un inhibējošus. Uzbudināmās sinapsēs neiromediators, kas izdalās no presinaptiskajiem nervu galiem, izraisa ierosinošu postsinaptisko potenciālu postsinaptiskajā membrānā - lokālu depolarizāciju, bet inhibējošās sinapsēs - inhibējošo postsinaptisko potenciālu, kā likums, hiperpolarizāciju. Membrānas pretestības samazināšanās, kas rodas inhibējošā postsinaptiskā potenciāla laikā, īssavieno ierosinošo postsinaptisko strāvu, tādējādi vājinot vai bloķējot ierosmes pārraidi.

Šūnas ķīmiskais sastāvs

Organismi sastāv no šūnām. Dažādu organismu šūnām ir līdzīgs ķīmiskais sastāvs. Apmēram 90 elementi ir atrodami dzīvo organismu šūnās, un aptuveni 25 no tiem ir atrodami gandrīz visās šūnās. Pēc satura šūnā ķīmiskos elementus iedala trīs lielās grupās: makroelementi (99%), mikroelementi (1%), ultramikroelementi (mazāk par 0,001%).

Makroelementi ir skābeklis, ogleklis, ūdeņradis, fosfors, kālijs, sērs, hlors, kalcijs, magnijs, nātrijs, dzelzs. Pie mikroelementiem pieder sudrabs, zelts, broms, selēns.

Jebkura elementa trūkums var izraisīt slimības un pat ķermeņa nāvi, jo katram elementam ir noteikta loma. Pirmās grupas makroelementi veido biopolimēru pamatu - olbaltumvielas, ogļhidrāti, nukleīnskābes, kā arī lipīdi, bez kuriem dzīve nav iespējama. Sērs ir daļa no dažiem proteīniem, fosfors ir daļa no nukleīnskābēm, dzelzs ir daļa no hemoglobīna un magnijs ir daļa no hlorofila. Kalcijam ir svarīga loma vielmaiņā. Daži no šūnā esošajiem ķīmiskajiem elementiem ir daļa no neorganiskām vielām – minerālsāļiem un ūdens.

Minerālsāļišūnā parasti atrodas katjonu (K +, Na +, Ca 2+, Mg 2+) un anjonu (HPO 2-/4, H 2 PO -/4, CI -, HCO) veidā. 3), kuru attiecība nosaka vides skābumu, kas ir svarīgs šūnu dzīvībai.

No neorganiskajām vielām dzīvajā dabā ir milzīga loma ūdens.
Tas veido ievērojamu lielāko daļu šūnu masu. Smadzeņu un cilvēka embriju šūnās ir daudz ūdens: vairāk nekā 80% ūdens; taukaudu šūnās - tikai 40,% Līdz vecumam ūdens saturs šūnās samazinās. Cilvēks, kurš zaudējis 20% ūdens, mirst Ūdens unikālās īpašības nosaka tā lomu organismā. Tas ir iesaistīts termoregulācijā, kas ir saistīts ar ūdens lielo siltumietilpību - liela enerģijas daudzuma patēriņu apkures laikā. Ūdens - labs šķīdinātājs. Pateicoties to polaritātei, tās molekulas mijiedarbojas ar pozitīvi un negatīvi lādētiem joniem, tādējādi veicinot vielas šķīšanu. Saistībā ar ūdeni visas šūnu vielas ir sadalītas hidrofilās un hidrofobās.

Hidrofils(no grieķu val hidro- ūdens un filleo- mīlestība) sauc par vielām, kas izšķīst ūdenī. Tajos ietilpst jonu savienojumi (piemēram, sāļi) un daži nejonu savienojumi (piemēram, cukuri).

Hidrofobs(no grieķu val hidro- ūdens un Foboss- bailes) ir ūdenī nešķīstošas ​​vielas. Tajos ietilpst, piemēram, lipīdi.

Ūdenim ir svarīga loma ķīmiskajās reakcijās, kas notiek šūnā ūdens šķīdumos. Tas izšķīdina organismam nevajadzīgos vielmaiņas produktus un tādējādi veicina to izvadīšanu no organisma. Augstais ūdens saturs šūnā to nodrošina elastība. Ūdens atvieglo dažādu vielu kustību šūnā vai no šūnas uz šūnu.

Neorganiskie savienojumi cilvēka organismā.

Ūdens. No neorganiskajām vielām, kas veido šūnu, vissvarīgākā ir ūdens. Tās daudzums svārstās no 60 līdz 95% no kopējās šūnu masas. Ūdenim ir būtiska loma šūnu un dzīvo organismu dzīvē kopumā. Papildus tam, ka tā ir daļa no to sastāva, daudziem organismiem tā ir arī dzīvotne. Ūdens lomu šūnā nosaka tā unikālās ķīmiskās un fizikālās īpašības, kas galvenokārt saistītas ar tā molekulu mazo izmēru, molekulu polaritāti un spēju veidot ūdeņraža saites savā starpā. Ūdens kā bioloģisko sistēmu sastāvdaļa veic šādas būtiskas funkcijas: 1-ūdens- universāls šķīdinātājs polārām vielām, piemēram, sāļiem, cukuriem, spirtiem, skābēm utt. Vielas, kuras labi šķīst ūdenī, sauc hidrofils. 2- Ūdens nešķīst nepolāras vielas un nesajaucas ar tām, jo ​​nevar izveidot ar tām ūdeņraža saites. Vielas, kas nešķīst ūdenī, sauc hidrofobs. Hidrofobās molekulas vai to daļas atgrūž ūdens, un tā klātbūtnē tās pievelkas viena otrai. Šādai mijiedarbībai ir svarīga loma membrānu, kā arī daudzu olbaltumvielu molekulu, nukleīnskābju un vairāku subcelulāru struktūru stabilitātes nodrošināšanā. .3- Ūdenim ir augsta specifika siltuma jauda. 4- Ūdeni raksturo augsts iztvaikošanas siltums, t.i. e. molekulu spēja novadīt ievērojamu daudzumu siltuma, vienlaikus atdzesējot ķermeni. 5- Tas ir raksturīgs tikai ūdenim augsts virsmas spraigums. 6- Ūdens nodrošina vielu kustībašūnā un organismā, vielu uzsūkšanās un vielmaiņas produktu izvadīšana. 7- Augos ūdens nosaka turgorsšūnās, un dažiem dzīvniekiem veic atbalsta funkcijas, būdams hidrostatisks skelets (apaļie un annelīdi, adatādaiņi). 8- Ūdens ir neatņemama sastāvdaļa eļļošanas šķidrumi(sinoviālais - mugurkaulnieku locītavās, pleiras - pleiras dobumā, perikarda - perikarda maisiņā) un gļotas(veicināt vielu kustību caur zarnām, radīt mitru vidi uz elpceļu gļotādām). Tā ir daļa no siekalām, žults, asarām, spermas utt.

