2.3 Solukemiallinen koostumus. Makro- ja hivenaineet

  • Diagnostiikka


Video Tutorial 2: Orgaanisten yhdisteiden rakenne, ominaisuudet ja toiminnot Biopolymeerien käsite

Luento: Solukemiallinen koostumus. Makro- ja hivenaineet. Epäorgaanisten ja orgaanisten aineiden rakenteen ja toimintojen suhde

makroelementit, joiden pitoisuus on vähintään 0,01%;

hivenaineet - joiden pitoisuus on alle 0,01%.

Missä tahansa solussa hivenaineiden pitoisuus on alle 1%, makroelementit, vastaavasti - yli 99%.

Natrium, kalium ja kloori tarjoavat monia biologisia prosesseja - turgorin (sisäinen solupaine), hermojen sähköimpulssien ulkonäköä.

Typpi, happi, vety, hiili. Nämä ovat solun pääkomponentteja.

Fosfori ja rikki ovat tärkeitä peptidien (proteiinien) ja nukleiinihappojen komponentteja.

Kalsium on kaiken luuston muodostumisen perusta - hampaat, luut, kuoret, soluseinät. Se osallistuu myös lihasten supistumiseen ja veren hyytymiseen.

Magnesium on klorofyllin komponentti. Osallistuu proteiinien synteesiin.

Rauta on hemoglobiinin komponentti, osallistuu fotosynteesiin, määrittää entsyymien tehokkuuden.

Hivenaineet pitoisuuksina, jotka ovat tärkeitä fysiologisille prosesseille:

Sinkki on insuliinin komponentti;

Kupari - osallistuu fotosynteesiin ja hengitykseen;

Koboltti - B12-vitamiinin komponentti;

Jodi - osallistuu aineenvaihdunnan säätelyyn. Se on kilpirauhashormonien tärkeä osa;

Fluori on hammaskiilteen komponentti.

Mikro- ja makroaineiden pitoisuuden epätasapaino johtaa metabolisiin häiriöihin, kroonisten sairauksien kehittymiseen. Kalsiumin puutos - syyksi, rauta-anemia, typpi - proteiinien puute, jodi - metabolisten prosessien voimakkuuden väheneminen.

Harkitse orgaanisten ja epäorgaanisten aineiden suhdetta soluun, niiden rakennetta ja toimintaa.

Solut sisältävät valtavan määrän mikro- ja makromolekyylejä, jotka kuuluvat eri kemiallisiin luokkiin.


Epäorgaaninen solumateriaali

Vesi. Elävän organismin kokonaismassasta se muodostaa suurimman prosenttiosuuden - 50-90% ja osallistuu lähes kaikkiin elämänprosesseihin:

kapillaariprosessit, koska se on yleinen polaarinen liuotin, vaikuttaa interstitiaalisen nesteen ominaisuuksiin, aineenvaihduntaan. Veden suhteen kaikki kemialliset yhdisteet jaetaan hydrofiilisiksi (liukoisiksi) ja lipofiilisiksi (liukenevat rasvoihin).

Metabolian intensiteetti riippuu sen pitoisuudesta solussa - mitä enemmän vettä, sitä nopeammin prosessit tapahtuvat. 12% veden häviäminen ihmiskehossa vaatii palauttamista lääkärin valvonnassa, 20%: n menetys - kuolema tapahtuu.

Mineraalisuolat. Sisältyvät eläviin järjestelmiin liuenneessa muodossa (dissosioituvat ioneiksi) ja liukenemattomiksi. Liuotetut suolat ovat mukana:

aineen siirto kalvon läpi. Metallikationit tarjoavat "kalium-natriumpumpun", joka muuttaa solun osmoottista painetta. Tämän vuoksi veteen, joka on siinä liuennut, ryntäytyy soluun tai lähtee pois, ottamatta tarpeettomia;

sähkökemiallisen luonteen omaavien hermoimpulssien muodostuminen;

ovat osa proteiineja;

fosfaatti-ioni - nukleiinihappojen ja ATP: n komponentti;

karbonaatti-ioni - tukee Ph: tä sytoplasmassa.

