2.3 Skład chemiczny komórek. Makro i elementy śladowe

• Diagnostyka

Samouczek wideo 2: Struktura, właściwości i funkcje związków organicznych Pojęcie biopolimerów

Wykład: Skład chemiczny komórek. Makro i elementy śladowe. Związek struktury i funkcji substancji nieorganicznych i organicznych

makroskładniki, których zawartość nie jest niższa niż 0,01%;

pierwiastki śladowe - których stężenie jest mniejsze niż 0,01%.

W każdej komórce zawartość pierwiastków śladowych wynosi mniej niż 1%, a makroskładniki - ponad 99%.

Sód, potas i chlor zapewniają wiele procesów biologicznych - turgor (wewnętrzne ciśnienie komórek), pojawienie się elektrycznych impulsów nerwowych.

Azot, tlen, wodór, węgiel. Są to główne składniki komórki.

Fosfor i siarka są ważnymi składnikami peptydów (białek) i kwasów nukleinowych.

Wapń jest podstawą wszelkich formacji szkieletowych - zębów, kości, muszli, ścian komórkowych. Bierze również udział w skurczu mięśni i krzepnięciu krwi.

Magnez jest składnikiem chlorofilu. Uczestniczy w syntezie białek.

Żelazo jest składnikiem hemoglobiny, bierze udział w fotosyntezie, determinuje wydajność enzymów.

Śledzenie elementów zawarte w bardzo niskich stężeniach, ważne dla procesów fizjologicznych:

Cynk jest składnikiem insuliny;

Miedź - bierze udział w fotosyntezie i oddychaniu;

Kobalt - składnik witaminy B12;

Jod - bierze udział w regulacji metabolizmu. Jest ważnym składnikiem hormonów tarczycy;

Fluor jest składnikiem szkliwa zębów.

Brak równowagi w stężeniu mikro- i makroelementów prowadzi do zaburzeń metabolicznych, rozwoju chorób przewlekłych. Niedobór wapnia - przyczyna krzywicy, żelazo - niedokrwistość, azot - niedobór białek, jod - spadek intensywności procesów metabolicznych.

Zastanów się nad związkiem substancji organicznych i nieorganicznych w komórce, ich strukturą i funkcją.

Komórki zawierają ogromną ilość mikro- i makrocząsteczek należących do różnych klas chemicznych.

Nieorganiczna materia komórkowa

Woda Z całkowitej masy żywego organizmu, stanowi największy odsetek - 50-90% i bierze udział w prawie wszystkich procesach życiowych:

procesy kapilarne, ponieważ jest to uniwersalny polarny rozpuszczalnik, wpływa na właściwości płynu śródmiąższowego, tempo metabolizmu. W odniesieniu do wody wszystkie związki chemiczne dzieli się na hydrofilowe (rozpuszczalne) i lipofilowe (rozpuszczalne w tłuszczach).

Intensywność metabolizmu zależy od jego stężenia w komórce - im więcej wody, tym szybciej zachodzą procesy. Utrata 12% wody przez organizm człowieka - wymaga odbudowy pod nadzorem lekarza, z utratą 20% - śmierć następuje.

Sole mineralne. Zawarte w żywych systemach w postaci rozpuszczonej (dysocjującej na jony) i nierozpuszczone. Sole rozpuszczone są zaangażowane w:

przeniesienie substancji przez membranę. Kationy metali zapewniają "pompę potasowo-sodową", zmieniającą ciśnienie osmotyczne komórki. Z tego powodu woda z substancjami rozpuszczonymi w niej wdziera się do komórki lub opuszcza ją, zabierając niepotrzebne;

powstawanie impulsów nerwowych o charakterze elektrochemicznym;

są częścią białek;

jon fosforanowy - składnik kwasów nukleinowych i ATP;

jon węglanowy - wspiera Ph w cytoplazmie.

Nierozpuszczalne sole w postaci całych cząsteczek tworzą struktury skorup, muszli, kości, zęby.

Komórki materii organicznej

Wspólną cechą materii organicznej jest obecność łańcucha szkieletu węglowego. Są to biopolimery i małe cząsteczki o prostej strukturze.

Główne klasy dostępne w żywych organizmach:

Węglowodany. Komórki zawierają różne ich rodzaje - cukry proste i nierozpuszczalne polimery (celuloza). W ujęciu procentowym ich udział w suchej masie roślin wynosi do 80%, zwierzęta - 20%. Odgrywają ważną rolę w podtrzymywaniu życia komórek:

Fruktoza i glukoza (monosacharydy) są szybko wchłaniane przez organizm, są włączone w metabolizm, są źródłem energii.

Ryboza i dezoksyryboza (monosacharydy) są jednym z trzech głównych składników DNA i RNA.

Laktoza (odnosi się do disaharamu) - syntetyzowana przez zwierzęce ciało, jest częścią mleka ssaków.

Sacharoza (disacharyd) - źródło energii, powstaje w roślinach.

Maltoza (disacharyd) - zapewnia kiełkowanie nasion.

Ponadto cukry proste pełnią inne funkcje: sygnał, ochrona, transport.
Polimerowymi węglowodanami są glikogen rozpuszczalny w wodzie, a także nierozpuszczalna celuloza, chityna, skrobia. Odgrywają ważną rolę w metabolizmie, pełnią funkcje strukturalne, magazynujące i ochronne.

Lipidy lub tłuszcze. Są one nierozpuszczalne w wodzie, ale są dobrze wymieszane ze sobą i są rozpuszczalne w cieczach niepolarnych (o braku tlenu w kompozycji, na przykład - lub cykliczne węglowodory parafinowe są niepolarne rozpuszczalniki). Lipidy są niezbędne w ciele, aby zapewnić mu energię - podczas ich utleniania powstaje energia i woda. Tłuszcze bardzo energooszczędny - przez uwalniane podczas utleniania 39 kJ na gram może unieść ciężar 4 ton na wysokość 1 m, jest również tłuszcz dostarcza funkcję ochronną i izolacyjną. - w tłuszcze zwierzęce i warstwa przyczynia się do utrzymywania ciepła, w zimnych porach roku. Substancje tłuszczopodobne chronią pióra ptactwa wodnego przed zamoczeniem, zapewniają zdrowy lśniący wygląd i elastyczność sierści zwierzęcej, pełnią funkcję ochronną na liściach roślin. Niektóre hormony mają strukturę lipidową. Tłuszcze stanowią podstawę struktury błony.

Białka lub białka są heteropolimerami struktury biogenicznej. Składają się z aminokwasów, których jednostkami strukturalnymi są: grupa aminowa, rodnik i grupa karboksylowa. Właściwości aminokwasów i różnice między nimi determinują rodniki. Ze względu na właściwości amfoteryczne mogą tworzyć wiązania między sobą. Białko może składać się z kilku lub setek aminokwasów. W sumie struktura białek obejmuje 20 aminokwasów, ich kombinacje determinują różnorodność form i właściwości białek. Niezbędne jest około tuzin aminokwasów - nie są syntetyzowane w ciele zwierzęcia, a ich spożycie jest dostarczane przez pokarmy roślinne. W przewodzie pokarmowym białka dzielą się na pojedyncze monomery stosowane do syntezy własnych białek.

