Acasă Cazane și echipamente Elemente chimice din corpul uman. Substanțe organice și anorganice

Elemente chimice din corpul uman. Substanțe organice și anorganice

În fiecare zi, o persoană interacționează cu un număr mare de obiecte. Sunt realizate din materiale diferite și au propria lor structură și compoziție. Tot ceea ce înconjoară o persoană poate fi împărțit în organic și anorganic. În articol ne vom uita la ce sunt astfel de substanțe și vom da exemple. Vom stabili, de asemenea, ce substanțe anorganice se găsesc în biologie.

Descriere

Substantele anorganice sunt acele substante care nu contin carbon. Sunt opusul organicului. Acest grup include, de asemenea, câțiva compuși care conțin carbon, de exemplu:

cianuri;
oxizi de carbon;
carbonați;
carburi si altele.

apă;
diverși acizi (clorhidric, azotic, sulfuric);
sare;
amoniac;
dioxid de carbon;
metale și nemetale.

Grupul anorganic se distinge prin absența unui schelet de carbon, care este caracteristică substanțelor organice. În funcție de compoziția lor, ele sunt de obicei împărțite în simple și complexe. Substanțele simple formează un grup mic. În total, sunt aproximativ 400.

Compuși anorganici simpli: metale

Metalele sunt atomi simpli care se bazează pe o legătură metalică. Aceste elemente au proprietăți metalice caracteristice: conductivitate termică, conductivitate electrică, ductilitate, strălucire și altele. În total, există 96 de elemente în acest grup. Acestea includ:

metale alcaline: litiu, sodiu, potasiu;
metale alcalino-pământoase: magneziu, stronțiu, calciu;
cupru, argint, aur;
metale ușoare: aluminiu, cositor, plumb;
semimetale: poloniu, moscoviu, nihonium;
lantanide și lantan: scandiu, ytriu;
actinide și actiniu: uraniu, neptuniu, plutoniu.

Metalele se găsesc în principal în natură sub formă de minereuri și compuși. Pentru a obține metal pur, fără impurități, se purifică. Dacă este necesar, este posibil să se efectueze aliere sau alte procesări. Acest lucru este realizat de o știință specială - metalurgia. Este împărțit în negru și colorat.

Compuși anorganici simpli: nemetale

Nemetalele sunt elemente chimice care nu au proprietăți metalice. Exemple de substanțe anorganice:

apă;
azot;
sulf;
oxigen și altele.

Nemetalele se caracterizează printr-un număr mare de electroni per atomul lor. Aceasta determină unele proprietăți: capacitatea de a atașa electroni suplimentari crește și apare o activitate oxidativă mai mare.

În natură puteți găsi nemetale în stare liberă: oxigen, clor, precum și forme solide: iod, fosfor, siliciu, seleniu.

Unele nemetale au o proprietate distinctivă - alotropia. Adică pot exista sub diferite modificări și forme. De exemplu:

oxigenul gazos are modificări: oxigen și ozon;
carbonul solid poate exista sub următoarele forme: diamant, grafit, carbon sticlos și altele.

Compuși anorganici complecși

Acest grup de substanțe este mai numeros. Compușii complecși se disting prin prezența mai multor elemente chimice în substanță.

Să aruncăm o privire mai atentă la substanțele anorganice complexe. Exemplele și clasificarea lor sunt prezentate mai jos în articol.

1. Oxizii sunt compuși în care oxigenul este unul dintre elemente. Grupul include:

care nu formează sare (de exemplu, azot);
oxizi care formează sare (de exemplu, oxid de sodiu, oxid de zinc).

2. Acizii sunt substanțe care conțin ioni de hidrogen și reziduuri acide. De exemplu, azot hidrogen sulfurat.

3. Hidroxizii sunt compuși care conțin gruparea -OH. Clasificare:

baze - alcaline solubile și insolubile - hidroxid de cupru, hidroxid de sodiu;
acizi care conțin oxigen - trioxocarbonat de hidrogen, trioxonitrat de hidrogen;
amfoter - hidroxid de crom, hidroxid de cupru.

4. Sărurile sunt substanțe care conțin ioni metalici și reziduuri acide. Clasificare:

mediu: clorură de sodiu, sulfură de fier;
acid: bicarbonat de sodiu, hidrosulfați;
principale: azotat dihidroxocrom, azotat hidroxocrom;
complex: tetrahidroxizincat de sodiu, tetracloroplatinat de potasiu;
dublu: alaun de potasiu;
amestecat: sulfat de potasiu aluminiu, clorură de potasiu cupru.

5. Compușii binari sunt substanțe formate din două elemente chimice:

acizi fără oxigen;
săruri fără oxigen și altele.

Compuși anorganici care conțin carbon

Astfel de substanțe aparțin în mod tradițional grupului de substanțe anorganice. Exemple de substanțe:

Carbonați - esteri și săruri ale acidului carbonic - calcit, dolomit.
Carburele sunt compuși ai nemetalelor și metalelor cu carbon - carbură de beriliu, carbură de calciu.
Cianuri - săruri ale acidului cianhidric - cianuri de sodiu.
Oxizii de carbon sunt un compus binar de carbon și oxigen - monoxid de carbon și dioxid de carbon.
Cianții sunt derivați ai acidului cianic - acid fulmic, acid izocianic.
Metale carbonil - un complex de metal și monoxid de carbon - nichel carbonil.

Toate substanțele considerate diferă în proprietățile lor chimice și fizice individuale. În termeni generali, trăsăturile distinctive ale fiecărei clase de substanțe anorganice pot fi identificate:

1. Metale simple:

conductivitate termică și electrică ridicată;
strălucire metalică;
lipsa de transparență;
rezistență și ductilitate;
la temperatura camerei își păstrează duritatea și forma (cu excepția mercurului).

2. Nemetale simple:

nemetalele simple pot fi în stare gazoasă: hidrogen, oxigen, clor;
bromul apare în stare lichidă;
nemetalele solide au o stare nemoleculară și pot forma cristale: diamant, siliciu, grafit.

3. Substanțe complexe:

oxizi: reactioneaza cu apa, acizi si oxizi acizi;
acizi: reacționează cu apa și alcalii;
oxizi amfoteri: pot reacționa cu oxizii și bazele acide;
hidroxizi: solubili în apă, au o gamă largă de puncte de topire și își pot schimba culoarea atunci când interacționează cu alcalii.

Celula oricărui organism viu este formată din mai multe componente. Unii dintre ei sunt compuși anorganici:

Apă. De exemplu, cantitatea de apă dintr-o celulă variază de la 65 la 95%. Este necesar pentru implementarea reacțiilor chimice, mișcarea componentelor și procesul de termoreglare. Tot apa este cea care determină volumul celulei și gradul de elasticitate a acesteia.
Saruri minerale. Ele pot fi prezente în organism atât sub formă dizolvată, cât și nedizolvată. Un rol important in procesele celulare il au cationii: potasiu, sodiu, calciu, magneziu - si anioni: clor, bicarbonati, superfosfat. Mineralele sunt necesare pentru menținerea echilibrului osmotic, reglarea proceselor biochimice și fizice, formarea impulsurilor nervoase, menținerea nivelului de coagulare a sângelui și multe alte reacții.

Nu numai substanțele anorganice ale celulei sunt importante pentru menținerea vieții. Componentele organice ocupă 20-30% din volumul său.

Clasificare:

substanțe organice simple: glucoză, aminoacizi, acizi grași;
substanțe organice complexe: proteine, acizi nucleici, lipide, polizaharide.

Componentele organice sunt necesare pentru a îndeplini funcția protectoare, energetică a celulei; ele servesc ca sursă de energie pentru activitatea celulară și stochează nutrienți, efectuează sinteza proteinelor și transmit informații ereditare.