Minerālsāļi. Mūsdienu ķīmiskās analīzes metodes ir atklājušas 80 periodiskās tabulas elementus dzīvo organismu sastāvā. Pamatojoties uz to kvantitatīvo sastāvu, tos iedala trīs galvenajās grupās. Makroelementi veido lielāko daļu organisko un neorganisko savienojumu, to koncentrācija svārstās no 60% līdz 0,001% no ķermeņa svara (skābeklis, ūdeņradis, ogleklis, slāpeklis, sērs, magnijs, kālijs, nātrijs, dzelzs utt.). Mikroelementi galvenokārt ir smago metālu joni. Satur organismos 0,001% - 0,000001% daudzumā (mangāns, bors, varš, molibdēns, cinks, jods, broms). Ultramikroelementu koncentrācija nepārsniedz 0,000001%. To fizioloģiskā loma organismos vēl nav pilnībā noskaidrota. Šajā grupā ietilpst urāns, rādijs, zelts, dzīvsudrabs, cēzijs, selēns un daudzi citi reti elementi. Būtisks ir ne tikai saturs, bet arī jonu attiecība šūnā. Atšķirība starp katjonu un anjonu daudzumu uz virsmas un šūnas iekšpusē nodrošina rašanos darbības potenciāls , kas ir nervu un muskuļu uzbudinājuma rašanās pamatā.

Lielāko daļu dzīvo organismu audu, kas apdzīvo Zemi, veido organogēnie elementi: skābeklis, ogleklis, ūdeņradis un slāpeklis, no kuriem galvenokārt tiek veidoti organiskie savienojumi - olbaltumvielas, tauki, ogļhidrāti.

Ievads

Es izvēlējos diezgan sarežģītu tēmu, jo tajā ir apvienotas daudzas zinātnes, kuru izpēte ir ļoti svarīga pasaulē: bioloģija, ekoloģija, ķīmija utt. Mana tēma ir nozīmīga skolas ķīmijas un bioloģijas kursos. Cilvēks ir ļoti sarežģīts dzīvs organisms, bet viņa pētīšana man šķita diezgan interesanta. Es uzskatu, ka katram cilvēkam ir jāzina, no kā viņi sastāv.

Mērķis: sīkāk izpētiet ķīmiskos elementus, kas veido cilvēku, un to mijiedarbību organismā.

Lai sasniegtu šo mērķi, tika noteikts: uzdevumus:

• 1) Pētīt dzīvo organismu elementāro sastāvu;
• 2) Noteikt galvenās ķīmisko elementu grupas: mikro- un makroelementi;
• 3) Noteikt, kuri ķīmiskie elementi ir atbildīgi par augšanu, muskuļu darbību, nervu sistēmu utt.;
• 4) Veikt laboratorijas eksperimentus, kas apstiprina oglekļa, slāpekļa un dzelzs klātbūtni cilvēka organismā.

Metodes un tehnikas: zinātniskās literatūras analīze, atlasītā materiāla salīdzinošā analīze, sintēze, klasifikācija un vispārināšana; novērošanas metode, eksperiments (fizikālais un ķīmiskais).

Ķīmiskie elementi cilvēka organismā

Visi dzīvie organismi uz Zemes, arī cilvēki, ir ciešā saskarē ar vidi. Pārtika un dzeramais ūdens veicina gandrīz visu ķīmisko elementu iekļūšanu organismā. Tie tiek ievadīti ķermenī un izņemti no tā katru dienu. Analīzes parādīja, ka atsevišķu ķīmisko elementu skaits un to attiecība dažādu cilvēku veselā organismā ir aptuveni vienāda.

Daudzi zinātnieki uzskata, ka dzīvā organismā ne tikai ir visi ķīmiskie elementi, bet katrs no tiem veic noteiktu bioloģisko funkciju. Ir ticami noteikta aptuveni 30 ķīmisko elementu loma, bez kuriem cilvēka ķermenis nevar normāli pastāvēt. Šos elementus sauc par vitāli svarīgiem. Cilvēka ķermenis sastāv no 60% ūdens, 34% organisko un 6% neorganisko vielu.