Liukenemattomat suolat kokonaismolekyylien muodossa muodostavat kuorien, kuorien, luiden, hampaiden rakenteita.

Solun orgaaninen aine

Orgaanisen aineen yhteinen piirre on hiilirunko-ketjun läsnäolo. Nämä ovat biopolymeerejä ja pieniä molekyylejä, joilla on yksinkertainen rakenne.

Elävien organismien tärkeimmät luokat:

Hiilihydraatteja. Solut sisältävät erilaisia ​​tyyppejä - yksinkertaisia ​​sokereita ja liukenemattomia polymeerejä (selluloosa). Prosentteina niiden osuus kasvin kuiva-aineesta on jopa 80%, eläimet - 20%. Heillä on tärkeä rooli solujen elämässä:

Fruktoosi ja glukoosi (monosakkaridit) imeytyvät nopeasti elimistöön, sisältyvät aineenvaihduntaan, ovat energialähde.

Riboosi ja deoksiriboosi (monosakkaridit) ovat yksi DNA: n ja RNA: n kolmesta pääkomponentista.

Laktoosi (joka viittaa disaharamiin) - syntetisoituu eläimen kehossa, on osa nisäkkäiden maitoa.

Sakkaroosi (disakkaridi) - energianlähde, muodostuu kasveista.

Maltoosi (disakkaridi) - antaa siementen itämisen.

Myös yksinkertaiset sokerit suorittavat muita toimintoja: signaali, suojaus, kuljetus.
Polymeeriset hiilihydraatit ovat vesiliukoisia glykogeenejä sekä liukenematonta selluloosaa, kitiiniä, tärkkelystä. Niillä on tärkeä rooli aineenvaihdunnassa, suoritetaan rakenteellisia, varastointi- ja suojaustoimintoja.

Lipidit tai rasvat. Ne eivät liukene veteen, mutta sekoittuvat hyvin keskenään ja liukenevat ei-polaarisiin nesteisiin (ei sisällä happea, esimerkiksi kerosiini tai sykliset hiilivedyt ovat ei-polaarisia liuottimia). Lipidit ovat välttämättömiä elimistössä energian tuottamiseksi - hapettumisen aikana muodostuu energiaa ja vettä. Rasvat ovat erittäin energiatehokkaita - hapettumisen aikana vapautuvan 39 kJ: n gramman avulla voit nostaa 4 tonnin painoisen kuorman 1 metrin korkeuteen. Rasva tarjoaa myös suojaavan ja eristävän toiminnon - eläimissä sen paksu kerros auttaa säilyttämään lämpöä kylmänä vuodenaikana. Rasvamaiset aineet suojaavat vesilintujen höyheniä kastumasta, tarjoavat terveellisen kiiltävän ulkonäön ja eläinkarvojen joustavuuden, suorittavat peitto-toiminnon kasvien lehdille. Joillakin hormoneilla on lipidirakenne. Rasvat muodostavat kalvorakenteen perustan.


Proteiinit tai proteiinit ovat biogeenisen rakenteen heteropolymeerejä. Ne koostuvat aminohapoista, joiden rakenneyksiköt ovat: aminoryhmä, radikaali ja karboksyyliryhmä. Aminohappojen ominaisuudet ja niiden erot toisistaan ​​määräävät radikaalit. Amfoteeristen ominaisuuksien vuoksi ne voivat muodostaa sidoksia keskenään. Proteiini voi käsittää useita tai satoja aminohappoja. Yhteensä proteiinien rakenne sisältää 20 aminohappoa, niiden yhdistelmät määrittävät proteiinien muotojen ja ominaisuuksien moninaisuuden. Noin kymmenkunta aminohappoa ovat välttämättömiä - niitä ei syntetisoida eläimen kehossa, ja niiden saanti tapahtuu kasviperäisten elintarvikkeiden avulla. Ruoansulatuskanavassa proteiinit jaetaan yksittäisiin monomeereihin, joita käytetään syntetisoimaan omia proteiinejaan.