Articolul a examinat esența și exemplele de substanțe anorganice, rolul lor în compoziția celulei. Putem spune că existența organismelor vii ar fi imposibilă fără grupuri de compuși organici și anorganici. Ele sunt importante în fiecare domeniu al vieții umane, precum și în existența fiecărui organism.

Compoziția chimică a celulei

Saruri minerale

apă.
solvent bun

Hidrofil(din greaca hidro- apa si filleo

Hidrofob(din greaca hidro- apa si Fobos

elasticitate

Apă. Apă- solvent universal hidrofil. 2- hidrofob. .3- capacitate termică. 4- Apa este caracterizată 5- 6- Apa oferă mișcarea substanțelor 7- La plante, apa determină turgență functii suport, 8- Apa este o parte integrantă fluide lubrifiante slime

Saruri minerale. potenţial de acţiune ,

Proprietățile fizico-chimice ale apei ca mediu principal în corpul uman.

Dintre substanțele anorganice care alcătuiesc celula, cea mai importantă este apa. Cantitatea sa variază între 60 și 95% din masa totală a celulelor. Apa joacă un rol vital în viața celulelor și a organismelor vii în general. Pe lângă faptul că face parte din compoziția lor, pentru multe organisme este și un habitat. Rolul apei într-o celulă este determinat de proprietățile sale chimice și fizice unice, asociate în principal cu dimensiunea mică a moleculelor sale, polaritatea moleculelor sale și capacitatea lor de a forma legături de hidrogen între ele.

Lipidele. Funcțiile lipidelor în corpul uman.

Lipidele sunt un grup mare de substanțe de origine biologică, foarte solubile în solvenți organici precum metanol, acetonă, cloroform și benzen. În același timp, aceste substanțe sunt insolubile sau ușor solubile în apă. Solubilitatea slabă este asociată cu conținutul insuficient de atomi cu înveliș de electroni polarizabil, cum ar fi O, N, S sau P, în moleculele de lipide.

Sistemul de reglare umorală a funcțiilor fiziologice. Principiile zumzetului..

Reglarea fiziologică umorală folosește fluidele corpului (sânge, limfa, lichid cefalorahidian etc.) pentru a transmite informații.Semnalele sunt transmise prin substanțe chimice: hormoni, mediatori, substanțe biologic active (BAS), electroliți etc.

Caracteristici ale reglării umorale: nu are un destinatar exact - cu fluxul de fluide biologice, substanțele pot fi livrate oricăror celule ale corpului; viteza de livrare a informațiilor este scăzută - determinată de viteza de curgere a fluidelor biologice - 0,5-5 m/s; durata acțiunii.

Transmiterea reglării umorale se realizează prin fluxul sanguin, limfatic, prin difuzie, reglarea nervoasă se realizează prin fibre nervoase. Semnalul umoral se deplasează mai lent (cu fluxul sanguin prin capilar cu o viteză de 0,05 mm/s) decât semnalul nervos (viteza de transmitere a nervilor este de 130 m/s). Un semnal umoral nu are un destinatar atât de precis (funcționează pe principiul „toată lumea, toată lumea, toată lumea”) ca unul nervos (de exemplu, un impuls nervos este transmis de mușchii contractori ai unui deget). Dar această diferență nu este semnificativă, deoarece celulele au sensibilitate diferită la substanțe chimice. Prin urmare, substanțele chimice acționează asupra celulelor strict definite, adică asupra celor care sunt capabile să perceapă această informație. Celulele care au o sensibilitate atât de mare la orice factor umoral sunt numite celule țintă.
Printre factorii umorali, substanțele cu un îngust
spectru de acțiune, adică acțiune direcționată asupra unui număr limitat de celule țintă (de exemplu, oxitocină) și mai larg (de exemplu, adrenalină), pentru care există un număr semnificativ de celule țintă.
Reglarea umorală este folosită pentru a asigura reacții care nu necesită viteză mare și precizie de execuție.
Reglarea umorală, ca și reglarea nervoasă, este întotdeauna efectuată
o buclă de reglementare închisă în care toate elementele sunt interconectate prin canale.
În ceea ce privește elementul de monitorizare al circuitului dispozitivului (SP), acesta este absent ca structură independentă în circuitul de reglare umorală. Funcția acestei legături este de obicei îndeplinită de sistemul endocrin.
celulă.
Substanțele umorale care intră în sânge sau limfa difuzează în lichidul intercelular și sunt distruse rapid. În acest sens, efectul lor se poate extinde numai la celulele organelor din apropiere, adică influența lor este de natură locală. Spre deosebire de efectele locale, efectele la distanță ale substanțelor umorale se extind la celulele țintă aflate la distanță.

HORMONI HIPOTALAMICI

efect hormonal

Corticoliberin - Stimulează formarea corticotropinei și lipotropinei

Hormon de eliberare a gonadotropinei - Stimulează formarea lutropinei și folitropinei

Prolactoliberin - Promovează eliberarea de prolactină

Prolactostatina - Inhibă eliberarea de prolactină

Somatoliberina Stimulează secreția de hormon de creștere

Somatostatina - Inhibă secreția de hormon de creștere și tirotropină

Tiroliberină - Stimulează secreția de tirotropină și prolactină

Melanoliberin - Stimulează secreția de hormon de stimulare a melanocitelor

Melanostatin - Inhibă secreția de hormon de stimulare a melanocitelor

HORMONI ADENOGIPOFIZICI

STH (somatotropină, hormon de creștere) - Stimulează creșterea corpului, sinteza proteinelor în celule, formarea glucozei și degradarea lipidelor

Prolactina - Reglează lactația la mamifere, instinctul de a alăpta descendenții, diferențierea diferitelor țesuturi

TSH (tirotropină) - Reglează biosinteza și secreția hormonilor tiroidieni

Corticotropina - Reglează secreția de hormoni din cortexul suprarenal

FSH (folitropină) și LH (hormon luteinizant) - LH reglează sinteza hormonilor sexuali feminini și masculini, stimulează creșterea și maturarea foliculilor, ovulația, formarea și funcționarea corpului galben în ovare FSH are un efect sensibilizant asupra foliculilor si celulele Leydig la actiunea LH, stimuleaza spermatogeneza

HORMONI TIROIDIENI Eliberarea hormonilor tiroidieni este controlată de două glande endocrine „superioare”. Zona creierului care conectează sistemele nervos și endocrin se numește hipotalamus. Hipotalamusul primește informații despre nivelul hormonilor tiroidieni și secretă substanțe care afectează glanda pituitară. Pituitară de asemenea, situat în creier în zona unei depresii speciale - sella turcică. Secretă câteva zeci de hormoni complexi ca structură și acțiune, dar numai unul dintre ei acționează asupra glandei tiroide - hormon de stimulare a tiroidei sau TSH. Nivelul hormonilor tiroidieni din sânge și semnalele de la hipotalamus stimulează sau inhibă eliberarea de TSH. De exemplu, dacă cantitatea de tiroxină din sânge este mică, atunci atât glanda pituitară, cât și hipotalamusul vor ști despre asta. Glanda pituitară va elibera imediat TSH, care activează eliberarea hormonilor din glanda tiroidă.

Reglarea umorală este coordonarea funcțiilor fiziologice ale corpului uman prin sânge, limfă și lichid tisular. Reglarea umorală este realizată de substanțe biologic active - hormoni care reglează funcțiile corpului la nivel subcelular, celular, tisular, organ și sistem și mediatori care transmit impulsurile nervoase. Hormonii sunt produși de glandele endocrine (endocrine), precum și de glandele de secreție externă (țesut - pereții stomacului, intestinele și altele). Hormonii afectează metabolismul și activitatea diferitelor organe, pătrunzând în ele prin sânge. Hormonii au următoarele proprietăți: activitate biologică ridicată; Specificitatea – efecte asupra anumitor organe, țesuturi, celule; Ele sunt distruse rapid în țesuturi; Moleculele sunt de dimensiuni mici și pătrund ușor prin pereții capilarelor în țesuturi.