Strukturalne cechy białek:

struktura pierwszorzędowa - łańcuch aminokwasów;

wtórne - łańcuch skręcony w spiralę, w której między cewkami powstają wiązania wodorowe;

trzeciorzędowy - spirala lub kilka z nich, zwiniętych w kulę i połączonych słabymi wiązaniami;

Czwartorzędowy nie występuje we wszystkich białkach. To kilka kulek połączonych wiązaniami niekowalencyjnymi.

Siła struktur może zostać zerwana, a następnie przywrócona, podczas gdy białko tymczasowo traci swoje charakterystyczne właściwości i aktywność biologiczną. Tylko zniszczenie pierwotnej struktury jest nieodwracalne.

Białka pełnią wiele funkcji w komórce:

przyspieszenie reakcji chemicznych (funkcja enzymatyczna lub katalityczna, z których każda odpowiada za pojedynczą reakcję);
transport - transfer jonów, tlenu, kwasów tłuszczowych przez błony komórkowe;

ochronne - białka krwi, takie jak fibryna i fibrynogen, są obecne w osoczu krwi w postaci nieaktywnej, tworzą skrzepy krwi w miejscu urazu spowodowanego przez tlen. Przeciwciała - zapewniają odporność.

Blok - peptydy obejmują częściowo lub są podstawą błon komórkowych, ścięgna i inne tkanki łącznej, futra, włosy i paznokcie, kopyta, skrzydła i powłok zewnętrznych. Aktyna i miozyna zapewniają skurczową aktywność mięśni;

regulacyjne - białka hormonalne zapewniają humoralną regulację;
energia - podczas braku składników odżywczych organizm zaczyna rozkładać własne białka, zakłócając proces własnej życiowej aktywności. Dlatego po długim głodzie organizm nie zawsze może wyzdrowieć bez pomocy medycznej.

Kwasy nukleinowe. Istnieją 2 - DNA i RNA. RNA ma kilka rodzajów - informacyjną, transportową i rybosomalną. Odkryty przez szwajcarskiego Szwajcara F. Fishera pod koniec XIX wieku.

DNA to kwas dezoksyrybonukleinowy. Zawarte w jądrze, plastydach i mitochondriach. Strukturalnie jest to liniowy polimer, który tworzy podwójną helisę komplementarnych łańcuchów nukleotydowych. Koncepcja jego struktury przestrzennej została stworzona w 1953 r. Przez Amerykanów D. Watsona i F. Cricka.

Jego monomeryczne jednostki są nukleotydami, które mają zasadniczo wspólną strukturę z:

azotowa baza (należąca do grupy purynowej - adenina, guanina, pirymidyna - tymina i cytozyna).

Struktura nukleotydów komplementarnych cząsteczek polimeru i połączone parami ze względu na różne ilości wiązań wodorowych: adenina + tymina - dwa guaniny + cytozyny - trzema wiązaniami wodorowymi.

Kolejność nukleotydów koduje strukturalne sekwencje aminokwasowe cząsteczek białka. Mutacja jest zmianą w kolejności nukleotydów, ponieważ cząsteczki białka o innej strukturze będą kodowane.

RNA - kwas rybonukleinowy. Strukturalne cechy tej różnicy w stosunku do DNA to:

zamiast nukleotydu tyminy - uracyl;

ryboza zamiast dezoksyrybozy.

Transport RNA to łańcuch polimerowy, który w płaszczyźnie składa się w postaci liścia koniczyny, którego główną funkcją jest dostarczanie aminokwasu do rybosomów.

Matrix (messenger) RNA stale tworzy się w jądrze, komplementarnie do dowolnej części DNA. Jest to matryca strukturalna, na podstawie jej struktury na rybosomie zostanie złożona cząsteczka białka. Z całkowitej zawartości cząsteczek RNA ten typ wynosi 5%.

Ribosomal - jest odpowiedzialny za proces tworzenia cząsteczki białka. Jest syntetyzowany na jąderku. Jego w klatce jest 85%.

ATP - kwas trifosforanowy adenozyny. Jest to nukleotyd zawierający:

Pierwiastki chemiczne komórki.

Komórki organizmów żywych w ich składzie chemicznym znacznie różnią się od otaczającego środowiska nieożywionego i struktury związków chemicznych, a także zestawu i zawartości pierwiastków chemicznych. Łącznie w organizmach żywych obecnych jest około 90 pierwiastków chemicznych (występujących obecnie), które w zależności od ich zawartości dzielą się na 3 główne grupy: makroskładniki, mikroelementy i ultramikroelementy.

Makroelementy.

Makroelementy w znacznych ilościach są reprezentowane w żywych organizmach, od setnych do kilkudziesięciu procent. Jeżeli zawartość jakiejkolwiek substancji chemicznej w ciele przekracza 0,005% masy ciała, substancja ta jest określana jako makroelementy. Są częścią głównych tkanek: krwi, kości i mięśni. Należą do nich na przykład następujące pierwiastki chemiczne: wodór, tlen, węgiel, azot, fosfor, siarka, sód, wapń, potas, chlor. Makroskładniki stanowią łącznie około 99% masy żywych komórek, przy czym większość (98%) stanowi wodór, tlen, węgiel i azot.

Poniższa tabela pokazuje główne makroelementy w ciele:

Dla wszystkich czterech najczęstszych pierwiastków w organizmach żywych (wodór, tlen, węgiel, azot, jak powiedziano wcześniej), charakterystyczna jest jedna wspólna właściwość. Pierwiastkom tym brakuje jednego lub więcej elektronów na zewnętrznej orbicie, tworząc stabilne wiązania elektronowe. Tak więc, atom wodoru do tworzenia stabilnego wiązania elektronowego nie ma jednego elektronu na zewnętrznej orbicie, atomach tlenu, azocie i węglu - odpowiednio dwóch, trzech i czterech elektronach. Pod tym względem te pierwiastki chemiczne z łatwością tworzą wiązania kowalencyjne z powodu parowania elektronów i mogą łatwo wchodzić w interakcje ze sobą, wypełniając ich zewnętrzne powłoki elektronowe. Ponadto tlen, węgiel i azot mogą tworzyć nie tylko pojedyncze wiązania, ale także podwójne wiązania. W rezultacie znacznie wzrasta liczba związków chemicznych, które mogą powstawać z tych pierwiastków.

Ponadto węgiel, wodór i tlen - najlżejszy spośród pierwiastków zdolnych do tworzenia wiązań kowalencyjnych. Dlatego okazały się najbardziej odpowiednie do tworzenia związków, które składają się na żywą materię. Należy zauważyć oddzielnie inną ważną właściwość atomów węgla - zdolność do tworzenia wiązań kowalencyjnych z czterema innymi atomami węgla jednocześnie. Dzięki tej zdolności szkielety powstają z ogromnej różnorodności cząsteczek organicznych.

Śledzenie elementów

Chociaż zawartość pierwiastków śladowych nie przekracza 0,005% dla każdego pojedynczego pierwiastka, iw sumie stanowią one tylko około 1% masy komórek, pierwiastki śladowe są niezbędne do życiowej aktywności organizmów. W przypadku braku lub braku treści mogą wystąpić różne choroby. Wiele pierwiastków śladowych jest częścią niebiałkowych grup enzymów i jest niezbędnych do realizacji ich funkcji katalitycznych.
Na przykład, żelazo jest integralną częścią hemu, który jest częścią cytochromów, które są składnikami łańcucha przenoszenia elektronów, oraz hemoglobiny, białka, które transportuje tlen z płuc do tkanek. Niedobór żelaza w ludzkim ciele powoduje rozwój anemii. Brak jodu, który jest częścią tyroksyny hormonu tarczycy, prowadzi do wystąpienia chorób związanych z niewydolnością tego hormonu, takich jak endemiczny wola lub kretynizm.