70 kg smagas personas ķermenis sastāv no:

Ogleklis - 12,6 kg Hlors - 200 grami

Skābeklis-45,5 kg Fosfors-0,7 kg

Ūdeņradis-7 kg Sērs-175 grami

Slāpeklis-2,1 kg Dzelzs-5 grami

Kalcijs - 1,4 kg Fluors - 100 grami

Nātrijs - 150 grami Silīcijs - 3 grami

Kālijs - 100 grami jods - 0,1 grami

Magnijs - 200 grami Arsēns - 0,0005 grami

4 dzīves pīlāri

Ogleklis, skābeklis, slāpeklis un ūdeņradis ir četri ķīmiskie elementi, kurus ķīmiķi sauc par “ķīmijas vaļiem” un kas vienlaikus ir dzīvības pamatelementi. Ne tikai dzīvās olbaltumvielas, bet visa daba mums apkārt un mūsos ir veidota no šo četru elementu molekulām.

Atsevišķi ogleklis ir miris akmens. Slāpeklis, tāpat kā skābeklis, ir brīva gāze. Slāpeklis ne ar ko nesaista. Ūdeņradis kopā ar skābekli veido ūdeni, un kopā tie rada Visumu.

Vienkāršajos savienojumos tie ir ūdens uz Zemes, mākoņi atmosfērā un gaiss. Sarežģītākos savienojumos tie ir ogļhidrāti, sāļi, skābes, sārmi, spirti, cukuri, tauki un olbaltumvielas. Kļūstot vēl sarežģītākiem, tie sasniedz augstāko attīstības pakāpi – rada dzīvību.

Ogleklis - dzīves pamats.

Visas organiskās vielas, no kurām veidoti dzīvie organismi, atšķiras no neorganiskajām ar to, ka to pamatā ir ķīmiskais elements ogleklis. Organiskās vielas satur arī citus elementus: ūdeņradi, skābekli, slāpekli, sēru un fosforu. Bet tie visi grupējas ap oglekli, kas ir galvenais centrālais elements.

Akadēmiķis Fersmans to sauca par dzīvības pamatu, jo bez oglekļa dzīve nav iespējama. Nav neviena cita ķīmiskā elementa ar tik unikālām īpašībām kā ogleklis.

Tomēr tas nenozīmē, ka ogleklis veido lielāko daļu dzīvās vielas. Jebkurā organismā ir tikai 10% oglekļa, 80% ūdens, bet atlikušie desmit procenti nāk no citiem ķīmiskajiem elementiem, kas veido ķermeni.

Oglekļa raksturīga iezīme organiskajos savienojumos ir tā neierobežotā spēja saistīt dažādus elementus atomu grupās dažādās kombinācijās.

Mazliet ķīmijas

No šobrīd zinātnei zināmajiem 92 ķīmiskajiem elementiem 81 elements ir atrodams cilvēka organismā. Starp tiem ir 4 galvenie: C (ogleklis), H (ūdeņradis), O (skābeklis), N (slāpeklis), kā arī 8 makro un 69 mikroelementi.

Makroelementi

Makroelementi- tās ir vielas, kuru saturs pārsniedz 0,005% no ķermeņa svara. Šis Ca (kalcijs), Cl (hlors), F (fluors). K (kālijs), Mg (magnijs), Na (nātrijs), P (fosfors) un S (sērs). Tie ir daļa no galvenajiem audiem - kauliem, asinīm, muskuļiem. Galvenie un makroelementi kopā veido 99% no cilvēka ķermeņa svara.

Mikroelementi

Mikroelementi- tās ir vielas, kuru saturs katram atsevišķam elementam nepārsniedz 0,005%, un to koncentrācija audos nepārsniedz 0,000001%. Mikroelementi ir ļoti svarīgi arī normālai dzīvei.

Īpaša mikroelementu apakšgrupa ir ultramikroelementi, kas atrodas organismā ārkārtīgi mazos daudzumos, ir zelts, urāns, dzīvsudrabs utt.

70-80% cilvēka ķermeņa sastāv no ūdens, pārējo veido organiskās un minerālvielas.

Organiskās vielas

Organiskās vielas var veidoties (vai mākslīgi sintezēt) no minerāliem. Visu organisko vielu galvenā sastāvdaļa ir ogleklis(dažādu oglekļa savienojumu uzbūves, ķīmisko īpašību, ražošanas metožu un praktiskā pielietojuma izpēte ir organiskās ķīmijas priekšmets). Ogleklis ir vienīgais ķīmiskais elements, kas spēj veidot milzīgu skaitu dažādu savienojumu (šo savienojumu skaits pārsniedz 10 miljonus!). Tas ir olbaltumvielās, taukos un ogļhidrātos, kas nosaka mūsu pārtikas uzturvērtību; ir daļa no visiem dzīvnieku organismiem un augiem.

Papildus ogleklim, organiskie savienojumi bieži satur skābeklis, slāpeklis, Dažreiz - fosfors, sērs un citi elementi, taču daudziem no šiem savienojumiem ir neorganiskas īpašības. Starp organiskajām un neorganiskajām vielām nav asas robežas. Galvenā organisko savienojumu pazīmes ogļūdeņraži ir dažādi oglekļa-ūdeņraža savienojumi un to atvasinājumi. Jebkuru organisko vielu molekulas satur ogļūdeņraža fragmentus.

Īpaša zinātne nodarbojas ar dažāda veida organisko savienojumu, kas atrodami dzīvos organismos, to uzbūves un īpašību izpēti - bioķīmija.

Atkarībā no struktūras organiskos savienojumus iedala vienkāršos - aminoskābes, cukuri un taukskābes, sarežģītākos - pigmentus, kā arī vitamīnus un koenzīmus (enzīmu neolbaltumvielas), un sarežģītākajos - vāveres Un nukleīnskābes.