Glandele suprarenale - pereche glandele endocrine ale vertebratelor animalele și persoană. Zona glomeruloasa produce hormoni numiti mineralcorticoizi. Acestea includ :Aldosteron (de bază hormonul mineralocorticosteroid cortex suprarenal) Corticosteronul (nesemnificativ și relativ inactiv hormon glucocorticoid). Mineralcorticoizii cresc reabsorbție Excreția de Na + și K + în rinichi. În zona fasciculului se formează glucocorticoizii, care include: cortizolul. Glucocorticoizii au un efect important asupra aproape tuturor proceselor metabolice. Ele stimulează educația glucoză din grasȘi aminoacizi(gluconeogeneza), asupritori inflamator, imunȘi alergic reacții, reduc proliferarea țesut conjunctivși, de asemenea, crește sensibilitatea organe de simțȘi excitabilitatea sistemului nervos. Produs în zona de plasă hormoni sexuali (androgeni, care sunt substanțe precursoare estrogen). Acești hormoni sexuali joacă un rol ușor diferit față de hormonii secretați gonade. Celulele medularei suprarenale produc catecolaminele - adrenalină Și norepinefrină . Acești hormoni cresc tensiunea arterială, măresc funcția inimii, dilată tuburile bronșice și cresc nivelul zahărului din sânge. Când sunt în repaus, eliberează constant cantități mici de catecolamine. Sub influența unei situații stresante, secreția de adrenalină și norepinefrină de către celulele medulei suprarenale crește brusc.

Potențialul membranei de repaus este o deficiență a sarcinilor electrice pozitive din interiorul celulei, rezultată din scurgerea ionilor de potasiu pozitivi din aceasta și acțiunea electrogenă a pompei de sodiu-potasiu.

Potenţial de acţiune (AP). Toți stimulii care acționează asupra celulei determină în primul rând o scădere a PP; când atinge o valoare critică (prag), apare un răspuns activ de propagare — PD. Amplitudine AP aproximativ = 110-120 mv. O trăsătură caracteristică a AP, care o deosebește de alte forme de răspuns celular la stimulare, este că se supune regulii „totul sau nimic”, adică apare numai atunci când stimulul atinge o anumită valoare de prag și o creștere suplimentară a intensitatea stimulului nu mai afectează amplitudinea și nici durata AP. Potențialul de acțiune este una dintre cele mai importante componente ale procesului de excitație. În fibrele nervoase asigură conducerea excitației de la terminațiile senzoriale ( receptori) la corpul celulei nervoase și de la acesta la terminațiile sinaptice situate pe diferite celule nervoase, musculare sau glandulare. Conducerea PD de-a lungul fibrelor nervoase și musculare este realizată de așa-numitele. curenți locali sau curenți de acțiune care apar între secțiunile excitate (depolarizate) și cele de repaus ale membranei adiacente acesteia.

Potențialele postsinaptice (PSP) apar în zonele membranei celulelor nervoase sau musculare direct adiacente terminalelor sinaptice. Au o amplitudine de ordinul mai multor mv si durata 10-15 msec. PSP-urile sunt împărțite în excitatorii (EPSP) și inhibitori (IPSP).

Potențialele generatoare apar în membrana terminațiilor nervoase sensibile - receptori. Amplitudinea lor este de ordinul mai multor mvși depinde de puterea stimulării aplicate receptorului. Mecanismul ionic al potențialelor generatoare nu a fost încă suficient studiat.

Potenţial de acţiune

Un potențial de acțiune este o schimbare rapidă a potențialului de membrană care are loc atunci când nervii, mușchii și unele celule glandulare sunt excitate. Apariția sa se bazează pe modificări ale permeabilității ionice a membranei. În dezvoltarea unui potențial de acțiune se disting patru perioade succesive: răspuns local, depolarizare, repolarizare și potențiale de urme.

Iritabilitatea este capacitatea unui organism viu de a răspunde la influențele externe prin modificarea proprietăților sale fizico-chimice și fiziologice. Iritabilitatea se manifestă prin modificări ale valorilor curente ale parametrilor fiziologici care depășesc deplasările lor în repaus. Iritabilitatea este o manifestare universală a activității vitale a tuturor biosistemelor. Aceste schimbări de mediu care provoacă răspunsul unui organism pot include un repertoriu larg de reacții, variind de la reacții protoplasmatice difuze la protozoare până la reacții complexe, foarte specializate, la oameni. În corpul uman, iritabilitatea este adesea asociată cu proprietatea țesuturilor nervoase, musculare și glandulare de a răspunde sub formă de producere a unui impuls nervos, contracție musculară sau secreție de substanțe (salivă, hormoni etc.). La organismele vii cărora le lipsește un sistem nervos, iritabilitatea se poate manifesta prin mișcări. Astfel, amibele și alte protozoare lasă soluții nefavorabile cu concentrații mari de sare. Și plantele schimbă poziția lăstarilor pentru a maximiza absorbția luminii (întinde spre lumină). Iritabilitatea este o proprietate fundamentală a sistemelor vii: prezența sa este un criteriu clasic prin care lucrurile vii se disting de cele nevii. Mărimea minimă a stimulului suficientă pentru manifestarea iritabilității se numește pragul de percepție. Fenomenele de iritabilitate la plante și animale au multe în comun, deși manifestările lor la plante diferă brusc de formele obișnuite de activitate motorie și nervoasă a animalelor.

Legile iritației țesuturilor excitabile: 1) legea forței– excitabilitatea este invers proporțională cu forța de prag: cu cât forța de prag este mai mare, cu atât excitabilitatea este mai mică. Cu toate acestea, pentru ca excitația să apară, forța de stimulare singură nu este suficientă. Este necesar ca această iritare să dureze ceva timp; 2) legea timpului acţiunea stimulului. Când aceeași forță este aplicată unor țesuturi diferite, vor fi necesare durate diferite de iritare, care depinde de capacitatea unui anumit țesut de a-și manifesta activitatea specifică, adică excitabilitatea: va fi necesar cel mai mic timp pentru țesutul cu excitabilitate ridicată și cel mai lung timp pentru țesutul cu excitabilitate scăzută. Astfel, excitabilitatea este invers proporțională cu durata stimulului: cu cât durata stimulului este mai scurtă, cu atât excitabilitatea este mai mare. Excitabilitatea țesutului este determinată nu numai de puterea și durata iritației, ci și de rata (viteza) de creștere a intensității iritației, care este determinată de a treia lege - legea ratei de creștere a intensității iritației(raportul dintre puterea stimulului și timpul de acțiune al acestuia): cu cât este mai mare rata de creștere a puterii stimulării, cu atât este mai mică excitabilitatea. Fiecare țesut are propriul prag de creștere a intensității iritației.

Capacitatea unui țesut de a-și modifica activitatea specifică ca răspuns la iritație (excitabilitate) este invers dependentă de mărimea forței de prag, de durata stimulului și de viteza (viteza) de creștere a forței iritației.

Nivelul critic de depolarizare este valoarea potenţialului de membrană, la atingerea căruia apare un potenţial de acţiune. Nivelul critic de depolarizare (CLD) este nivelul potențialului electric al membranei unei celule excitabile din care potențialul local se transformă într-un potențial de acțiune.

Un răspuns local apare la stimuli subprag; se întinde pe 1-2 mm cu atenuare; crește odată cu creșterea puterii stimulului, de ex. respectă legea „forței”; rezumă - crește cu stimularea subpragului frecventă repetată crește cu 10 - 40 mV.

Mecanismul chimic al transmisiei sinaptice, în comparație cu cel electric, asigură mai eficient funcțiile de bază ale sinapsei: 1) transmisie unidirecțională a semnalului; 2) amplificarea semnalului; 3) convergența mai multor semnale pe o celulă postsinaptică, plasticitatea transmisiei semnalului.