Przykłady pierwiastków śladowych przedstawiono w poniższej tabeli:

Jakie pierwiastki chemiczne są związane z makro i mikroelementami komórki?

Jakie pierwiastki chemiczne są związane z makro i mikroelementami komórki?

Makroelementy (duża część ciała w zależności od jego zawartości) zawierają następujące pierwiastki chemiczne:

• tlen (70%), węgiel (15%), wodór (10%), azot (2%), potas (0,3%), siarka (0, 2%), fosfor (1%), chlor (0, 1%), reszta - magnez, wapń, sód.

Do elementów śladowych (niewielki procent zawartości ciała) należą takie pierwiastki chemiczne:

• kobalt, cynk, wanad, fluor, selen, miedź, chrom, nikiel, german, jod, ruten.

Makroskładniki

Makroskładniki to pierwiastki chemiczne, które rośliny absorbują w dużych ilościach. Zawartość takich substancji w roślinach waha się od setnych procenta do kilkudziesięciu procent.

Spis treści:

Przedmioty

Makroskładniki są bezpośrednio zaangażowane w budowę organicznych i nieorganicznych związków roślinnych, stanowiących większość ich suchej masy. Większość z nich jest reprezentowana w komórkach przez jony.

Makroskładniki i ich związki są substancjami aktywnymi różnych nawozów mineralnych. W zależności od rodzaju i kształtu są one stosowane jako główny nawóz i nawóz. Do makroelementów należą: węgiel, wodór, tlen, azot, fosfor, potas, wapń, magnez, siarka i niektóre inne, jednak głównymi elementami odżywiania roślin są azot, fosfor i potas.

Ciało osoby dorosłej zawiera około 4 gramów żelaza, 100 g sodu, 140 g potasu, 700 g fosforu i 1 kg wapnia. Mimo tak różnych liczb wniosek jest oczywisty: substancje połączone pod nazwą "makroelementów" są kluczowe dla naszego istnienia. [8] Inne organizmy również potrzebują ich bardzo: prokariotów, roślin, zwierząt.

Zwolennicy teorii ewolucyjnej twierdzą, że zapotrzebowanie na makroskładniki zależy od warunków, w których powstało życie na Ziemi. Kiedy ziemia składała się ze stałych skał, atmosfera była nasycona dwutlenkiem węgla, azotem, metanem i parą wodną, ​​a zamiast deszczu padały na ziemię roztwory kwasów, a mianowicie makroskładniki były jedyną matrycą, na podstawie której mogły pojawiać się pierwsze substancje organiczne i prymitywne formy życia. Dlatego nawet teraz, miliardy lat później, całe życie na naszej planecie nadal odczuwa potrzebę aktualizacji wewnętrznych zasobów magnezu, siarki, azotu i innych ważnych elementów, które tworzą fizyczną strukturę obiektów biologicznych.

Właściwości fizyczne i chemiczne

Makroelementy różnią się zarówno właściwościami chemicznymi, jak i fizycznymi. Należą do nich metale (potas, wapń, magnez i inne) i niemetale (fosfor, siarka, azot i inne).

Niektóre właściwości fizyczne i chemiczne makroelementów, zgodnie z danymi: [2]

Element makro

Stan fizyczny w normalnych warunkach

srebrno-biały metal

biały metal

srebrno-biały metal

kruche żółte kryształy

srebrny metal

Zawartość makroskładników w przyrodzie

Makroelementy występują wszędzie w przyrodzie: w glebie, skałach, roślinach, żywych organizmach. Niektóre z nich, takie jak azot, tlen i węgiel, są integralnymi elementami atmosfery ziemskiej.

Objawy braku pewnych składników odżywczych w uprawach, zgodnie z danymi: [6]

Element

Typowe objawy

Kultury wrażliwe

Zmiana zielonego koloru liści na jasnozielony, żółtawy i brązowy,

Rozmiar liścia maleje,

Liście są wąskie i umieszczone pod ostrym kątem do łodygi,

Liczba owoców (nasion, ziaren) gwałtownie spada

Biały i kalafior,

Skręcanie krawędzi blaszki liściowej

Fioletowy kolor

Oparzenie liści,

Wybielanie wierzchołkowego pączka,

Wybielanie młodych liści

Koniuszki liści są wygięte,

Krawędzie liści są skręcone

Biały i kalafior,

Biały i kalafior,

Zmiana intensywności zielonego koloru liści,

Niska zawartość białka

Kolor liści zmienia się na biały,

• Stany związane azotem występują w wodach rzek, oceanów, litosfery, atmosfery. Większość azotu w atmosferze jest zawarta w stanie wolnym. Bez azotu nie jest możliwe tworzenie cząsteczek białka. [2]
• Fosfor łatwo ulega utlenieniu iw związku z tym nie występuje w przyrodzie w czystej postaci. Jednak w związkach znalezionych niemal wszędzie. Jest ważnym składnikiem białek roślinnych i zwierzęcych. [2]
• Potas występuje w glebie w postaci soli. W roślinach jest osadzany głównie w łodygach. [2]
• Magnez jest wszechobecny. W masywnych skałach zawarty jest w postaci glinianów. Gleba zawiera siarczany, węglany i chlorki, ale przeważają krzemiany. W postaci jonu zawartego w wodzie morskiej. [1]
• Wapń jest jednym z najbardziej powszechnych elementów w przyrodzie. Jego złoża można znaleźć w postaci kredy, wapienia, marmuru. W organizmach roślinnych występujących w postaci fosforanów, siarczanów, węglanów. [4]
• Natura Serava jest bardzo rozpowszechniona: zarówno w stanie wolnym, jak iw postaci różnych związków. Występuje zarówno w skałach, jak iw żywych organizmach. [1]
• Żelazo jest jednym z najczęstszych metali na ziemi, ale w stanie wolnym występuje tylko w meteorytach. W minerałach pochodzenia ziemskiego żelazo występuje w siarczkach, tlenkach, krzemianach i wielu innych związkach. [2]

Rola w zakładzie

Funkcje biochemiczne

Wysoka wydajność każdej uprawy rolnej jest możliwa tylko pod warunkiem pełnego i wystarczającego odżywienia. Oprócz światła, ciepła i wody rośliny potrzebują składników odżywczych. Skład organizmów roślinnych obejmuje ponad 70 pierwiastków chemicznych, z czego 16 absolutnie niezbędnych to organogeny (węgiel, wodór, azot, tlen), pierwiastki śladowe popiołu (fosfor, potas, wapń, magnez, siarka), a także żelazo i mangan.

Każdy element spełnia swoje funkcje w roślinach i absolutnie niemożliwe jest zastąpienie jednego elementu innym.