Organisko vielu īpašības nosaka ne tikai to molekulu struktūra, bet arī to mijiedarbības skaits un raksturs ar blakus esošajām molekulām, kā arī savstarpējais telpiskais izvietojums. Šie faktori visskaidrāk izpaužas to vielu īpašību atšķirībās, kas atrodas dažādās agregācijas stāvokļi.

Tiek saukts vielu transformācijas process, ko pavada izmaiņas to sastāvā un (vai) struktūrā ķīmiskā reakcija. Šī procesa būtība ir ķīmisko saišu pārraušana izejvielās un jaunu saišu veidošanās reakcijas produktos. Reakciju uzskata par pabeigtu, ja reakcijas maisījuma materiāla sastāvs vairs nemainās.

Organisko savienojumu reakcijas (organiskās reakcijas) ievērot vispārīgos ķīmisko reakciju likumus. Tomēr to norise bieži ir sarežģītāka nekā neorganisko savienojumu mijiedarbības gadījumā. Tāpēc organiskajā ķīmijā liela uzmanība tiek pievērsta reakcijas mehānismu izpētei.

Minerālvielas

Minerālvielas cilvēka organismā mazāk nekā organiskie, taču arī tie ir vitāli svarīgi. Šādas vielas ietver dzelzs, jods, varš, cinks, kobalts, hroms, molibdēns, niķelis, vanādijs, selēns, silīcijs, litijs uc Neskatoties uz nelielo nepieciešamību kvantitatīvā izteiksmē, tie kvalitatīvi ietekmē visu bioķīmisko procesu aktivitāti un ātrumu. Bez tiem nav iespējama normāla pārtikas gremošana un hormonu sintēze. Ar šo vielu deficītu cilvēka organismā rodas specifiski traucējumi, kas izraisa raksturīgas slimības. Mikroelementi bērniem ir īpaši svarīgi kaulu, muskuļu un iekšējo orgānu intensīvas augšanas periodā. Ar vecumu cilvēka vajadzība pēc minerālvielām nedaudz samazinās.

Kā zināms, visas vielas var iedalīt divās lielās kategorijās – minerālās un organiskās. Varat sniegt lielu skaitu neorganisko vai minerālvielu piemēru: sāls, soda, kālijs. Bet kādi savienojumu veidi ietilpst otrajā kategorijā? Organiskās vielas atrodas jebkurā dzīvā organismā.

Vāveres

Vissvarīgākais organisko vielu piemērs ir olbaltumvielas. Tie satur slāpekli, ūdeņradi un skābekli. Papildus tiem dažos proteīnos dažreiz var atrast arī sēra atomus.

Olbaltumvielas ir vieni no svarīgākajiem organiskajiem savienojumiem, un tie ir visizplatītākie dabā. Atšķirībā no citiem savienojumiem, olbaltumvielām ir noteiktas raksturīgas iezīmes. To galvenā īpašība ir milzīgā molekulmasa. Piemēram, spirta atoma molekulmasa ir 46, benzols ir 78, bet hemoglobīns ir 152 000, salīdzinot ar citu vielu molekulām, olbaltumvielas ir īsti milži, kas satur tūkstošiem atomu. Dažreiz biologi tās sauc par makromolekulām.

Olbaltumvielas ir vissarežģītākā no visām organiskajām struktūrām. Tie pieder pie polimēru klases. Ja papētāt polimēra molekulu mikroskopā, jūs varat redzēt, ka tā ir ķēde, kas sastāv no vienkāršākām struktūrām. Tos sauc par monomēriem un daudzkārt atkārtojas polimēros.

Papildus olbaltumvielām ir liels skaits polimēru - gumijas, celuloze, kā arī parastā ciete. Tāpat daudzi polimēri radīti ar cilvēka rokām – neilons, lavsāns, polietilēns.

Olbaltumvielu veidošanās

Kā veidojas proteīni? Tie ir organisko vielu piemērs, kuru sastāvu dzīvajos organismos nosaka ģenētiskais kods. To sintēzē vairumā gadījumu tiek izmantotas dažādas kombinācijas

Tāpat jaunas aminoskābes var veidoties jau tad, kad olbaltumviela sāk funkcionēt šūnā. Tomēr tas satur tikai alfa aminoskābes. Aprakstītās vielas primāro struktūru nosaka aminoskābju atlikumu secība. Un vairumā gadījumu, kad veidojas proteīns, polipeptīdu ķēde tiek savīta spirālē, kuras vijumi atrodas tuvu viens otram. Ūdeņraža savienojumu veidošanās rezultātā tam ir diezgan spēcīga struktūra.

Tauki

Vēl viens organisko vielu piemērs ir tauki. Cilvēks zina daudzu veidu taukus: sviestu, liellopu un zivju eļļu, augu eļļas. Tauki lielos daudzumos veidojas augu sēklās. Ja uz papīra lapas uzliekat nomizotu saulespuķu sēkliņu un nospiežat to uz leju, uz lapas paliks eļļains traips.

Ogļhidrāti

Ogļhidrāti dzīvajā dabā ir ne mazāk svarīgi. Tie ir atrodami visos augu orgānos. Ogļhidrātu klasē ietilpst cukurs, ciete un šķiedrvielas. Ar tiem bagāti ir kartupeļu bumbuļi un banānu augļi. Kartupeļos ir ļoti viegli noteikt cieti. Reaģējot ar jodu, šis ogļhidrāts kļūst zils. To var pārbaudīt, uz sagriezta kartupeļa uzpilinot nedaudz joda.

Cukurus arī ir viegli noteikt – tie visi garšo saldi. Daudzi šīs klases ogļhidrāti ir atrodami vīnogu, arbūzu, meloņu un ābeļu augļos. Tie ir organisko vielu piemēri, kuras arī tiek ražotas mākslīgos apstākļos. Piemēram, cukuru iegūst no cukurniedrēm.