Sinapsele chimice transmit două tipuri de semnale - excitatorii și inhibitorii. În sinapsele excitatorii, neurotransmițătorul eliberat de la terminațiile nervoase presinaptice determină un potențial postsinaptic excitator în membrana postsinaptică - depolarizare locală, iar în sinapsele inhibitoare - un potențial postsinaptic inhibitor, de regulă, hiperpolarizare. Scăderea rezistenței membranei care apare în timpul unui potențial postsinaptic inhibitor scurtcircuitează curentul postsinaptic excitator, slăbind sau blocând astfel transmisia excitației.

Compoziția chimică a celulei

Organismele sunt formate din celule. Celulele diferitelor organisme au compoziții chimice similare. Aproximativ 90 de elemente se găsesc în celulele organismelor vii, iar aproximativ 25 dintre ele se găsesc în aproape toate celulele. Pe baza conținutului lor în celulă, elementele chimice sunt împărțite în trei grupe mari: macroelemente (99%), microelementele (1%), ultramicroelementele (mai puțin de 0,001%).

Macroelementele includ oxigen, carbon, hidrogen, fosfor, potasiu, sulf, clor, calciu, magneziu, sodiu, fier. Microelementele includ mangan, cupru, zinc, iod, fluor. Ultramicroelementele includ argint, aur, brom, seleniu.

O deficiență a oricărui element poate duce la îmbolnăvire și chiar la moartea corpului, deoarece fiecare element joacă un rol specific. Macroelementele din primul grup formează baza biopolimerilor - proteine, carbohidrați, acizi nucleici, precum și lipide, fără de care viața este imposibilă. Sulful face parte din unele proteine, fosforul face parte din acizii nucleici, fierul face parte din hemoglobina, iar magneziul face parte din clorofila. Calciul joaca un rol important in metabolism.Unele dintre elementele chimice continute in celula fac parte din substante anorganice – sarurile minerale si apa.

Saruri minerale se găsesc în celulă, de regulă, sub formă de cationi (K +, Na +, Ca 2+, Mg 2+) și anioni (HPO 2-/4, H 2 PO -/4, CI -, HCO 3), al cărui raport determină aciditatea mediului, care este importantă pentru viața celulelor.

Dintre substanțele anorganice din natura vie, joacă un rol imens apă.
El constituie o masă semnificativă a majorității celulelor. Multă apă este conținută în celulele creierului și în embrionii umani: mai mult de 80% apă; în celulele țesutului adipos - doar 40,% La bătrânețe, conținutul de apă din celule scade. O persoană care a pierdut 20% din apă moare.Proprietățile unice ale apei determină rolul acesteia în organism. Este implicat în termoreglare, care se datorează capacității mari de căldură a apei - consumul unei cantități mari de energie la încălzire. apa - solvent bun. Datorită polarității lor, moleculele sale interacționează cu ionii încărcați pozitiv și negativ, favorizând astfel dizolvarea substanței. În raport cu apa, toate substanțele celulare sunt împărțite în hidrofile și hidrofobe.

Hidrofil(din greaca hidro- apa si filleo- dragoste) se numesc substante care se dizolva in apa. Acestea includ compuși ionici (de exemplu, săruri) și unii compuși neionici (de exemplu, zaharuri).

Hidrofob(din greaca hidro- apa si Fobos- frica) sunt substante care sunt insolubile in apa. Acestea includ, de exemplu, lipidele.

Apa joacă un rol important în reacțiile chimice care au loc în celulă în soluții apoase. Dizolvă produsele metabolice de care organismul nu are nevoie și, prin urmare, promovează eliminarea lor din organism. Conținutul mare de apă din celulă îl dă elasticitate. Apa facilitează mișcarea diferitelor substanțe în interiorul unei celule sau de la celulă la celulă.

Compuși anorganici din corpul uman.

Apă. Dintre substanțele anorganice care alcătuiesc celula, cea mai importantă este apa. Cantitatea sa variază între 60 și 95% din masa totală a celulelor. Apa joacă un rol vital în viața celulelor și a organismelor vii în general. Pe lângă faptul că face parte din compoziția lor, pentru multe organisme este și un habitat. Rolul apei într-o celulă este determinat de proprietățile sale chimice și fizice unice, asociate în principal cu dimensiunea mică a moleculelor sale, polaritatea moleculelor sale și capacitatea lor de a forma legături de hidrogen între ele. Apa ca componentă a sistemelor biologice îndeplinește următoarele funcții esențiale: 1- Apă- solvent universal pentru substanțele polare, cum ar fi săruri, zaharuri, alcooli, acizi etc. Substanțele care sunt foarte solubile în apă se numesc hidrofil. 2- Apa nu dizolvă substanțele nepolare și nu se amestecă cu acestea, deoarece nu poate forma legături de hidrogen cu ele. Substanțele care sunt insolubile în apă se numesc hidrofob. Moleculele hidrofobe sau părți ale acestora sunt respinse de apă, iar în prezența acesteia sunt atrase unele de altele. Astfel de interacțiuni joacă un rol important în asigurarea stabilității membranelor, precum și a multor molecule de proteine, acizi nucleici și o serie de structuri subcelulare. .3- Apa are un specific ridicat capacitate termică. 4- Apa este caracterizată căldură mare de vaporizare, de ex. e. capacitatea moleculelor de a transporta o cantitate semnificativă de căldură în timp ce răcesc simultan corpul. 5- Este caracteristic exclusiv apei tensiune superficială ridicată. 6- Apa oferă mișcarea substanțelorîn celulă și organism, absorbția substanțelor și excreția produselor metabolice. 7- La plante, apa determină turgență celule, iar la unele animale efectuează functii suport, fiind un schelet hidrostatic (rotund și anelide, echinoderme). 8- Apa este o parte integrantă fluide lubrifiante(sinovială - în articulațiile vertebratelor, pleurală - în cavitatea pleurală, pericardică - în sacul pericardic) și slime(facilitați circulația substanțelor prin intestine, creați un mediu umed pe mucoasele tractului respirator). Face parte din salivă, bilă, lacrimi, spermatozoizi etc.

Saruri minerale. Metodele moderne de analiză chimică au relevat 80 de elemente ale tabelului periodic în compoziția organismelor vii. Pe baza compoziției lor cantitative, acestea sunt împărțite în trei grupuri principale. Macroelementele alcătuiesc cea mai mare parte a compușilor organici și anorganici, concentrația acestora variază de la 60% la 0,001% din greutatea corporală (oxigen, hidrogen, carbon, azot, sulf, magneziu, potasiu, sodiu, fier etc.). Microelementele sunt în principal ioni de metale grele. Conținut în organisme în cantitate de 0,001% - 0,000001% (mangan, bor, cupru, molibden, zinc, iod, brom). Concentrația de ultramicroelemente nu depășește 0,000001%. Rolul lor fiziologic în organisme nu a fost încă pe deplin elucidat. Acest grup include uraniu, radiu, aur, mercur, cesiu, seleniu și multe alte elemente rare. Nu numai conținutul, ci și raportul ionilor din celulă este semnificativ. Diferența dintre cantitățile de cationi și anioni de la suprafață și din interiorul celulei asigură apariția potenţial de acţiune , ceea ce stă la baza apariției excitației nervoase și musculare.

Cea mai mare parte a țesuturilor organismelor vii care locuiesc pe Pământ este alcătuită din elemente organogenice: oxigen, carbon, hidrogen și azot, din care se formează în principal compuși organici - proteine, grăsimi, carbohidrați.