Proteiinien rakenteelliset ominaisuudet:

ensisijainen rakenne - aminohappoketju;

toissijainen - ketju, joka on kierretty spiraaliksi, jossa kelojen välille muodostuu vety- sidoksia;

tertiäärinen - kierre tai useampi niistä, joka on rullattu globaaliksi ja liitetty heikkoihin joukkolainoihin;

Kvaternääriä ei ole kaikissa proteiineissa. Nämä ovat useita palloja, jotka on yhdistetty ei-kovalenttisilla sidoksilla.

Rakenteiden vahvuus voidaan rikkoa ja sitten palauttaa, kun taas proteiini menettää väliaikaisesti ominaispiirteensä ja biologisen aktiivisuutensa. Vain primäärirakenteen tuhoaminen on peruuttamaton.

Proteiinit suorittavat solussa monia toimintoja:

kemiallisten reaktioiden kiihtyminen (entsymaattinen tai katalyyttinen funktio, joista kukin vastaa tietystä yksittäisestä reaktiosta);
kuljetus - ionien, hapen, rasvahappojen siirto solukalvojen läpi;

suojaavat - veren proteiinit, kuten fibriini ja fibrinogeeni, ovat läsnä veriplasmassa inaktiivisessa muodossa, muodostavat verihyytymiä hapen aiheuttamasta loukkaantumispaikasta. Vasta-aineet - antavat immuniteetin.

rakenteelliset peptidit ovat osittain tai perustuvat solukalvoille, jänteille ja muille sidekudoksille, hiuksille, villalle, kanoille ja kynnet, siivet ja ulommat kokonaisosat. Actin ja myosiini tarjoavat supistavaa lihasten aktiivisuutta;

säätelyhormoniproteiinit tarjoavat humoraalista sääntelyä;
energia - ravintoaineiden puuttuessa keho alkaa hajottaa omia proteiinejaan, häiritsemällä omaa elintärkeää toimintaa. Siksi pitkään nälänhädän jälkeen keho ei voi aina toipua ilman lääkärin apua.

Nukleiinihapot. Ne ovat 2 - DNA ja RNA. RNA on monentyyppinen - informaatio-, kuljetus- ja ribosomaalinen. Sveitsin Sveitsin F. Fisherin löytämä 1800-luvun lopussa.

DNA on deoksiribonukleiinihappo. Sisältää ytimen, plastidien ja mitokondrioiden. Rakenteellisesti se on lineaarinen polymeeri, joka muodostaa komplementaaristen nukleotidiketjujen kaksinkertaisen heliksin. Amerikkalaiset D. Watson ja F. Crick loivat sen tilarakenteen käsitteen vuonna 1953.

Sen monomeeriset yksiköt ovat nukleotideja, joilla on pohjimmiltaan yhteinen rakenne:

typpipohjainen (kuuluu puriiniryhmään - adeniini, guaniini, pyrimidiini - tymiini ja sytosiini).

Polymeerimolekyylin rakenteessa nukleotidit yhdistetään pareittain ja komplementaarisesti, mikä johtuu erilaisista vety- sidosten lukumäärästä: adeniini + tymiini - kaksi, guaniini + sytosiini - kolme vety- sidosta.

Nukleotidien järjestys koodaa proteiinimolekyylien rakenteellisia aminohapposekvenssejä. Mutaatio on muutos nukleotidien järjestyksessä, koska proteiinimolekyylit, joilla on erilainen rakenne, koodataan.

RNA - ribonukleiinihappo. Sen erot DNA: sta ovat seuraavat:

tymiinin nukleotidin - urasiilin sijasta;

riboosi deoksiriboosin sijasta.

Kuljetus RNA on polymeeriketju, joka taitetaan ristikonlehtinä tasossa, ja sen päätehtävä on aminohapon syöttäminen ribosomeihin.

Matriisi (messenger) RNA muodostuu jatkuvasti ytimeen, joka on komplementaarinen DNA: n mihin tahansa osaan. Tämä on rakenteellinen matriisi, sen rakenteen perusteella kootaan proteiinimolekyyli ribosomiin. RNA-molekyylien kokonaismäärästä tämä tyyppi on 5%.