Kā dabā veidojas ogļhidrāti? Vienkāršākais piemērs ir fotosintēzes process. Ogļhidrāti ir organiskas vielas, kas satur vairāku oglekļa atomu ķēdi. Tie satur arī vairākas hidroksilgrupas. Fotosintēzes laikā no oglekļa monoksīda un sēra veidojas neorganiskais cukurs.

Celuloze

Vēl viens organisko vielu piemērs ir šķiedra. Lielākā daļa no tā ir atrodama kokvilnas sēklās, kā arī augu kātos un lapās. Šķiedra sastāv no lineāriem polimēriem, tās molekulmasa svārstās no 500 tūkstošiem līdz 2 miljoniem.

Tīrā veidā tā ir viela, kurai nav ne smaržas, ne garšas, ne krāsas. To izmanto fotofilmu, celofāna un sprāgstvielu ražošanā. Šķiedrvielas cilvēka organismā neuzsūcas, bet ir nepieciešama uztura sastāvdaļa, jo stimulē kuņģa un zarnu darbību.

Organiskās un neorganiskās vielas

Mēs varam minēt daudzus piemērus, kā veidojas organiskie un otrie vienmēr nāk no minerāliem – nedzīviem, kas veidojas zemes dzīlēs. Tie atrodami arī dažādos iežos.

Dabiskos apstākļos minerālvielu vai organisko vielu iznīcināšanas laikā veidojas neorganiskās vielas. Savukārt organiskās vielas pastāvīgi veidojas no minerālvielām. Piemēram, augi absorbē ūdeni ar tajā izšķīdinātiem savienojumiem, kas pēc tam pāriet no vienas kategorijas uz citu. Dzīvie organismi uzturā izmanto galvenokārt organiskās vielas.

Dažādības iemesli

Bieži vien skolēniem vai studentiem ir jāatbild uz jautājumu, kādi ir organisko vielu daudzveidības iemesli. Galvenais faktors ir tas, ka oglekļa atomi ir savienoti viens ar otru, izmantojot divu veidu saites – vienkāršas un daudzkārtējas. Tie var arī veidot ķēdes. Vēl viens iemesls ir dažādu ķīmisko elementu daudzveidība, kas ietilpst organiskajās vielās. Turklāt daudzveidību rada arī alotropija – viena un tā paša elementa pastāvēšanas parādība dažādos savienojumos.

Kā veidojas neorganiskās vielas? Dabiskās un sintētiskās organiskās vielas un to piemēri tiek pētīti gan vidusskolā, gan specializētajās augstskolās. Neorganisko vielu veidošanās nav tik sarežģīts process kā olbaltumvielu vai ogļhidrātu veidošanās. Piemēram, cilvēki jau kopš neatminamiem laikiem ir ieguvuši sodu no sodas ezeriem. 1791. gadā ķīmiķis Nikolass Leblāns ierosināja to sintezēt laboratorijā, izmantojot krītu, sāli un sērskābi. Kādreiz šodien visiem pazīstamā soda bija diezgan dārgs produkts. Lai veiktu eksperimentu, bija nepieciešams kalcinēt galda sāli kopā ar skābi un pēc tam kalcinēt iegūto sulfātu kopā ar kaļķakmeni un kokogli.

Vēl viens ir kālija permanganāts vai kālija permanganāts. Šo vielu iegūst rūpnieciski. Veidošanas process sastāv no kālija hidroksīda šķīduma un mangāna anoda elektrolīzes. Šajā gadījumā anods pakāpeniski izšķīst, veidojot purpursarkanu šķīdumu - tas ir labi pazīstamais kālija permanganāts.

ĶĪMISKIE ELEMENTI CILVĒKA ĶERMENĪ (KUKUŠKIN Y. N., 1998), ĶĪMIJA

Cilvēka ķermenim noteikti ir noteikta apmēram 30 ķīmisko elementu loma, bez kuriem tas nevar normāli pastāvēt. Šos elementus sauc par vitāli svarīgiem. Papildus tiem ir elementi, kas nelielos daudzumos neietekmē ķermeņa darbību, bet noteiktā līmenī ir indes.

ĶĪMISKIE ELEMENTI CILVĒKA ĶERMENĪ

Yu N. KUKUŠKINS

Sanktpēterburgas Valsts tehnoloģiskais institūts

IEVADS

Daudzi ķīmiķi ir pazīstami ar slavenajiem vārdiem, ko šī gadsimta 40. gados teica vācu zinātnieki Valters un Ida Noddack, ka katrs bruģakmens uz bruģa satur visus periodiskās tabulas elementus. Sākumā šie vārdi netika uzņemti vienbalsīgi. Tomēr, attīstoties arvien precīzākām ķīmisko elementu analītiskās noteikšanas metodēm, zinātnieki arvien vairāk pārliecinājās par šo vārdu patiesumu.

Ja piekrītam, ka katrs bruģakmens satur visus elementus, tad tam vajadzētu būt arī dzīvam organismam. Visi dzīvie organismi uz Zemes, arī cilvēki, ir ciešā saskarē ar vidi. Dzīve prasa pastāvīgu vielmaiņu organismā. Ķīmisko elementu iekļūšanu organismā veicina uzturs un patērētais ūdens. Saskaņā ar ASV Nacionālās akadēmijas Diētiskās komisijas ieteikumu ķīmisko elementu ikdienas uzņemšanai ar pārtiku jābūt noteiktā līmenī (1. tabula). Katru dienu no ķermeņa jāizvada vienāds skaits ķīmisko elementu, jo to saturs ir relatīvi nemainīgs.