Fiecare știință este plină de concepte, iar dacă aceste concepte nu sunt stăpânite, subiectele indirecte pot fi foarte greu de învățat. Unul dintre conceptele care ar trebui să fie bine înțelese de fiecare persoană care se consideră mai mult sau mai puțin educată este împărțirea materialelor în organice și anorganice. Nu contează câți ani are o persoană, aceste concepte se află pe lista celor cu ajutorul cărora determină nivelul general de dezvoltare în orice stadiu al vieții umane. Pentru a înțelege diferențele dintre acești doi termeni, trebuie mai întâi să aflați care este fiecare dintre ei.

Compuși organici - ce sunt aceștia?

Substanțele organice sunt un grup de compuși chimici cu o structură eterogenă, care includ elemente de carbon, legate covalent între ele. Excepțiile sunt carburile, cărbunele și acizii carboxilici. De asemenea, una dintre substanțele constitutive, pe lângă carbon, sunt elementele de hidrogen, oxigen, azot, sulf, fosfor și halogen.

Astfel de compuși se formează datorită capacității atomilor de carbon de a forma legături simple, duble și triple.

Habitatul compușilor organici este ființele vii. Ele pot fi fie parte a ființelor vii, fie pot apărea ca urmare a activităților lor vitale (lapte, zahăr).

Produsele sintezei substanțelor organice sunt alimente, medicamente, articole de îmbrăcăminte, materiale de construcție, diverse echipamente, explozivi, diferite tipuri de îngrășăminte minerale, polimeri, aditivi alimentari, produse cosmetice și multe altele.

Substante anorganice - ce sunt acestea?

Substantele anorganice sunt un grup de compusi chimici care nu contin elementele carbon, hidrogen sau compusi chimici al caror element constitutiv este carbonul. Atât organice cât și anorganice sunt componente ale celulelor. Primul sub formă de elemente dătătoare de viață, alții în compoziția apei, mineralelor și acizilor, precum și a gazelor.

Ce au în comun substanțele organice și anorganice?

Ce ar putea fi comun între două concepte aparent anonime? Se pare că au ceva în comun, și anume:

Substanțele de origine organică și anorganică sunt compuse din molecule.
Substanțele organice și anorganice pot fi obținute ca urmare a unei anumite reacții chimice.

Substanțe organice și anorganice - care este diferența

Cele organice sunt mai bine cunoscute și studiate științific.
Există mult mai multe substanțe organice în lume. Numărul celor organice cunoscute de știință este de aproximativ un milion, anorganice – sute de mii.
Majoritatea compușilor organici sunt legați între ei folosind natura covalentă a compusului; compușii anorganici pot fi legați între ei folosind un compus ionic.
Există, de asemenea, o diferență în compoziția elementelor de intrare. Substanțele organice constau din carbon, hidrogen, oxigen și, mai rar, elemente de azot, fosfor, sulf și halogen. Anorganice - constau din toate elementele tabelului periodic, cu excepția carbonului și a hidrogenului.
Substanțele organice sunt mult mai susceptibile la influența temperaturilor calde și pot fi distruse chiar și la temperaturi scăzute. Majoritatea celor anorganice sunt mai puțin predispuse la efectele căldurii extreme datorită naturii tipului de compus molecular.
Substanțele organice sunt elementele constitutive ale părții vii a lumii (biosfera), substanțele anorganice sunt părțile nevii (hidrosferă, litosferă și atmosfera).
Compoziția substanțelor organice este mai complexă ca structură decât compoziția substanțelor anorganice.
Substanțele organice se disting printr-o mare varietate de posibilități de transformări și reacții chimice.
Datorită tipului covalent de legătură dintre compușii organici, reacțiile chimice durează puțin mai mult decât reacțiile chimice din compușii anorganici.
Substanțele anorganice nu pot fi un produs alimentar pentru ființe vii; chiar mai mult, unele din acest tip de combinație pot fi mortale pentru un organism viu. Substanțele organice sunt un produs produs de natura vie, precum și un element al structurii organismelor vii.

Organismul uman și animal este format din substanțe organice și anorganice, care este determinată de forma în care lichidele și produsele alimentare sunt consumate și absorbite de acestea.

Substanțele organice și anorganice au proprietăți comune și diferite. Substanțele anorganice se dizolvă în apă și sunt absorbite de plante. La plante, substanțele anorganice își schimbă starea și se transformă în materie organică. Acesta este același element chimic, dar legăturile sale se schimbă după ce intră în celula vegetală din lichid, adică. în structura materiei vegetale. Substanțele organice care intră în corpul uman și animal cu alimente vegetale sunt identice cu elementele chimice ale materiei vii. Asimilate de organism din alimentele vegetale, elementele chimice păstrează proprietățile naturale ale materiei vii, adică. stare organică.

Un organism viu poate absorbi substanțe din aer, lichide, alimente vegetale și animale. Cu aer și apă, un organism viu primește în principal substanțe anorganice, care pot deveni parte din celulele unui organism viu dacă nu sunt îndepărtate din acesta în timp util. Substantele anorganice sunt absente in apa de ploaie pura, in apa distilata si in sucurile proaspat preparate de fructe de padure, fructe si legume. La depozitarea sucurilor de fructe de pădure, fructe și legume, elementele chimice își pierd starea organică și se transformă în substanțe anorganice. Doar o plantă are capacitatea de a reține elemente chimice în stare organică pentru o perioadă lungă de timp, și anume până la maturitatea deplină.

Compuși anorganici.

1.Apa, proprietățile și importanța ei pentru procesele biologice.

Apa este un solvent universal. Are o capacitate termică mare și în același timp o conductivitate termică ridicată pentru lichide. Aceste proprietăți fac din apa un lichid ideal pentru menținerea echilibrului termic al organismului.

Datorită polarității moleculelor sale, apa acționează ca un stabilizator al structurii.

Apa este o sursă de oxigen și hidrogen, este principalul mediu în care au loc reacțiile biochimice și chimice, cel mai important reactiv și produs al reacțiilor biochimice.

Apa se caracterizează printr-o transparență completă în partea vizibilă a spectrului, care este importantă pentru procesul de fotosinteză și transpirație.

Apa practic nu se comprimă, ceea ce este foarte important pentru a da formă organelor, creând turgență și asigură o anumită poziție a organelor și părților corpului în spațiu.

Datorită apei, sunt posibile reacții osmotice în celulele vii.

Apa este principalul mijloc de transport al substanțelor în organism (circulația sângelui, curenții ascendenți și descendenți de soluții în corpul plantei etc.).

Minerale.

Metodele moderne de analiză chimică au relevat 80 de elemente ale tabelului periodic în compoziția organismelor vii. Pe baza compoziției lor cantitative, acestea sunt împărțite în trei grupuri principale.

Macroelementele alcătuiesc cea mai mare parte a compușilor organici și anorganici, concentrația acestora variază de la 60% la 0,001% din greutatea corporală (oxigen, hidrogen, carbon, azot, sulf, magneziu, potasiu, sodiu, fier etc.).

Microelementele sunt în principal ioni de metale grele. Conținut în organisme în cantitate de 0,001% - 0,000001% (mangan, bor, cupru, molibden, zinc, iod, brom).

Concentrația de ultramicroelemente nu depășește 0,000001%. Rolul lor fiziologic în organisme nu a fost încă pe deplin elucidat. Acest grup include uraniu, radiu, aur, mercur, cesiu, seleniu și multe alte elemente rare.

Rolul și funcția elementelor individuale.

Azotul din plantele autotrofe este produsul inițial al metabolismului azotului și proteinelor. Atomii de azot fac parte din mulți alți compuși non-proteici, dar importanți: pigmenți (clorofilă, hemoglobină), acizi nucleici, vitamine.

Fosforul face parte din mulți compuși vitali. Fosforul face parte din AMP, ADP, ATP, nucleotide, zaharide fosforilate și unele enzime. Multe organisme conțin fosfor sub formă minerală (fosfați solubili din seva celulară, fosfați din țesutul osos).