Z atmosfery

• Węgiel jest pochłaniany z powietrza przez liście roślin i trochę korzeniami z gleby w postaci dwutlenku węgla (CO₂). Jest podstawą składu wszystkich związków organicznych: tłuszczów, białek, węglowodanów i innych.
• Wodór jest zużywany w kompozycji wody, jest niezwykle niezbędny do syntezy substancji organicznych.
• Tlen jest pochłaniany przez liście z powietrza, przez korzenie z gleby, a także jest uwalniany z innych związków. Jest niezbędny zarówno do oddychania, jak i syntezy związków organicznych. [7]

Następnie ważna

• Azot jest niezbędnym pierwiastkiem do rozwoju roślin, a mianowicie do tworzenia substancji białkowych. Jego zawartość w białkach waha się od 15 do 19%. Jest częścią chlorofilu i dlatego bierze udział w fotosyntezie. Azot znajduje się w enzymach - katalizatorach różnych procesów w organizmach. [7]
• Fosfor obecny jest w składzie jąder komórkowych, enzymów, fityny, witamin i innych równie ważnych związków. Uczestniczy w procesach konwersji węglowodanów i substancji zawierających azot. W roślinach występuje zarówno w postaci organicznej, jak i mineralnej. Związki mineralne - sole kwasu ortofosforowego - stosowane są w syntezie węglowodanów. Rośliny wykorzystują organiczne związki fosforu (heksofosforany, fosfatydy, nukleoproteiny, fosforany cukru, fitynę). [7]
• Potas odgrywa ważną rolę w metabolizmie białek i węglowodanów, wzmacnia efekt stosowania azotu z form amoniaku. Odżywianie z potasem jest silnym czynnikiem w rozwoju poszczególnych narządów roślinnych. Ten pierwiastek sprzyja akumulacji cukru w ​​soku komórkowym, co zwiększa odporność roślin na niekorzystne czynniki naturalne w okresie zimowym, przyczynia się do rozwoju wiązek naczyniowych i pogrubia komórki. [7]

Następujące makroelementy

• Siarka jest składnikiem aminokwasów - cysteiny i metioniny, odgrywa ważną rolę zarówno w metabolizmie białek, jak iw procesach redoks. Pozytywny wpływ na powstawanie chlorofilu, przyczynia się do tworzenia się guzków na korzeniu roślin strączkowych, a także bakterii brodawkowych, które asymilują azot z atmosfery. [7]
• Wapń - uczestnik metabolizmu węglowodanów i białek, ma pozytywny wpływ na wzrost korzeni. Zasadniczo potrzebne do normalnego odżywiania roślin. Zwapnienia kwaśnych gleb z wapniem zwiększają żyzność gleby. [7]
• Magnez bierze udział w fotosyntezie, a jego zawartość w chlorofilu osiąga 10% całkowitej zawartości w zielonych częściach roślin. Zapotrzebowanie na magnez w roślinach nie jest takie samo. [7]
• Żelazo nie jest częścią chlorofilu, ale bierze udział w procesach redoks, które są niezbędne do tworzenia chlorofilu. Odgrywa dużą rolę w oddychaniu, ponieważ jest integralną częścią enzymów oddechowych. Jest to konieczne zarówno dla roślin zielonych, jak i organizmów wolnych od chloru. [7]

Brak (niedobór) makroelementów w roślinach

Na brak makro w glebie, aw konsekwencji, w zakładzie wyraźnie pokazują zewnętrzne znaki. Wrażliwość każdego gatunku roślin na brak makroskładników jest ściśle indywidualna, ale są pewne podobne oznaki. Na przykład, gdy brakuje azotu, fosforu, potasu i magnezu, stare liście niższych poziomów cierpią, podczas gdy brak wapnia, siarki i żelaza - młode narządy, świeże liście i punkt wzrostu.

Szczególnie wyraźnie brak żywienia przejawia się w uprawach o wysokiej wydajności.

Nadmiar makroskładników w roślinach

Na stan roślin wpływa nie tylko niedobór, ale także nadmiar makroskładników. Przejawia się przede wszystkim w starych narządach i opóźnia wzrost roślin. Często oznaki braku i nadwyżki tych samych elementów są nieco podobne. [6]

Makro i elementy śladowe

Około 80 pierwiastków chemicznych znajduje się w żywych organizmach, ale tylko dla 27 z tych pierwiastków ustalono ich funkcje w komórce i organizmie. Pozostałe pierwiastki występują w niewielkich ilościach i najwidoczniej dostają się do organizmu wraz z pożywieniem, wodą i powietrzem.

W zależności od ich stężenia dzielą się one na makroelementy i mikroelementy.

Stężenie każdego z makroelementów w organizmie przekracza 0,01%, a ich całkowita zawartość wynosi 99%. Makroelementy obejmują tlen, węgiel, wodór, azot, fosfor, siarkę, potas, wapń, sód, chlor, magnez i żelazo. Pierwsze cztery wymienione elementy (tlen, węgiel, wodór i azot) są również nazywane organogenicznymi, ponieważ są one częścią głównych związków organicznych. Fosfor i siarka są również składnikami wielu substancji organicznych, takich jak białka i kwasy nukleinowe. Fosfor jest niezbędny do tworzenia kości i zębów.

Bez pozostałych makroelementów niemożliwe jest normalne funkcjonowanie organizmu.

Tak więc, potas, sód i chlor są zaangażowane w procesy wzbudzania komórek. Wapń jest częścią ścian komórkowych roślin, kości, zębów i muszli mięczaków, jest wymagany do skurczu komórek mięśniowych i krzepnięcia krwi. Magnez jest składnikiem chlorofilu - pigmentu, który zapewnia przepływ fotosyntezy. Bierze również udział w biosyntezie białek i kwasów nukleinowych. Żelazo jest częścią hemoglobiny i jest niezbędne do funkcjonowania wielu enzymów.

Pierwiastki śladowe są zawarte w organizmie w stężeniach mniejszych niż 0,01%, a ich całkowite stężenie w komórce nie osiąga 0,1%. Mikroelementy obejmują cynk, miedź, mangan, kobalt, jod, fluor itp.

Cynk jest częścią cząsteczki hormonu trzustkowego, insuliny, miedź jest potrzebna do fotosyntezy i oddychania. Kobalt jest składnikiem witaminy B12, której brak prowadzi do anemii. Jod jest niezbędny do syntezy hormonów tarczycy, zapewniając prawidłowy przepływ metabolizmu, a fluor wiąże się z tworzeniem szkliwa zębów.

Zarówno niedobór, jak i nadmiar lub zaburzony metabolizm makro- i mikroelementów prowadzą do rozwoju różnych chorób.

W szczególności niedobór wapnia i fosforu powoduje krzywicę, niedobór azotu - ciężki niedobór białka, niedobór żelaza - niedokrwistość, brak zaburzeń gospodarki hormonalnej tarczycy i obniżoną szybkość przemiany materii, zmniejszone spożycie fluoru - próchnica. Ołów jest toksyczny dla prawie wszystkich organizmów.

Brak makro i mikroelementów można zrekompensować poprzez zwiększenie ich zawartości w żywności i wodzie pitnej, a także poprzez przyjmowanie leków.

Chemiczne elementy komórki tworzą różne związki - nieorganiczne i organiczne.

Temat 2.2. Skład komórki chemicznej. - klasa 10-11, Syvozlazov (skoroszyt, część 1)

1. Podaj definicje pojęć.
Element jest zbiorem atomów o tym samym ładunku jądrowym i liczbie protonów zbieżnych z liczbą porządkową (atomową) w układzie okresowym.
Element śladu - element znajdujący się w ciele w bardzo niskich stężeniach.
Makroelement - element, który znajduje się w ciele w wysokich stężeniach.
Bioelement - pierwiastek chemiczny, który bierze udział w aktywności komórkowej, tworzy podstawę biocząsteczek.
Skład elementarny komórki jest procentem pierwiastków chemicznych w komórce.