Dažu zinātnieku pieņēmumi sniedzas tālāk. Viņi uzskata, ka dzīvā organismā ne tikai ir visi ķīmiskie elementi, bet katrs no tiem veic noteiktu bioloģisko funkciju. Pilnīgi iespējams, ka šī hipotēze neapstiprināsies. Tomēr, attīstoties pētījumiem šajā virzienā, tiek atklāta arvien lielāka ķīmisko elementu bioloģiskā loma.

Cilvēka ķermenis sastāv no 60% ūdens, 34% organisko vielu un 6% neorganisko vielu. Galvenās organisko vielu sastāvdaļas ir ogleklis, ūdeņradis, skābeklis, tajās ietilpst arī slāpeklis, fosfors un sērs. Cilvēka ķermeņa neorganiskās vielas obligāti satur 22 ķīmiskos elementus: Ca, P, O, Na, Mg, S, B, Cl, K, V, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mo, Cr, Si, Es, F, Se. Piemēram, ja cilvēks sver 70 kg, tad tajā ir (gramos): kalcijs - 1700, kālijs - 250, nātrijs - 70, magnijs - 42, dzelzs - 5, cinks - 3.

Zinātnieki ir vienojušies, ka, ja elementa masas daļa organismā pārsniedz 10 -2%, tad tas jāuzskata par makroelementu. Mikroelementu īpatsvars organismā ir 10 -3 -10 -5%. Ja elementa saturs ir mazāks par 10 -5%, tas tiek uzskatīts ultramikroelements. Protams, šāda gradācija ir patvaļīga. Caur to magnijs nonāk starpreģionā starp makro un mikroelementiem.

1. tabula. Ķīmisko elementu ikdienas uzņemšana cilvēka organismā

Ķīmiskais elements	Dienas deva, mg
	pieaugušie
	Apmēram 0,2 (B 12 vitamīns)

DZĪVĪGI ELEMENTI

Neapšaubāmi, laiks ieviesīs korekcijas mūsdienu priekšstatos par noteiktu ķīmisko elementu skaitu un bioloģisko lomu cilvēka organismā. Šajā rakstā mēs turpināsim to, kas jau ir ticami zināms. Makroelementu loma, kas veido neorganiskās vielas, ir acīmredzama. Piemēram, galvenais kalcija un fosfora daudzums nonāk kaulos (kalcija hidroksifosfāts Ca 10 (PO 4) 6 (OH) 2), un hlors sālsskābes veidā ir atrodams kuņģa sulā.

Mikroelementi ir iekļauti iepriekš minētajā 22 elementu sērijā, kas obligāti ir cilvēka organismā. Ņemiet vērā, ka lielākā daļa no tiem ir metāli, un vairāk nekā puse no tiem ir metāli d-elementi. Pēdējie veido koordinācijas savienojumus organismā ar sarežģītām organiskām molekulām. Tādējādi ir noskaidrots, ka daudzi bioloģiskie katalizatori – fermenti satur pārejas metālu jonus ( d-elementi). Piemēram, zināms, ka mangāns ir daļa no 12 dažādiem fermentiem, dzelzs - 70, varš - 30, bet cinks - vairāk nekā 100. Mikroelementus sauc par vitāli svarīgiem, ja to trūkums vai trūkums traucē normālu organisma darbību. Nepieciešamā elementa raksturīga iezīme ir devas līknes zvanveida izskats ( n) - atsaucība ( R, efekts) (1. att.).

Rīsi. 1. Atkarība no atbildes ( R) no devas ( n) svarīgiem elementiem

Ar nelielu šī elementa uzņemšanu ķermenim tiek nodarīts būtisks kaitējums. Viņš darbojas uz izdzīvošanas robežas. Tas galvenokārt ir saistīts ar šo elementu saturošo enzīmu aktivitātes samazināšanos. Palielinoties elementa devai, reakcija palielinās un sasniedz normu (plato). Turpinot palielināt devu, parādās šī elementa pārpalikuma toksiskā iedarbība, kā rezultātā nevar izslēgt letālu iznākumu. Līkne attēlā. 1 var interpretēt šādi: visam jābūt ar mēru un ļoti maz un ļoti daudz ir kaitīgi. Piemēram, dzelzs trūkums organismā izraisa anēmiju, jo tas ir daļa no hemoglobīna asinīs, vai drīzāk, tā sastāvdaļa - heme. Pieauguša cilvēka asinīs ir aptuveni 2,6 g dzelzs. Dzīves procesā ķermenis pastāvīgi sadalās un sintezē hemoglobīnu. Lai papildinātu ar hemoglobīna sadalīšanos zaudēto dzelzi, cilvēkam vidēji dienā ar pārtiku jāuzņem aptuveni 12 mg šī elementa. Saikne starp anēmiju un dzelzs deficītu ārstiem ir zināma jau sen, jo tālajā 17. gadsimtā dažās Eiropas valstīs anēmijas gadījumā tika izrakstīta dzelzs šķembu uzlējums sarkanvīnā. Taču arī dzelzs pārpalikums organismā ir kaitīgs. Tas ir saistīts ar acu un plaušu siderozi - slimībām, ko izraisa dzelzs savienojumu nogulsnēšanās šo orgānu audos. Galvenais dzelzs satura regulētājs asinīs ir aknas.