După ce organismele mor, compușii fosforului sunt mineralizați. Datorită secrețiilor rădăcinilor și activității bacteriilor din sol, fosfații sunt dizolvați, ceea ce face posibil ca fosforul să fie absorbit de către organismele vegetale și apoi animale.

Sulful este implicat în construcția aminoacizilor care conțin sulf (cistina, cisteină) și face parte din vitamina B1 și din unele enzime. Sulful și compușii săi sunt deosebit de importanți pentru bacteriile chemosintetice. Compușii cu sulf se formează în ficat ca produse ale dezinfectării substanțelor toxice.

Potasiul se găsește în celule doar sub formă de ioni. Datorită potasiului, citoplasma are anumite proprietăți coloidale; potasiul activează enzimele sintezei proteinelor, determină ritmul normal al activității cardiace, participă la generarea potențialelor bioelectrice și la procesele de fotosinteză.

Sodiul (conținut sub formă ionică) reprezintă o parte semnificativă a mineralelor din sânge și, prin urmare, joacă un rol important în reglarea metabolismului apei din organism. Ionii de sodiu contribuie la polarizarea membranei celulare; ritmul normal al activității cardiace depinde de prezența în mediul nutritiv a cantității necesare de săruri de sodiu, potasiu și calciu.

Calciul în stare ionică este un antagonist al potasiului. Face parte din structurile membranare și, sub formă de săruri ale substanțelor pectinice, lipește celulele vegetale. În celulele vegetale se găsește adesea sub formă de cristale simple, în formă de ac sau topite de oxalat de calciu.

Magneziul este conținut în celule într-un anumit raport cu calciul. Face parte din molecula de clorofilă, activează metabolismul energetic și sinteza ADN-ului.

Fierul este o parte integrantă a moleculei de hemoglobină. Este implicat în biosinteza clorofilei, așa că atunci când există o lipsă de fier în sol, plantele dezvoltă cloroză. Rolul principal al fierului este participarea la procesele de respirație și fotosinteză prin transferul de electroni ca parte a enzimelor oxidative - catalaza, ferredoxină. O anumită cantitate de fier în corpul animalelor și al oamenilor este stocată în proteina feritină care conține fier, conținută în ficat și splină.

Cuprul se găsește la animale și plante, unde joacă un rol important. Cuprul face parte din unele enzime (oxidaze). S-a stabilit importanța cuprului pentru procesele de hematopoieză, sinteza hemoglobinei și citocromilor.

În fiecare zi, 2 mg de cupru intră în corpul uman cu alimente. La plante, cuprul face parte din multe enzime care participă la reacțiile întunecate ale fotosintezei și altor biosinteze. Animalele cu deficit de cupru suferă de anemie, pierderea poftei de mâncare și boli de inimă.

Manganul este un microelement, din care cantități insuficiente provoacă cloroza în plante. Manganul joacă, de asemenea, un rol important în procesele de reducere a nitraților din plante.

Zincul face parte din unele enzime care activează descompunerea acidului carbonic.

Borul afectează procesele de creștere, în special ale organismelor vegetale. În absența acestui microelement în sol, țesuturile conducătoare, florile și ovarele mor la plante.

Recent, microelementele au fost utilizate pe scară largă în producția de culturi (tratamentul semințelor înainte de însămânțare) și în creșterea animalelor (aditivi pentru hrana pentru microelemente).

Alte componente anorganice ale celulei se găsesc cel mai adesea sub formă de săruri, disociate în soluție în ioni, sau în stare nedizolvată (săruri de fosfor ale țesutului osos, cochilii calcaroase sau siliconice ale bureților, corali, diatomee etc.).

2. Compuși vitali de bază: proteine, carbohidrați, grăsimi, vitamine.

Carbohidrați (zaharide). Moleculele acestor substanțe sunt construite din doar trei elemente - carbon, oxigen și hidrogen. Carbonii sunt principala sursă de energie pentru organismele vii. În plus, oferă organismelor compuși care sunt utilizați ulterior pentru sinteza altor compuși.

Cei mai faimoși și răspândiți carbohidrați sunt mono- și dizaharidele dizolvate în apă. Se cristalizează și au gust dulce.

Monozaharidele (monozele) sunt compuși care nu pot fi hidrolizați. Zaharidele pot polimeriza pentru a forma compuși cu greutate moleculară mai mare - di-, tri- și polizaharide.

Oligozaharide. Moleculele acestor compuși sunt construite din 2 până la 4 molecule de monozaharide. Acești compuși se pot cristaliza, de asemenea, sunt ușor solubili în apă, au gust dulce și au o greutate moleculară constantă. Exemple de oligozaharide includ dizaharidele zaharoză, maltoză, lactoză, tetrazaharidă de stahioză etc.

Polizaharidele (poliozele) sunt compuși insolubili în apă (formează o soluție coloidală) care nu au gust dulce.La fel ca grupa anterioară de carbohidrați, pot fi hidrolizați (arabani, xilani, amidon, glicogen). Funcția principală a acestor compuși este legarea, lipirea celulelor țesutului conjunctiv, protejând celulele de factorii nefavorabili.

Lipidele sunt un grup de compuși care se găsesc în toate celulele vii; ele sunt insolubile în apă. Unitățile structurale ale moleculelor de lipide pot fi fie catene simple de hidrocarburi, fie reziduuri ale moleculelor ciclice complexe.

În funcție de natura lor chimică, lipidele sunt împărțite în grăsimi și lipoide.

Grăsimile (trigliceride, grăsimi neutre) reprezintă grupul principal de lipide. Sunt esteri ai alcoolului trihidroxilic glicerol și acizi grași sau un amestec de acizi grași liberi și trigliceride.

Acizii grași liberi se găsesc și în celulele vii: palmitic, stearic, ricinic.

Lipoizii sunt substanțe asemănătoare grăsimilor. Sunt de mare importanță deoarece, datorită structurii lor, formează straturi moleculare clar orientate, iar aranjarea ordonată a capetelor hidrofile și hidrofobe ale moleculelor are o importanță primordială pentru formarea structurilor membranare cu permeabilitate selectivă.

Vitaminele au activitate fiziologică ridicată și o structură chimică complexă și variată. Ele sunt necesare pentru creșterea și dezvoltarea normală a corpului. Vitaminele reglează oxidarea carbohidraților, acizilor organici, aminoacizilor, dintre care unii fac parte din NAD și NADP.

Biosinteza vitaminelor este caracteristică în principal plantelor verzi. În organismele animale, sunt sintetizate independent doar vitaminele D și E. Vitaminele sunt împărțite în două grupe: solubile în apă (C, B1, B2, acid folic, B5, B12, B6, PP) și solubile în grăsimi (A, D, E, K).

http://schools.keldysh.ru/

ELEMENTE CHIMICE ÎN CORPUL UMAN (KUKUSHKIN Y. N., 1998), CHIMIE

Pentru corpul uman a fost stabilit cu certitudine rolul a circa 30 de elemente chimice, fără de care nu poate exista în mod normal. Aceste elemente sunt numite vitale. Pe lângă acestea, există elemente care în cantități mici nu afectează funcționarea organismului, dar la anumite niveluri sunt otrăvuri.

ELEMENTE CHIMICE ÎN CORPUL UM

Yu. N. KUKUSHKIN

Institutul Tehnologic de Stat din Sankt Petersburg

INTRODUCERE

Mulți chimiști știu celebrele cuvinte rostite în anii 40 ai acestui secol de oamenii de știință germani Walter și Ida Noddack, că fiecare pavaj de pe trotuar conține toate elementele Tabelului Periodic. La început, aceste cuvinte nu au fost întâmpinate cu aprobare unanimă. Cu toate acestea, pe măsură ce s-au dezvoltat metode din ce în ce mai precise pentru determinarea analitică a elementelor chimice, oamenii de știință au devenit din ce în ce mai convinși de adevărul acestor cuvinte.