Ribosomal - vastaa proteiinimolekyylin valmistusprosessista. Se syntetisoidaan nukleiinissa. Sen häkissä on 85%.

ATP - adenosiinitrifosfaattihappo. Tämä on nukleotidi, joka sisältää:

Solun kemialliset elementit.

Elävien organismien solut niiden kemiallisessa koostumuksessa eroavat merkittävästi ympäröivästä elottomasta ympäristöstä ja kemiallisten yhdisteiden rakenteesta sekä kemiallisten elementtien joukosta ja sisällöstä. Kaikkiaan elävissä organismeissa on nykyään noin 90 kemiallista elementtiä, jotka ovat sisällöltään riippuen jaettu kolmeen pääryhmään: makroelementteihin, mikroelementteihin ja ultramikroelementteihin.

Macronutrients.

Merkittävissä määrissä makroelementit ovat edustettuina elävissä organismeissa, jotka vaihtelevat sadasosista prosentteista kymmeniin prosentteihin. Jos kemiallisen aineen pitoisuus kehossa ylittää 0,005% painosta, tätä ainetta kutsutaan makroelementeiksi. Ne ovat osa tärkeimpiä kudoksia: verta, luut ja lihakset. Näitä ovat esimerkiksi seuraavat kemialliset elementit: vety, happi, hiili, typpi, fosfori, rikki, natrium, kalsium, kalium, kloori. Makroelementtien osuus elävien solujen massasta on noin 99%, suurin osa (98%) vetyä, happea, hiiltä ja typpeä.

Seuraavassa taulukossa on esitetty tärkeimmät makrotaloudelliset aineet elimistössä:

Kaikkien neljän yleisimpiä elävien organismien elementtejä (vety, happi, hiili, typpi, kuten aiemmin sanottiin), yksi yhteinen ominaisuus on ominaista. Näillä elementeillä ei ole yhtä tai useampaa elektronia ulommassa kiertoradassa stabiilien elektronisten sidosten muodostamiseksi. Täten vetyatomilla stabiilin elektronisidoksen muodostamiseksi puuttuu yksi elektroni ulkoisessa kiertoradassa, happiatomeissa, typessä ja hiilessä - kaksi, kolme ja neljä elektronia. Tältä osin nämä kemialliset elementit muodostavat helposti kovalenttisia sidoksia elektronien parittumisen vuoksi, ja ne voivat helposti olla vuorovaikutuksessa toistensa kanssa täyttäen niiden ulkokuoret. Lisäksi happi, hiili ja typpi voivat muodostaa paitsi yksittäisiä sidoksia myös kaksoissidoksia. Tämän seurauksena näistä elementeistä muodostuvien kemiallisten yhdisteiden määrä kasvaa merkittävästi.

Lisäksi hiili, vety ja happi - kevyimmät niistä elementeistä, jotka kykenevät muodostamaan kovalenttisia sidoksia. Siksi ne osoittautuivat sopivimmiksi elävien aineiden muodostavien yhdisteiden muodostamiseksi. On huomattava erikseen toinen tärkeä hiiliatomien ominaisuus - kyky muodostaa kovalenttiset sidokset neljän muun hiiliatomin kanssa kerralla. Tämän kyvyn ansiosta luurankoja luodaan valtavasti erilaisista orgaanisista molekyyleistä.

Hivenaineet

Vaikka hivenaineiden pitoisuus ei ylitä 0,005% kutakin yksittäistä elementtiä kohden, ja niiden kokonaismäärä on vain noin 1% solujen massasta, hivenaineet ovat välttämättömiä organismien elintärkeän toiminnan kannalta. Sisällön puuttuessa tai puuttuessa voi esiintyä erilaisia ​​sairauksia. Monet hivenaineet ovat osa ei-proteiiniryhmiä ja ovat välttämättömiä niiden katalyyttisen toiminnan toteuttamiseksi.
Esimerkiksi rauta on olennainen osa hemia, joka on osa sytokroomeja, jotka ovat elektroninsiirtoketjun komponentteja, ja hemoglobiini, proteiini, joka kuljettaa happea keuhkoista kudoksiin. Raudanpuute ihmiskehossa aiheuttaa anemian kehittymistä. Jodin puute, joka on osa kilpirauhashormonia tyroksiinia, johtaa sellaisten sairauksien esiintymiseen, jotka liittyvät tämän hormonin vajaatoimintaan, kuten endeemiseen struumaukseen tai kretinismin.