Vara trūkums organismā izraisa asinsvadu iznīcināšanu, patoloģisku kaulu augšanu un saistaudu defektus. Turklāt tiek uzskatīts, ka vara deficīts ir viens no vēža cēloņiem. Dažos gadījumos ārsti saista plaušu vēzi gados vecākiem cilvēkiem ar ar vecumu saistītu vara satura samazināšanos organismā. Tomēr vara pārpalikums organismā izraisa garīgus traucējumus un dažu orgānu paralīzi (Vilsona slimība). Tikai salīdzinoši liels daudzums vara savienojumu ir kaitīgi cilvēkiem. Nelielās devās tos izmanto medicīnā kā savelkošu un bakteriostāzi (inhibē baktēriju augšanu un vairošanos). Piemēram, vara (II) sulfātu lieto konjunktivīta ārstēšanai acu pilienu veidā (25% šķīdums), kā arī trahomas cauterizācijai acu zīmuļu veidā (vara (II) sulfāta sakausējums, kālija nitrāts, alauns un kampars). Ādas apdegumu gadījumā ar fosforu ādu rūpīgi samitrina ar 5% vara (II) sulfāta šķīdumu.

2. tabula. Raksturīgie simptomi ķīmisko elementu deficītam cilvēka organismā

Elementa trūkums	Tipisks simptoms
	Lēnāka skeleta augšana
	Muskuļu krampji
	Anēmija, imūnsistēmas traucējumi
	Ādas bojājumi, palēnināta augšana, aizkavēta pubertāte
	Arteriālais vājums, aknu darbības traucējumi, sekundāra anēmija
	Neauglība, skeleta augšanas pasliktināšanās
	Lēna šūnu augšana, uzņēmība pret kariesu
	Kaitīga anēmija
	Palielinās depresijas, dermatīta biežums
	Diabēta simptomi
	Skeleta augšanas traucējumi
	Zobu kariess
	Vairogdziedzera disfunkcija, lēna vielmaiņa
	Muskuļu (īpaši sirds) vājums

Citu sārmu metālu bioloģiskā funkcija veselīgā organismā joprojām ir neskaidra. Taču ir pazīmes, ka, ievadot organismā litija jonus, iespējams ārstēt kādu no maniakāli-depresīvās psihozes formām. Šeit ir tabula. 2, no kura redzama citu vitālo elementu svarīgā loma.

PIEMĪSUJUMA ELEMENTI

Ir liels skaits ķīmisko elementu, īpaši smago, kas ir indes dzīviem organismiem - tiem ir nelabvēlīga bioloģiskā ietekme. Tabulā 3 parāda šos elementus saskaņā ar D.I. periodisko tabulu. Mendeļejevs.

3. tabula.

Periods	Grupa

Izņemot beriliju un bāriju, šie elementi veido spēcīgus sulfīdu savienojumus. Pastāv viedoklis, ka indes iedarbības iemesls ir saistīts ar noteiktu proteīna funkcionālo grupu (īpaši sulfhidrilgrupu) bloķēšanu vai metālu jonu, piemēram, vara un cinka, pārvietošanu no noteiktiem fermentiem. Tabulā norādītie elementi. 3 sauc par piemaisījumiem. Viņu devas un reakcijas diagrammai ir atšķirīga forma salīdzinājumā ar dzīvības glābšanas diagrammu (2. attēls).

Rīsi. 2. Atkarība no atbildes ( R) no devas ( n) piemaisījumu ķīmiskajiem elementiem Līdz noteiktam šo elementu saturam organisms neizjūt nekādu kaitīgu ietekmi, bet ar ievērojamu koncentrācijas pieaugumu tie kļūst toksiski.

Ir elementi, kas salīdzinoši lielos daudzumos ir indīgi, bet mazā koncentrācijā labvēlīgi iedarbojas. Piemēram, arsēns, spēcīga inde, kas traucē sirds un asinsvadu sistēmu un ietekmē nieres un aknas, ir labvēlīga nelielās devās, un ārsti to izraksta, lai uzlabotu ēstgribu. Skābeklim, kas cilvēkam nepieciešams elpošanai, lielā koncentrācijā (īpaši zem spiediena) ir toksiska iedarbība.

No šiem piemēriem ir skaidrs, ka elementa koncentrācijai organismā ir ļoti nozīmīga un dažreiz arī katastrofāla loma. Starp piemaisījumu elementiem ir arī tie, kuriem nelielās devās ir efektīvas ārstnieciskas īpašības. Tādējādi sudraba un tā sāļu baktericīdā (izraisot dažādu baktēriju nāvi) īpašība tika pamanīta jau sen. Piemēram, medicīnā koloidālā sudraba (collargol) šķīdumu izmanto strutojošu brūču, urīnpūšļa mazgāšanai, hroniska cistīta un uretīta gadījumā, kā arī acu pilienu veidā strutojošu konjunktivītu un blenoreju. Sudraba nitrāta zīmuļi tiek izmantoti kārpu un granulu kodināšanai. Atšķaidītos šķīdumos (0,1-0,25%) sudraba nitrātu izmanto kā savelkošu un pretmikrobu līdzekli losjoniem, kā arī kā acu pilienus. Zinātnieki uzskata, ka sudraba nitrāta cauterizing iedarbība ir saistīta ar tā mijiedarbību ar audu olbaltumvielām, kas izraisa sudraba olbaltumvielu sāļu - albuminātu veidošanos. Sudrabs vēl nav klasificēts kā vitāli svarīgs elements, taču jau eksperimentāli ir noskaidrots tā palielinātais saturs cilvēka smadzenēs, endokrīnos dziedzeros un aknās. Sudrabs nonāk organismā ar augu pārtiku, piemēram, gurķiem un kāpostiem.