Dacă suntem de acord că fiecare pavaj conține toate elementele, atunci acest lucru ar trebui să fie valabil și pentru un organism viu. Toate organismele vii de pe Pământ, inclusiv oamenii, sunt în contact strâns cu mediul. Viața necesită un metabolism constant în organism. Intrarea elementelor chimice in organism este facilitata de nutritie si apa consumata. În conformitate cu recomandarea Comisiei de Dietetică a Academiei Naționale din SUA, aportul zilnic de elemente chimice din alimente ar trebui să fie la un anumit nivel (Tabelul 1). Același număr de elemente chimice trebuie excretat din organism în fiecare zi, deoarece conținutul lor este relativ constant.

Ipotezele unor oameni de știință merg mai departe. Ei cred că nu numai că toate elementele chimice sunt prezente într-un organism viu, dar fiecare dintre ele îndeplinește o funcție biologică specifică. Este foarte posibil ca această ipoteză să nu fie confirmată. Cu toate acestea, pe măsură ce cercetările în această direcție se dezvoltă, se dezvăluie rolul biologic al unui număr tot mai mare de elemente chimice.

Corpul uman este format din 60% apă, 34% materie organică și 6% materie anorganică. Principalele componente ale substanțelor organice sunt carbonul, hidrogenul, oxigenul, ele includ și azotul, fosforul și sulful. Substanțele anorganice ale corpului uman conțin în mod necesar 22 de elemente chimice: Ca, P, O, Na, Mg, S, B, Cl, K, V, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mo, Cr, Si, I ,F,Se. De exemplu, dacă o persoană cântărește 70 kg, atunci conține (în grame): calciu - 1700, potasiu - 250, sodiu - 70, magneziu - 42, fier - 5, zinc - 3.

Oamenii de știință au convenit că, dacă fracția de masă a unui element din corp depășește 10 -2%, atunci ar trebui să fie considerat un macroelement. Proporția de microelemente din organism este de 10 -3 -10 -5%. Dacă conținutul unui element este sub 10 -5%, se ia în considerare ultramicroelement. Desigur, o astfel de gradare este arbitrară. Prin aceasta, magneziul intră în regiunea intermediară dintre macro și microelemente.

Tabelul 1. Aportul zilnic de elemente chimice în corpul uman

Element chimic	Doza zilnică, mg
Element chimic	adultii










	Aproximativ 0,2 (vitamina B 12)

ELEMENTE VITALE

Fără îndoială, timpul va face ajustări ideilor moderne despre numărul și rolul biologic al anumitor elemente chimice în corpul uman. În acest articol vom proceda de la ceea ce este deja cunoscut în mod sigur. Rolul macroelementelor care alcătuiesc substanțele anorganice este evident. De exemplu, cantitatea principală de calciu și fosfor pătrunde în oase (hidroxifosfat de calciu Ca 10 (PO 4) 6 (OH) 2), iar clorul sub formă de acid clorhidric se găsește în sucul gastric.

Microelementele sunt incluse în seria de 22 de elemente menționată mai sus, care sunt în mod necesar prezente în corpul uman. Rețineți că majoritatea sunt metale, iar dintre metale mai mult de jumătate sunt d-elemente. Acestea din urmă formează compuși de coordonare în organism cu molecule organice complexe. Astfel, s-a stabilit că mulți catalizatori biologici - enzime conțin ioni de metale de tranziție ( d-elemente). De exemplu, se știe că manganul face parte din 12 enzime diferite, fierul - în 70, cuprul - în 30 și zincul - în peste 100. Microelementele sunt numite vitale dacă absența sau deficiența lor perturbă funcționarea normală a organismului. O trăsătură caracteristică a elementului necesar este aspectul în formă de clopot al curbei dozei ( n) - receptivitate ( R, efect) (Fig. 1).

Orez. 1. Dependența de răspuns ( R) din doză ( n) pentru elementele vitale

Cu un aport mic din acest element, organismul provoacă daune semnificative. El funcționează la limita supraviețuirii. Acest lucru se datorează în principal unei scăderi a activității enzimelor care conțin acest element. Pe măsură ce doza elementului crește, răspunsul crește și ajunge la normă (podis). Odată cu o creștere suplimentară a dozei, apare efectul toxic al unui exces al acestui element, în urma căruia nu poate fi exclus un rezultat fatal. Curba din fig. 1 poate fi interpretat astfel: totul ar trebui să fie cu moderație și foarte puțin și foarte mult sunt dăunătoare. De exemplu, lipsa de fier în organism duce la anemie, deoarece face parte din hemoglobina din sânge, sau mai degrabă, componenta sa - hem. Sângele unui adult conține aproximativ 2,6 g de fier. În procesul vieții, organismul se descompune în mod constant și sintetizează hemoglobina. Pentru a reumple fierul pierdut odată cu descompunerea hemoglobinei, o persoană are nevoie de un aport mediu zilnic de aproximativ 12 mg din acest element din alimente. Legătura dintre anemie și deficiența de fier este cunoscută medicilor de mult timp, de când în secolul al XVII-lea în unele țări europene o infuzie de pilitură de fier în vin roșu era prescrisă pentru anemie. Cu toate acestea, excesul de fier din organism este, de asemenea, dăunător. Este asociat cu sideroza ochilor și plămânilor - boli cauzate de depunerea compușilor de fier în țesuturile acestor organe. Principalul regulator al conținutului de fier din sânge este ficatul.

Lipsa de cupru în organism duce la distrugerea vaselor de sânge, creșterea patologică a oaselor și defecte ale țesutului conjunctiv. În plus, deficiența de cupru este considerată a fi una dintre cauzele cancerului. În unele cazuri, medicii asociază cancerul pulmonar la persoanele în vârstă cu o scădere a conținutului de cupru din organism, legată de vârstă. Cu toate acestea, excesul de cupru din organism duce la tulburări psihice și paralizie a unor organe (boala Wilson). Doar cantități relativ mari de compuși de cupru sunt dăunători pentru oameni. În doze mici sunt utilizate în medicină ca agent astringent și bacteriostatic (inhibarea creșterii și reproducerii bacteriilor). De exemplu, sulfatul de cupru (II) este utilizat în tratamentul conjunctivitei sub formă de picături pentru ochi (soluție 25%), precum și pentru cauterizarea trahomului sub formă de creioane pentru ochi (un aliaj de sulfat de cupru (II), azotat de potasiu, alaun și camfor) . În cazul arsurilor cutanate cu fosfor, pielea este umezită bine cu o soluție 5% de sulfat de cupru (II).

Tabelul 2. Simptome caracteristice ale deficienței elementelor chimice în corpul uman

Deficiență de element	Simptome tipice
	Creștere scheletică mai lentă
	Crampe musculare
	Anemie, tulburări ale sistemului imunitar
	Leziuni ale pielii, încetinirea creșterii, pubertatea întârziată
	Slăbiciune arterială, disfuncție hepatică, anemie secundară
	Infertilitate, deteriorarea creșterii scheletice
	Creștere lentă a celulelor, susceptibilitate la carii
	Anemie pernicioasă
	Incidenta crescuta a depresiei, dermatitei
	Simptomele diabetului
	Tulburare de creștere a scheletului
	Carii dentare
	Disfuncție tiroidiană, metabolism lent
	Slăbiciune musculară (în special cardiacă).

Funcția biologică a altor metale alcaline într-un organism sănătos este încă neclară. Cu toate acestea, există indicii că prin introducerea ionilor de litiu în organism este posibilă tratarea uneia dintre formele de psihoză maniaco-depresivă. Să dăm o masă. 2, din care se vede rolul important al altor elemente vitale.