Esimerkkejä hivenaineista on esitetty seuraavassa taulukossa:

Mitä kemiallisia elementtejä liittyy solun makro- ja mikrotuoteaineisiin?

Mitä kemiallisia elementtejä liittyy solun makro- ja mikrotuoteaineisiin?

Makroelementit (suuri osa kehosta sen sisällön mukaan) sisältävät seuraavat kemialliset elementit:

  • happi (70%), hiili (15%), vety (10%), typpi (2%), kalium (0,3%), rikki (0, 2%), fosfori (1%), kloori (0, 1%), loput - magnesium, kalsium, natrium.

Hivenelementteihin (pieni prosenttiosuus kehon sisällöstä) sisältyvät sellaiset kemialliset elementit:

  • koboltti, sinkki, vanadiini, fluori, seleeni, kupari, kromi, nikkeli, germanium, jodi, rutenium.

macronutrients

Makroelementit ovat kemiallisia elementtejä, jotka kasvit imevät suurina määrinä. Tällaisten aineiden pitoisuus kasveissa vaihtelee sadasosista prosentteista useisiin kymmeniin prosentteihin.

sisältö:

elementtejä

Makroelementit osallistuvat suoraan kasvin orgaanisten ja epäorgaanisten yhdisteiden rakentamiseen, mikä muodostaa suurimman osan sen kuiva-aineesta. Useimmat niistä ovat edustettuina soluissa ioneilla.

Makroelementit ja niiden yhdisteet ovat eri mineraalilannoitteiden vaikuttavia aineita. Niitä käytetään tyypistä ja muodosta riippuen pää-, kylvö- ja lannoitteena. Makroelementtejä ovat: hiili, vety, happi, typpi, fosfori, kalium, kalsium, magnesium, rikki ja jotkut muut, mutta kasvin ravitsemuksen tärkeimmät osat ovat typpi, fosfori ja kalium.

Aikuisen kehossa on noin 4 grammaa rautaa, 100 g natrium, 140 g kaliumia, 700 g fosforia ja 1 kg kalsiumia. Tällaisista erilaisista numeroista huolimatta johtopäätös on ilmeinen: "makroelementtien" nimissä yhdistetyt aineet ovat elintärkeitä olemassaolomme kannalta. [8] Muille organismeille on myös suuri tarve: prokaryootit, kasvit, eläimet.

Evoluutioteorian kannattajat väittävät, että makroelementtien tarve määräytyy niiden olosuhteiden perusteella, joissa maapallon elämä on alkanut. Kun maa koostui kiinteistä kivistä, ilmakehä oli kyllästetty hiilidioksidilla, typellä, metaanilla ja vesihöyryllä, ja sateen sijasta happojen liuokset putosivat maahan, nimittäin makroelementit olivat ainoa matriisi, jonka perusteella ensimmäiset orgaaniset aineet ja alkukantaiset elämänmuodot voisivat esiintyä. Siksi jopa miljardeja vuosia myöhemmin koko planeetamme elämä tuntee edelleen tarpeen päivittää magnesiumin, rikin, typen ja muiden tärkeiden elementtien sisäiset resurssit, jotka muodostavat biologisten kohteiden fyysisen rakenteen.

Fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet

Makroelementit ovat erilaisia ​​sekä kemiallisissa että fysikaalisissa ominaisuuksissa. Näitä ovat metallit (kalium, kalsium, magnesium ja muut) ja ei-metallit (fosfori, rikki, typpi ja muut).