Rakstā ir parādīta periodiskā tabula, kurā raksturota atsevišķu elementu bioaktivitāte. Novērtējums pamatojas uz konkrēta elementa deficīta vai pārmērības simptomu izpausmi. Tas ņem vērā šādus simptomus (iedarbības pieauguma secībā): 1 - apetītes zudums; 2 - nepieciešamība mainīt diētu; 3 - būtiskas izmaiņas audu sastāvā; 4 - palielināts vienas vai vairāku bioķīmisko sistēmu bojājums, kas izpaužas īpašos apstākļos; 5 - šo sistēmu nespēja īpašos apstākļos; 6 - subklīniskās nespējas pazīmes; 7 - nespējas un palielināta bojājuma klīniskie simptomi; 8 - kavēta augšana; 9 - reproduktīvās funkcijas trūkums. Galējā ķermeņa elementa trūkuma vai pārmērības izpausmes forma ir nāve. Elementa bioaktivitāte tika novērtēta deviņu punktu skalā atkarībā no simptoma rakstura, kuram tika noteikta specifika.

Ar šo novērtējumu svarīgākie elementi tiek raksturoti ar augstāko punktu skaitu. Piemēram, elementi ūdeņradis, ogleklis, slāpeklis, skābeklis, nātrijs, magnijs, fosfors, sērs, hlors, kālijs, kalcijs, mangāns, dzelzs utt. tiek raksturoti ar 9 ballēm.

SECINĀJUMS

Atsevišķu ķīmisko elementu bioloģiskās lomas noteikšana dzīvo organismu (cilvēku, dzīvnieku, augu) funkcionēšanā ir svarīgs un aizraujošs uzdevums. Minerālvielas, tāpat kā vitamīni, bieži darbojas kā koenzīmi, lai katalizētu ķīmiskās reakcijas, kas organismā notiek visu laiku.

Speciālistu centieni ir vērsti uz atsevišķu elementu bioaktivitātes izpausmes mehānismu atklāšanu molekulārā līmenī (sk. N.A. Ulakhnoviča rakstus “Metālu kompleksi dzīvajos organismos”: Sorosa izglītības žurnāls. 1997. Nr. 8. P. 27- 32. D.A. Lemenovskis “Metālu savienojumi dzīvajā dabā”: Nr. 9. P. 48-53). Nav šaubu, ka dzīvajos organismos metālu joni galvenokārt atrodami koordinācijas savienojumu veidā ar “bioloģiskām” molekulām, kas darbojas kā ligandi. Telpas ierobežojumu dēļ rakstā ir materiāli, kas galvenokārt saistīti ar cilvēka ķermeni. Noskaidrot metālu lomu augu dzīvē neapšaubāmi noderēs lauksaimniecībai. Darbs šajā virzienā tiek plaši veikts dažādu valstu laboratorijās.

Ļoti interesants jautājums ir par principiem, kā dabā tiek atlasīti ķīmiskie elementi dzīvo organismu funkcionēšanai. Nav šaubu, ka to izplatība nav noteicošais faktors. Vesels ķermenis pats spēj regulēt atsevišķu elementu saturu. Ņemot vērā izvēli (pārtika un ūdens), dzīvnieki var instinktīvi veicināt šo regulējumu. Augu iespējas šajā procesā ir ierobežotas. Cilvēka apzināta mikroelementu satura regulēšana lauksaimniecības zemju augsnē arī ir viens no svarīgākajiem pētnieku uzdevumiem. Zinātnieku iegūtās zināšanas šajā virzienā jau ir veidojušās jaunā ķīmijas zinātnes nozarē - bioneorganiskajā ķīmijā. Tāpēc der atgādināt izcilā 19.gadsimta zinātnieka A.Amperes teikto: “Laimīgi ir tie, kas attīsta zinātni gados, kad tā nav pabeigta, bet kad tajā jau ir nobriedis izšķirošs pavērsiens.” Šie vārdi var būt īpaši noderīgi tiem, kas saskaras ar profesijas izvēli.

1. Ershov Yu.A., Pleteneva T.V. Neorganisko savienojumu toksiskās iedarbības mehānismi. M.: Medicīna, 1989.

2. Kukushkin Yu.N. Augstākas kārtas savienojumi. L.: Ķīmija, 1991. gads.

3. Kukuškins Yu.N. Ķīmija ir mums visapkārt. M.: Augstāk. skola, 1992.

4. Lazarevs N.V. Farmakoloģijas evolūcija. L.: Izdevniecība Voen.-med. akad., 1947. gads.

5. Neorganiskā bioķīmija. M.: Mir, 1978. T. 1, 2 / Red. G. Eihhorns.

6. Vides ķīmija / Red. Džo. Bockris. M.: Ķīmija, 1982. gads.

7. Yatsimirsky K.B. Ievads bioneorganiskajā ķīmijā. Kijeva: Nauk. Dumka, 1973. gads.

8. Kaim W., Schwederski B. Bioinorganic Chemistry: Neorganic Elements in the Chemistry of Life. Chichester: John Wile and Sons, 1994. 401 lpp.

Jurijs Nikolajevičs Kukuškins, ķīmijas zinātņu doktors, profesors, vadītājs. Sanktpēterburgas Valsts tehnoloģiskā institūta Neorganiskās ķīmijas katedra, Krievijas Federācijas godātais zinātnieks, vārdā nosauktās balvas laureāts. L.A. Čugajevs no PSRS Zinātņu akadēmijas, Krievijas Dabaszinātņu akadēmijas akadēmiķis. Zinātnisko interešu joma: koordinācijas ķīmija un platīna metālu ķīmija. Vairāk nekā 600 zinātnisku rakstu, 14 monogrāfiju, mācību grāmatu un populārzinātnisku grāmatu, 49 izgudrojumu autors un līdzautors.