2. Co jest jednym z dowodów wspólnoty natury ożywionej i nieożywionej?
Jedność składu chemicznego. Nie ma elementów charakterystycznych tylko dla przyrody nieożywionej.

3. Wypełnij tabelę.

ELEMENTALNY SKŁAD KOMÓREK

4. Podaj przykłady substancji organicznych, których cząsteczki składają się z trzech, czterech i pięciu makroelementów.
3 elementy: węglowodany i lipidy.
4 elementy: wiewiórki.
5 elementów: kwasy nukleinowe, białka.

5. Wypełnij tabelę.

BIOLOGICZNA ROLA ELEMENTÓW

6. Przestudiuj rozdział "Rola czynników zewnętrznych w kształtowaniu składu chemicznego żywej przyrody" i odpowiedz na pytanie: "Czym są endemie biochemiczne i jakie są przyczyny ich pochodzenia?"
Endemie biochemiczne to choroby roślin, zwierząt i ludzi, spowodowane ostrym niedoborem lub nadmiarem żywiołu na pewnym obszarze.

7. Jakie są znane choroby związane z brakiem mikroelementów?
Niedobór jodu - wole endemiczne. Zmniejszona synteza tyroksyny i wynikająca z tego proliferacja tkanki tarczycy.
Niedobór żelaza - niedokrwistość z niedoboru żelaza.

8. Zapamiętaj, na jakiej podstawie rozmieszczone są pierwiastki chemiczne na makro-, mikro- i ultramikroelementach. Zaproponuj własną, alternatywną klasyfikację pierwiastków chemicznych (na przykład przez funkcje w żywej komórce).
Mikro, makro i ultra mikroelementy są dzielone według znaku na podstawie ich procentowej zawartości w komórce. Ponadto możliwe jest klasyfikowanie elementów zgodnie z funkcjami, które regulują aktywność niektórych układów narządów: układu nerwowego, mięśniowego, krążeniowego i sercowo-naczyniowego, przewodu pokarmowego itp.

9. Wybierz poprawną odpowiedź.
Test 1.
Jakie pierwiastki chemiczne stanowią większość substancji organicznych?
2) C, O, H, N;

Test 2.
Elementy makro nie mają zastosowania:
4) mangan.

Test 3.
Organizmy żywe potrzebują azotu, ponieważ służy on:
1) składnik białek i kwasów nukleinowych; 10. Określić symptom, w którym wszystkie wymienione poniżej elementy, z wyjątkiem jednego, są połączone w jedną grupę. Podkreśl ten "dodatkowy" przedmiot.
Tlen, wodór, siarka, żelazo, węgiel, fosfor, azot. Zawarte tylko w DNA. Reszta to wszystko w białkach.

11. Wyjaśnij pochodzenie i ogólne znaczenie słowa (terminu), w oparciu o znaczenie korzeni, które go tworzą.

12. Wybierz termin i wyjaśnij, w jaki sposób jego bieżąca wartość odpowiada pierwotnej wartości jego pierwiastków.
Wybranym terminem jest organogen.
Zgodność: pojęcie to w zasadzie odpowiada pierwotnemu znaczeniu, ale dziś istnieje bardziej precyzyjna definicja. Wcześniej wartość była taka, że ​​elementy były zaangażowane tylko w konstrukcję tkanek i komórek narządów. Obecnie stwierdzono, że elementy ważne biologicznie nie tylko tworzą cząsteczki chemiczne w komórkach itp., Ale także regulują wszystkie procesy zachodzące w komórkach, tkankach i narządach. Są częścią hormonów, witamin, enzymów i innych biomolekuł.

13. Formułować i zapisywać podstawowe idee z § 2.2.
Skład pierwiastkowy komórki jest procentem pierwiastków chemicznych w komórce. Elementy ogniw są zazwyczaj klasyfikowane, w zależności od ich zawartości procentowej, na mikro, makro i ultramikroelementy. Te elementy, które są zaangażowane w żywotną aktywność komórki, stanowią podstawę biomolekuł, zwanych bioelementami.
Makroelementy obejmują: C N H O. Są to główne składniki wszystkich związków organicznych w komórce. Ponadto P S K Ca Na Fe Cl Mg - są zawarte we wszystkich głównych biomolekułach. Bez nich funkcjonowanie ciała jest niemożliwe. Brak ich prowadzi do śmierci.
Do pierwiastków śladowych: Al Cu Mn Zn Mo Co Ni I Se Br F B, itp. Są one również niezbędne do prawidłowego funkcjonowania organizmu, ale nie są tak istotne. Ich brak powoduje chorobę. Są one częścią związków biologicznie czynnych, wpływają na metabolizm.
Występują ultramikroelementy: Au Ag Be i inne, rola fizjologiczna nie jest w pełni ustalona. Ale są ważne dla komórki.
Istnieje pojęcie "endemii biochemicznej" - chorób roślin, zwierząt i ludzi, spowodowanych przez dotkliwy niedobór lub nadmiar jakiegokolwiek pierwiastka w danym obszarze. Na przykład, wola endemiczna (niedobór jodu).
Przy braku elementu ze względu na sposób karmienia mogą również wystąpić choroby lub dolegliwości. Na przykład z brakiem żelaza - niedokrwistością. Z brakiem wapnia - częste złamania, utrata włosów, zębów, ból mięśni.

I.2. Skład chemiczny komórki. Elementy mikro i makro

Zazwyczaj 70-80% masy komórek stanowi woda, w której rozpuszcza się różne sole i związki organiczne o niskiej masie cząsteczkowej. Najbardziej charakterystycznymi składnikami komórki są białka i kwasy nukleinowe. Niektóre białka są strukturalnymi składnikami komórki, inne są enzymami, tj. katalizatory, które określają szybkość i kierunek reakcji chemicznych zachodzących w komórkach. Kwasy nukleinowe służą jako nośniki informacji dziedzicznej, która jest realizowana w procesie wewnątrzkomórkowej syntezy białek. Często komórki zawierają pewną ilość substancji rezerwowych, które służą za rezerwę żywności. Komórki roślinne przechowują głównie skrobię, polimeryczną formę węglowodanów. W komórkach wątroby i mięśni przechowywany jest inny polimer węglowodanowy - glikogen. Produkty tłuszczowe są również często przechowywane, chociaż niektóre tłuszcze pełnią inną funkcję, a mianowicie są najważniejszymi składnikami strukturalnymi. Białka w komórkach (z wyjątkiem komórek nasiennych) zwykle nie są przechowywane. Nie jest możliwe opisanie typowego składu komórki, głównie z powodu dużych różnic w ilości przechowywanego jedzenia i wody. Komórki wątroby zawierają na przykład 70% wody, 17% białka, 5% tłuszczu, 2% węglowodanów i 0,1% kwasów nukleinowych; pozostałe 6% to sole i związki organiczne o niskiej masie cząsteczkowej, w szczególności aminokwasy. Komórki roślinne zwykle zawierają mniej białka, znacznie więcej węglowodanów i trochę więcej wody; wyjątkami są komórki, które są w spoczynku. Komórka spoczynkowa ziarna pszenicy, która jest źródłem składników odżywczych dla zarodka, zawiera około 12% białek (głównie białka przechowywanego), 2% tłuszczów i 72% węglowodanów. Ilość wody osiąga normalny poziom (70-80%) tylko na początku kiełkowania ziarna. Każda komórka zawiera wiele pierwiastków chemicznych zaangażowanych w różne reakcje chemiczne. Procesy chemiczne zachodzące w komórce są jednym z podstawowych warunków jej życia, rozwoju i funkcjonowania. Niektóre pierwiastki chemiczne w komórce więcej, inne - mniej. Na poziomie atomowym nie ma różnic między organicznym i nieorganicznym światem żywej natury: żywe organizmy składają się z tych samych atomów, co ciała o nieożywionej naturze. Jednak stosunek różnych pierwiastków chemicznych w żywych organizmach i skorupie ziemskiej jest bardzo zróżnicowany. Ponadto organizmy żywe mogą różnić się od swojego otoczenia składem izotopowym pierwiastków chemicznych. Konwencjonalnie wszystkie elementy komórki można podzielić na trzy grupy:

Makroelementy. Makroskładniki obejmują tlen (65-75%), węgiel (15-18%), wodór (8-10%), azot (2,0-3,0%), potas (0,15-0,4%), siarka (0,15-0,2%), fosfor (0,2-1,0%), chlor (0,05-0,1%), magnez (0,02-0,03%), sód (0,02-0,03%), wapnia (0,04-2,00%), żelaza (0,01-0,0155%). Elementy takie jak C, O, H, N, S, P są częścią związków organicznych. Węgiel - jest częścią wszystkich substancji organicznych; szkielet atomów węgla jest ich podstawą. Ponadto, w postaci CO2 jest utrwalany w procesie fotosyntezy i uwalniany podczas oddychania, w postaci CO (w niskich stężeniach) uczestniczy w regulacji funkcji komórkowych, w postaci CaCO3 jest częścią szkieletów mineralnych. Tlen - jest częścią prawie wszystkich substancji organicznych w komórce. Powstaje w trakcie fotosyntezy podczas fotolizy wody. Dla organizmów tlenowych służy jako środek utleniający podczas oddychania komórkowego, dostarczając komórkom energii. W największych ilościach w żywych komórkach zawarta jest kompozycja wody. Wodór - jest częścią wszystkich substancji organicznych w komórce. W największych ilościach zawartych w kompozycji wody. Niektóre bakterie utleniają cząsteczki wodoru pod kątem energii. Azot - jest częścią białek, kwasów nukleinowych i ich monomerów - aminokwasów i nukleotydów. Z ciała zwierząt pochodzi w składzie amoniaku, mocznika, guaniny lub kwasu moczowego jako końcowy produkt metabolizmu azotu. W postaci tlenku azotu NO (w niskich stężeniach) bierze udział w regulacji ciśnienia krwi. W większości białek znajduje się siarka - część aminokwasów zawierających siarkę. W małych ilościach jest obecny jako jon siarczanu w cytoplazmie komórek i płynach zewnątrzkomórkowych. Fosfor - jest częścią ATP, innych nukleotydów i kwasów nukleinowych (w postaci reszt kwasu fosforowego), w kompozycji tkanki kostnej i szkliwa zębów (w postaci soli mineralnych), a także obecnych w cytoplazmie i płynach międzykomórkowych (w postaci jonów fosforanowych). Magnez jest kofaktorem wielu enzymów zaangażowanych w metabolizm energetyczny i syntezę DNA; utrzymuje integralność rybosomów i mitochondriów, jest częścią chlorofilu. W komórkach zwierzęcych konieczne jest funkcjonowanie układu mięśniowego i kostnego. Wapń bierze udział w krzepnięciu krwi, a także służy jako jeden z uniwersalnych wtórnych mediatorów, regulujących najważniejsze procesy wewnątrzkomórkowe (w tym udział w utrzymaniu potencjału błonowego, niezbędnego do skurczu mięśni i egzocytozy). Nierozpuszczalne sole wapnia uczestniczą w tworzeniu kości i zębów kręgowców i szkieletów mineralnych bezkręgowców. Sód bierze udział w utrzymaniu potencjału błonowego, wytwarzaniu impulsów nerwowych, procesom osmoregulacji (w tym pracy nerek u ludzi) i tworzeniu układu bufora krwi. Potas bierze udział w utrzymaniu potencjału błonowego, generowaniu impulsów nerwowych, regulacji kurczliwości mięśnia sercowego. Zawarte w substancjach zewnątrzkomórkowych. Chlor - utrzymuje elektronoidalność komórki.

Pierwiastki śladowe: pierwiastki śladowe, które składają się z 0,001% do 0,000001% masy ciała żywych istot obejmują wanad, german, jod (część tyroksyny, hormon tarczycy), kobalt (witamina B12), mangan, nikiel, ruten, selen, fluor (szkliwo zębów), miedź, chrom, cynk Cynk - jest częścią enzymów zaangażowanych w fermentację alkoholową, jest częścią insuliny. Miedź - jest częścią enzymów utleniających zaangażowanych w syntezę cytochromów. Selen - bierze udział w procesach regulacyjnych organizmu.

Ultra-mikro elementy. Ultramicroelements stanowią mniej niż 0,0000001% w organizmach istot żywych, zawierają złoto, srebro ma działanie bakteriobójcze, rtęć hamuje reabsorpcję wody w kanalikach nerkowych, wpływając na enzymy. Platyna i cez również należą do ultramikroelementów. Niektóre z tej grupy obejmują również selen, którego niedobór wywołuje raka. Funkcje ultramikoweli są nadal słabo poznane. Skład molekularny komórki (zakładka №1)

Skład chemiczny komórki

Grupy elementów składu chemicznego komórki

Nauka, która bada części składowe i strukturę żywej komórki nazywa się cytologią.

Wszystkie elementy wchodzące w skład struktury chemicznej organizmu można podzielić na trzy grupy:

• makroelementy;
• pierwiastki śladowe;
• elementy ultramicro.

Makrocząsteczki obejmują wodór, węgiel, tlen i azot. Prawie 98% wszystkich elementów składowych przypada na ich udział.

Elementy śledzenia są w liczbie dziesiątych i setnych procenta. I bardzo niska zawartość ultramikowelementów - setnych i tysięcznych procenta.

W tłumaczeniu z języka greckiego "makro" jest duże, a "mikro" jest małe.

Ryc. 1 Zawartość pierwiastków chemicznych w komórce

Naukowcy odkryli, że nie istnieją żadne szczególne elementy, które są unikalne dla żywych organizmów. Dlatego ta żywa, nieożywiona natura składa się z tych samych elementów. To dowodzi ich związku.

Pomimo ilościowej zawartości pierwiastka chemicznego, brak lub ograniczenie co najmniej jednego z nich prowadzi do śmierci całego organizmu. W końcu każdy z nich ma swoje znaczenie.

Rola składu chemicznego komórki

Podstawą biopolimerów są makroelementy, a mianowicie białka, węglowodany, kwasy nukleinowe i lipidy.

Pierwiastki śladowe są częścią ważnych substancji organicznych zaangażowanych w procesy metaboliczne. Są one składowymi składnikami soli mineralnych, które są w postaci kationów i anionów, a ich stosunek określa środowisko alkaliczne. Najczęściej jest lekko zasadowy, ponieważ stosunek soli mineralnych nie zmienia się.