ELEMENTE DE IMPURITATE

Există un număr mare de elemente chimice, în special cele grele, care sunt otrăvuri pentru organismele vii - au efecte biologice adverse. În tabel 3 prezintă aceste elemente în conformitate cu Tabelul periodic al D.I. Mendeleev.

Tabelul 3.

Perioadă	grup
Perioadă

Cu excepția beriliului și a bariului, aceste elemente formează compuși sulfuri puternici. Există opinia că motivul acțiunii otrăvurilor este asociat cu blocarea anumitor grupări funcționale (în special, grupări sulfhidril) ale proteinei sau cu deplasarea ionilor metalici, cum ar fi cuprul și zincul, din anumite enzime. Elementele prezentate în tabel. 3 se numesc impurități. Diagrama lor doză-răspuns are o formă diferită în comparație cu cea de salvare (Fig. 2).

Orez. 2. Dependența de răspuns ( R) din doză ( n) pentru elementele chimice impurități Până la un anumit conținut al acestor elemente, organismul nu experimentează niciun efect nociv, dar cu o creștere semnificativă a concentrației acestea devin toxice.

Există elemente care sunt otrăvitoare în cantități relativ mari, dar au un efect benefic în concentrații scăzute. De exemplu, arsenul, o otravă puternică care perturbă sistemul cardiovascular și afectează rinichii și ficatul, este benefic în doze mici, iar medicii îl prescriu pentru a îmbunătăți apetitul. Oxigenul, de care o persoană are nevoie pentru a respira, în concentrații mari (mai ales sub presiune) are un efect toxic.

Din aceste exemple reiese clar că concentrația elementului în organism joacă un rol foarte semnificativ și uneori catastrofal. Printre elementele de impuritate se numara si cele care in doze mici au proprietati curative eficiente. Astfel, proprietatea bactericidă (care provoacă moartea diferitelor bacterii) a argintului și a sărurilor sale a fost observată cu mult timp în urmă. De exemplu, în medicină, o soluție de argint coloidal (collargol) este utilizată pentru a spăla rănile purulente, vezica urinară, pentru cistita cronică și uretită, precum și sub formă de picături pentru ochi pentru conjunctivita purulentă și blennoree. Creioanele cu nitrat de argint sunt folosite pentru cauterizarea negilor și granulațiilor. În soluții diluate (0,1-0,25%), azotatul de argint este utilizat ca agent astringent și antimicrobian pentru loțiuni, precum și ca picături pentru ochi. Oamenii de știință cred că efectul de cauterizare al nitratului de argint este asociat cu interacțiunea acestuia cu proteinele tisulare, ceea ce duce la formarea de săruri proteice de argint - albuminați. Argintul nu este încă clasificat ca element vital, dar conținutul său crescut în creierul uman, glandele endocrine și ficat a fost deja stabilit experimental. Argintul intră în organism prin alimente vegetale, cum ar fi castraveții și varza.

Articolul prezintă Tabelul Periodic, în care este caracterizată bioactivitatea elementelor individuale. Evaluarea se bazează pe manifestarea simptomelor de deficiență sau exces a unui anumit element. Se ține cont de următoarele simptome (în ordinea creșterii efectului): 1 - pierderea poftei de mâncare; 2 - nevoia de a schimba dieta; 3 - modificări semnificative în compoziția țesuturilor; 4 - deteriorarea crescută a unuia sau mai multor sisteme biochimice, manifestată în condiții speciale; 5 - incapacitatea acestor sisteme în condiții speciale; 6 - semne subclinice de incapacitate; 7 - simptome clinice de incapacitate și deteriorare crescută; 8 - inhibarea cresterii; 9 - lipsa funcției de reproducere. Forma extremă de manifestare a deficienței sau excesului unui element din organism este moartea. Bioactivitatea elementului a fost evaluată pe o scară de nouă puncte, în funcție de natura simptomului pentru care a fost identificată specificitatea.

Cu această evaluare, elementele vitale sunt caracterizate de cel mai mare scor. De exemplu, elementele hidrogen, carbon, azot, oxigen, sodiu, magneziu, fosfor, sulf, clor, potasiu, calciu, mangan, fier etc. sunt caracterizate printr-un scor de 9.

CONCLUZIE

Identificarea rolului biologic al elementelor chimice individuale în funcționarea organismelor vii (oameni, animale, plante) este o sarcină importantă și interesantă. Mineralele, precum vitaminele, acționează adesea ca coenzime pentru a cataliza reacții chimice care apar tot timpul în organism.

Eforturile specialiștilor vizează dezvăluirea mecanismelor de manifestare a bioactivității elementelor individuale la nivel molecular (vezi articolele lui N.A. Ulakhnovich „Metal complexs in living organisms”: Soros Educational Journal. 1997. Nr. 8. P. 27- 32; D.A. Lemenovsky „Compuși de metale în natura vie”: Ibid. nr. 9. P. 48-53). Nu există nicio îndoială că în organismele vii ionii metalici se găsesc în principal sub formă de compuși de coordonare cu molecule „biologice” care acționează ca liganzi. Din cauza limitărilor de spațiu, articolul conține materiale legate în principal de corpul uman. Clarificarea rolului metalelor în viața plantelor va fi, fără îndoială, utilă agriculturii. Lucrările în această direcție se desfășoară pe scară largă în laboratoare din diferite țări.

O întrebare foarte interesantă este despre principiile selecției de către natură a elementelor chimice pentru funcționarea organismelor vii. Nu există nicio îndoială că prevalența lor nu este un factor decisiv. Un organism sănătos însuși este capabil să regleze conținutul elementelor individuale. Având posibilitatea de a alege (hrană și apă), animalele pot contribui instinctiv la această reglementare. Capacitățile plantelor în acest proces sunt limitate. Reglarea conștientă de către oameni a conținutului de microelemente din solul terenurilor agricole este, de asemenea, una dintre sarcinile importante cu care se confruntă cercetătorii. Cunoștințele dobândite de oamenii de știință în această direcție s-au format deja într-o nouă ramură a științei chimice - chimia bioanorganică. Prin urmare, este potrivit să ne amintim cuvintele remarcabilului om de știință din secolul al XIX-lea A. Ampere: „Fericiți sunt cei care dezvoltă știința în anii în care nu este finalizată, dar când o întorsătură decisivă este deja coaptă în ea”. Aceste cuvinte pot fi deosebit de utile celor care se confruntă cu alegerea unei profesii.

1. Ershov Yu.A., Pleteneva T.V. Mecanisme de acțiune toxică a compușilor anorganici. M.: Medicină, 1989.

2. Kukushkin Yu.N. Conexiuni de ordin superior. L.: Chimie, 1991.

3. Kukushkin Yu.N. Chimia este peste tot în jurul nostru. M.: Mai sus. scoala, 1992.

4. Lazarev N.V. Evoluția farmacologiei. L.: Editura Voen.-med. acad., 1947.

5. Biochimie anorganică. M.: Mir, 1978. T. 1, 2 / Ed. G. Eichhorn.

6. Chimia mediului / Ed. Joe. Bockris. M.: Chimie, 1982.

7. Yatsimirsky K.B. Introducere în chimia bioanorganică. Kiev: Nauk. Dumka, 1973.

8. Kaim W., Schwederski B. Bioanorganic Chemistry: Anorganic Elements in the Chemistry of Life. Chichester: John Wile and Sons, 1994. 401 p.

Yuri Nikolaevich Kukushkin, doctor în științe chimice, profesor, șef. Departamentul de Chimie Anorganică a Institutului Tehnologic de Stat din Sankt Petersburg, om de știință onorat al Federației Ruse, laureat al Premiului numit după. LA. Chugaev al Academiei de Științe a URSS, academician al Academiei Ruse de Științe ale Naturii. Domeniul de interes științific: chimia coordonării și chimia metalelor de platină. Autor și coautor a peste 600 de articole științifice, 14 monografii, manuale și cărți de popularizare, 49 de invenții.