Jotkin makroelementtien fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet tietojen mukaan: [2]

Makroelementti

Fyysinen kunto normaaleissa olosuhteissa

hopea-valkoinen metalli

kiinteä valkoinen metalli

hopea-valkoinen metalli

hauraita keltaisia ​​kiteitä

hopeametalli

Makroelintarvikkeiden sisältö luonnossa

Makroelementtejä löytyy luonnosta kaikkialla: maaperässä, kivissä, kasveissa, elävissä organismeissa. Jotkut niistä, kuten typpi, happi ja hiili, ovat olennainen osa maapallon ilmakehää.

Tietyt ravintoaineiden puuttuminen viljelykasveista tietojen mukaan [6]

elementti

Yleisiä oireita

Herkät kulttuurit

Lehden vihreän värin muuttaminen vaaleanvihreäksi, kellertäväksi ja ruskeaksi,

Lehtien koko pienenee,

Lehdet ovat kapeita ja sijaitsevat terävässä kulmassa varren kanssa,

Hedelmien (siementen, jyvien) määrä vähenee jyrkästi

Valkoinen ja kukkakaali,

Kierretään lehtiterän reunoja

Violetti väri

Lehden reuna palaa,

Pyöreän alkuunpanon valkaisu,

Valkaisevia nuoria lehtiä

Lehdet ovat taivutettu,

Lehden reunat on kierretty ylös

Valkoinen ja kukkakaali,

Valkoinen ja kukkakaali,

Lehden vihreän värin voimakkuuden muutos,

Alhainen proteiinipitoisuus

Lehtien väri muuttuu valkoiseksi,

  • Typen sidottu tila on läsnä jokien, valtamerien, litosfäärin, ilmakehän vesissä. Suurin osa ilmakehän typestä on vapaassa tilassa. Ilman typpeä proteiinimolekyylien muodostuminen on mahdotonta. [2]
  • Fosfori on helposti hapetettavissa, ja tässä yhteydessä sitä ei löydy luonnosta puhtaana. Kuitenkin lähes kaikkialla löydetyissä yhdisteissä. Se on tärkeä osa kasvi- ja eläinproteiineja. [2]
  • Kalium on läsnä maaperässä suolojen muodossa. Kasveissa se varastoidaan pääasiassa varret. [2]
  • Magnesium on kaikkialla. Massiivisissa kivissä se on aluminaattien muodossa. Maaperä sisältää sulfaatteja, karbonaatteja ja klorideja, mutta silikaatit ovat vallitsevia. Merivedessä olevan ionin muodossa. [1]
  • Kalsium on yksi yleisimmistä luonnosta. Sen talletukset löytyvät liidusta, kalkkikivestä, marmorista. Fosfaattien, sulfaattien, karbonaattien muodossa esiintyvissä kasviperäisissä organismeissa. [4]
  • Serav-luonto on hyvin yleinen: sekä vapaana että eri yhdisteiden muodossa. Sitä löytyy sekä kivistä että elävistä organismeista. [1]
  • Rauta on yksi maan yleisimmistä metalleista, mutta vapaassa tilassa sitä löytyy vain meteoriiteista. Maanpäällisissä mineraaleissa rautaa on läsnä sulfideissa, oksideissa, silikaateissa ja monissa muissa yhdisteissä. [2]

Rooli laitoksessa

Biokemialliset toiminnot

Maatalouden viljelykasvien suuri saanto on mahdollista vain täydellisen ja riittävän ravinnon mukaan. Valojen, lämmön ja veden lisäksi kasvit tarvitsevat ravinteita. Kasviperäisten organismien koostumuksessa on yli 70 kemiallista elementtiä, joista 16 ehdottoman välttämättömiä ovat orgaaniset aineet (hiili, vety, typpi, happi), tuhka-alkuaineet (fosfori, kalium, kalsium, magnesium, rikki) sekä rauta ja mangaani.

Jokainen elementti suorittaa tehtävänsä kasveissa, ja on täysin mahdotonta korvata yhtä elementtiä toiseen.