Hemoglobina zawiera żelazo, chlorofil - magnez, białka - siarkę, kwasy nukleinowe - fosfor, metabolizm zachodzi z odpowiednią ilością wapnia.

Ryc. 2. Skład komórek

Niektóre pierwiastki chemiczne są składnikami substancji nieorganicznych, na przykład wody. Odgrywa ważną rolę w życiowej aktywności komórek roślinnych i zwierzęcych. Woda jest dobrym rozpuszczalnikiem, dlatego wszystkie substancje w organizmie dzieli się na:

• Hydrofilowy - rozpuszczalny w wodzie;
• Hydrofobowe - nie rozpuszczają się w wodzie.

Ze względu na obecność wody komórka staje się elastyczna, promuje ruch substancji organicznych w cytoplazmie.

Ryc. 3. Substancje komórkowe.

Tabela "Właściwości składu chemicznego komórki"

Aby jasno zrozumieć, które pierwiastki chemiczne są częścią komórki, wymieniliśmy je w poniższej tabeli:

Makroskładniki

Makroelementy obejmują te pierwiastki, których zawartość w komórkach mierzy się w dziesiątych i setnych procenta suchej masy komórki (rzadko ich zawartość osiąga kilka procent): potasu, sodu, wapnia, magnezu, żelaza, siarki, chloru, jodu. Zawartość makroelementów w komórkach wyrażana jest jako procent całkowitej suchej masy komórki.

Potas (do 1%). Pochłaniany jest w postaci uwodnionych jonów K +, które przechodzą dobrze przez błony. Główne funkcje potasu:

• 1. Reguluje metabolizm węglowodanów.
• 2. Reguluje ciśnienie osmotyczne.
• 3. Uczestniczy w tworzeniu potencjałów błonowych.
• 4. Aktywuje enzymy podczas fotosyntezy.
• 5. Radioaktywny izotop 40K jest głównym źródłem promieniotwórczości wewnętrznej.

Uwaga Ciśnienie osmotyczne jest wartością, która odzwierciedla stosunek wody i suchej masy do komórki. Im wyższe ciśnienie osmotyczne w komórce, tym łatwiej komórka będzie absorbować wodę ze środowiska zewnątrzkomórkowego, i odwrotnie, im niższe wewnątrzkomórkowe ciśnienie osmotyczne, tym szybciej komórka straci wodę.

Sód (do 0,1%). Jest absorbowany w postaci uwodnionych jonów Na +, które nie przechodzą przez błony. Reguluje metabolizm węglowodanów, ciśnienie osmotyczne, bierze udział w tworzeniu potencjałów błonowych.

Wapń. (do 2%). Komórkę reprezentują uwodnione jony Ca2 +, nierozpuszczalne sole (na przykład sole kwasu szczawiowego, fosforowego, kwasu fluorowodorowego), kompleksy metaloorganiczne. Reguluje aktywność wielu enzymów (np. Aktywność zależnej od wapnia ATPazy w kompleksach kurczliwych), stabilizuje strukturę chromosomów. Pektany wapnia są podstawą medianowych płytek w tkankach roślinnych; fluorki wapnia i fosforany - podstawa tkanki kostnej. Nadmiar wapnia jest szkodliwy dla komórki, ponieważ w tym przypadku fosforany niezbędne do tworzenia wiązań o wysokiej energii stają się nierozpuszczalne, Ca3 (PO4) 2.

Magnez (do 3%). Komórki są zawarte w postaci kompleksów metaloorganicznych, rzadziej w postaci jonów. Stabilizuje strukturę rybosomu, reguluje aktywność enzymów, jest częścią ATPazy, jest częścią cząsteczki chlorofilu w komórkach roślinnych.

Żelazo (do 0,1%). Pochłaniany jest w postaci jonów dwuwartościowych Fe2 +, rzadziej - związków metaloorganicznych Fe3 +. Komórki znajdują się w kompozycji kompleksów metaloorganicznych o zmiennym stopniu utlenienia, rzadziej w postaci jonów Fe2 +. Zdolność do zmiany stopnia utlenienia (Fe + 3 + h - Fe + 2) jest szeroko stosowana w różnych procesach metabolicznych. Żelazo jest częścią kompleksu hem - metaloorganicznego zawierającego rdzeń porfiryny i jon żelaza z różnym stopniem utlenienia. Hem jest obowiązkowym składnikiem nośników tlenu: hemoglobiny i mioglobiny. Heme jest częścią różnych oksydoreduktaz: cytochromów (nośniki membranowe elektronów), katalazy (2H2O2> 2H2O + O2 ^), peroksydazy (H2O2> H2O + O), oksydazy (O2 + 2C> O22-), dehydrogenazy (nośniki wodoru ), ferredoxin (nośnik elektronów podczas fotosyntezy).

Siarka (do 1%). Absorbowane w postaci siarczanu SO42 -. Komórka znajduje się w postaci wolnych jonów siarczanowych, w postaci utlenionej i zredukowanej w składzie związków organicznych. Siarka jest składnikiem aminokwasów zawierających siarkę: metioniny, cysteiny; między tymi aminokwasami tworzą mostki dwusiarczkowe, które wspierają strukturę trzeciorzędową białka. Siarka jest częścią kofaktora CoA, obsługując cykl Krebsa i inne procesy metaboliczne. Ze względu na zmianę stopnia utlenienia siarka odgrywa dużą rolę w chemosyntezie i utlenianiu beztlenowym:

siarkowodór, siarczki molekularne siarczan siarki

utleniacz redoks utleniacz redoks

Siarkowodór i inne zredukowane związki siarki służą jako donory elektronów do fotosyntezy bakteryjnej.

Chlor (do 4%). Jest wchłaniany i zawarty w komórce w postaci chlorków Cl- bierze udział w regulacji ciśnienia osmotycznego.

Jod (do 0,01%). Zawarte w komórkach w postaci jodków J- i kompleksów metaloorganicznych. Zawarty w kompozycji tyroksyny - hormon tarczycy, który reguluje przepuszczalność błony.

Makroskładniki

Makroelementy są pożytecznymi substancjami dla ciała, których dzienna dawka dla osoby wynosi 200 mg.

Brak makroskładników prowadzi do zaburzeń metabolicznych, dysfunkcji większości narządów i układów.

Jest takie powiedzenie: jesteśmy tym, co jemy. Ale, oczywiście, jeśli zapytasz znajomych, kiedy jedli ostatnio, na przykład, siarki lub chloru, nie można w zamian uniknąć zaskoczenia. A w międzyczasie prawie 60 pierwiastków chemicznych "żyje" w ludzkim ciele, których rezerwy, czasem nie zdając sobie z tego sprawy, są uzupełniane z pożywienia. A przez około 96 procent każdy z nas składa się tylko z 4 chemicznych nazw reprezentujących grupę makroelementów. A to:

• tlen (65% w każdym ludzkim ciele);
• węgiel (18%);
• wodór (10%);
• azot (3%).

Pozostałe 4 procent to inne substancje z układu okresowego. To prawda, że ​​są znacznie mniejsze i reprezentują inną grupę użytecznych składników odżywczych - mikroelementów.

W przypadku najpowszechniejszych pierwiastków chemicznych - makroskładników zwyczajowo używa się nazwy CHON, składającej się z wielkich liter pojęć: węgiel, wodór, tlen i azot po łacinie (węgiel, wodór, tlen, azot).

Makroelementy w ludzkim ciele, natura wycofała dość szerokie uprawnienia. To zależy od nich:

• tworzenie szkieletu i komórek;
• pH ciała;
• prawidłowy transport impulsów nerwowych;
• adekwatność reakcji chemicznych.

W wyniku wielu eksperymentów ustalono: każdego dnia ludzie potrzebują 12 minerałów (wapnia, żelaza, fosforu, jodu, magnezu, cynku, selenu, miedzi, manganu, chromu, molibdenu, chloru). Ale nawet te 12 nie będzie w stanie zastąpić funkcji składników odżywczych.

Składniki odżywcze

Niemal każdy pierwiastek chemiczny odgrywa istotną rolę w egzystencji całego życia na Ziemi, ale tylko 20 z nich jest głównymi.

Te elementy są podzielone na:

• 6 głównych składników odżywczych (reprezentowanych w prawie wszystkich organizmach żywych na ziemi i często w dość dużych ilościach);
• 5 mniejszych składników odżywczych (występujących w wielu organizmach żywych w stosunkowo niewielkich ilościach);
• pierwiastki śladowe (niezbędne substancje w małych ilościach, aby utrzymać reakcje biochemiczne, od których zależy życie).

Wśród składników odżywczych wyróżniamy:

Główne pierwiastki biogenne lub organogeny to grupa węgla, wodoru, tlenu, azotu, siarki i fosforu. Drobne składniki odżywcze są reprezentowane przez sód, potas, magnez, wapń, chlor.

Tlen (O)

Jest to druga na liście najczęściej występujących substancji na Ziemi. Jest składnikiem wody i, jak wiadomo, stanowi około 60 procent ludzkiego ciała. W postaci gazowej tlen staje się częścią atmosfery. W tej formie odgrywa decydującą rolę we wspieraniu życia na Ziemi, promowaniu fotosyntezy (w roślinach) i oddychaniu (u zwierząt i ludzi).

Węgiel (C)

Węgiel można również uznać za synonim życia: tkanki wszystkich stworzeń na planecie zawierają związek węgla. Ponadto tworzenie się wiązań węglowych przyczynia się do rozwoju pewnej ilości energii, która odgrywa znaczącą rolę w przepływie ważnych procesów chemicznych na poziomie komórki. Wiele związków zawierających węgiel łatwo ulega zapaleniu, uwalniając ciepło i światło.

Wodór (H)

Jest to najłatwiejszy i najpowszechniejszy element we Wszechświecie (w szczególności w postaci dwuatomowego gazu H2). Wodór jest substancją reaktywną i łatwopalną. W przypadku tlenu tworzy wybuchowe mieszaniny. Ma 3 izotopy.

Azot (N)

Element o liczbie atomowej 7 jest głównym gazem w atmosferze Ziemi. Azot jest częścią wielu cząsteczek organicznych, w tym aminokwasów, które są składnikiem białek i kwasów nukleinowych, które tworzą DNA. Niemal cały azot jest wytwarzany w kosmosie - tak zwane mgławice planetarne tworzone przez starzejące się gwiazdy wzbogacają Wszechświat tym makroelementem.

Inne makroelementy

Potas (K)

Potas (0,25%) jest ważną substancją odpowiedzialną za procesy elektrolitowe w organizmie. W prostych słowach: przenosi ładunek przez płyny. Pomaga regulować bicie serca i przekazywać impulsy układu nerwowego. Zajmuje się również homeostazą. Niedobór pierwiastka prowadzi do problemów z sercem, a nawet do jego zatrzymania.

Wapń (Ca)

Wapń (1,5%) jest najczęstszym składnikiem odżywczym w organizmie człowieka - prawie wszystkie rezerwy tej substancji są skoncentrowane w tkankach zębów i kości. Wapń jest odpowiedzialny za skurcz mięśni i regulację białek. Ale ciało "zje" ten pierwiastek z kości (co jest niebezpieczne z powodu rozwoju osteoporozy), jeśli odczuwa jego niedobór w codziennej diecie.

Wymagany przez rośliny do tworzenia błon komórkowych. Zwierzęta i ludzie potrzebują tego makroelementu, aby utrzymać zdrowe kości i zęby. Ponadto wapń pełni rolę "moderatora" procesów w cytoplazmie komórek. W naturze reprezentowany w kompozycji wielu skał (kreda, wapień).

Wapń u ludzi:

• wpływa na pobudliwość nerwowo-mięśniową - bierze udział w skurczu mięśni (hipokalcemia prowadzi do drgawek);
• reguluje glikogenolizę (rozkład glikogenu do stanu glukozy) w mięśniach i glukoneogenezę (tworzenie się glukozy z nie węglowodanowych formacji) w nerkach i wątrobie;
• zmniejsza przepuszczalność ścian naczyń włosowatych i błony komórkowej, przez co wzmacnia działanie przeciwzapalne i przeciwalergiczne;
• sprzyja krzepnięciu krwi.

Jony wapnia są ważnymi wewnątrzkomórkowymi przekaźnikami, które wpływają na insulinę i enzymy trawienne w jelicie cienkim.

Pochłanianie Ca zależy od zawartości fosforu w organizmie. Wymiana wapnia i fosforanu jest regulowana hormonalnie. Parathormon (parathormon) uwalnia Ca z kości do krwi, a kalcytonina (hormon tarczycy) sprzyja odkładaniu się pierwiastka w kościach, co zmniejsza jego stężenie we krwi.

Magnez (Mg)

Magnez (0,05%) odgrywa znaczącą rolę w budowie szkieletu i mięśni.

Jest członkiem ponad 300 reakcji metabolicznych. Typowy kation wewnątrzkomórkowy, ważny składnik chlorofilu. Obecne w szkielecie (70% całości) i mięśniach. Integralna część tkanek i płynów ustrojowych.

W ludzkim ciele magnez jest odpowiedzialny za rozluźnienie mięśni, wydalanie toksyn i poprawę przepływu krwi do serca. Niedobór substancji przeszkadza w trawieniu i spowalnia wzrost, co prowadzi do szybkiego zmęczenia, tachykardii, bezsenności, wzrostu wartości PMS u kobiet. Ale nadmiar makr prawie zawsze oznacza rozwój kamicy.

Sód (Na)

Sód (0,15%) jest pierwiastkiem promującym elektrolit. Pomaga przekazywać impulsy nerwowe w całym ciele i jest również odpowiedzialny za regulację poziomu płynu w ciele, chroniąc go przed odwodnieniem.

Siarka (S)

Siarka (0,25%) znajduje się w 2 aminokwasach, które tworzą białka.

Fosfor (P)

Fosfor (1%) jest korzystnie skoncentrowany w kościach. Ale dodatkowo istnieje cząsteczka ATP, która dostarcza komórkom energii. Prezentowany w kwasach nukleinowych, błonach komórkowych, kościach. Podobnie jak wapń, jest niezbędny do prawidłowego rozwoju i funkcjonowania układu mięśniowo-szkieletowego. W ludzkim ciele spełnia funkcję strukturalną.

Chlor (Cl)

Chlor (0,15%) zazwyczaj znajduje się w organizmie w postaci jonu ujemnego (chlorek). Jego funkcje obejmują utrzymanie równowagi wodnej w ciele. W temperaturze pokojowej chlor jest trującym zielonym gazem. Silny utleniacz, łatwo wchodzi w reakcje chemiczne, tworząc chlorki.