Ilmakehästä

  • Hiilen imeytyy ilmaa kasvien lehdistä ja hieman juurista maaperästä hiilidioksidin muodossa (CO2). Se on kaikkien orgaanisten yhdisteiden koostumuksen perusta: rasvat, proteiinit, hiilihydraatit ja muut.
  • Vetyä kulutetaan veden koostumuksessa, se on erittäin välttämätöntä orgaanisten aineiden synteesissä.
  • Happea imeytyy lehdistä ilmaan, maaperän juurista ja vapautuu myös muista yhdisteistä. Se on välttämätöntä sekä hengityksessä että orgaanisten yhdisteiden synteesissä. [7]

Seuraavaksi on tärkeää

  • Typpi on olennainen osa kasvien kehitystä, nimittäin proteiinien muodostumista. Sen proteiinipitoisuus vaihtelee 15 - 19%. Se on osa klorofylliä ja osallistuu siksi fotosynteesiin. Typpi löytyy entsyymeistä - eri prosessien katalysaattoreista organismeissa. [7]
  • Fosforia on läsnä solunytimien, entsyymien, fytiinin, vitamiinien ja muiden yhtä tärkeiden yhdisteiden koostumuksessa. Osallistuu hiilihydraattien ja typpipitoisten aineiden muuntamiseen. Kasveissa se on sekä orgaanista että mineraalista. Hiilihydraattien synteesissä käytetään mineraaliyhdisteitä - ortofosforihapon suoloja. Kasvit käyttävät orgaanisia fosforiyhdisteitä (heksofosfaatit, fosfatidit, nukleoproteiinit, sokerifosfaatit, fytiini). [7]
  • Kaliumilla on tärkeä rooli proteiinin ja hiilihydraatin aineenvaihdunnassa, se lisää typen käytön vaikutusta ammoniakkimuodoista. Ravitsemus kaliumilla on voimakas tekijä yksittäisten kasvien elinten kehityksessä. Tämä elementti suosii sokerin kerääntymistä soluvihaan, mikä lisää kasvien vastustuskykyä haitallisille luonnollisille tekijöille talvikaudella, edistää verisuonten nippujen kehittymistä ja sakeuttaa soluja. [7]

Seuraavat makroelementit

  • Rikki on aminohappojen komponentti - kysteiini ja metioniini, joilla on tärkeä rooli sekä proteiinin aineenvaihdunnassa että redox-prosesseissa. Positiivinen vaikutus klorofyllin muodostumiseen vaikuttaa kyhmyjen muodostumiseen palkokasvien juurella sekä solmujen bakteerit, jotka assimiloituvat typestä ilmakehästä. [7]
  • Kalsium - hiilihydraatti- ja proteiiniaineenvaihdunnan osallistujalla on positiivinen vaikutus juurikasvuun. Tarvitaan normaalisti kasvien normaalissa ravinnossa. Hapan maaperän kalkkiutuminen kalsiumilla lisää maaperän hedelmällisyyttä. [7]
  • Magnesium on mukana fotosynteesissä, sen pitoisuus klorofylliin saavuttaa 10% sen kokonaispitoisuudesta kasvien vihreissä osissa. Magnesiumin tarve kasveissa ei ole sama. [7]
  • Rauta ei kuulu klorofylliin, mutta se osallistuu redox-prosesseihin, jotka ovat välttämättömiä klorofyllin muodostumiselle. Toistaa suuren osan hengityksestä, koska se on olennainen osa hengityselimiä. Se on tarpeen sekä vihreille kasveille että kloorittomille organismeille. [7]

Makroelementtien puute (puute) kasveissa

Makrojen puutteessa maaperässä ja näin ollen kasvi osoittaa selvästi ulkoisia merkkejä. Kunkin kasvilajin herkkyys makroelementtien puuttumiselle on ehdottomasti yksilöllistä, mutta joitakin vastaavia merkkejä on. Esimerkiksi, kun typen, fosforin, kaliumin ja magnesiumin puutetta on, alemman tason vanhat lehdet kärsivät, kun taas kalsiumin, rikin ja rauta-nuorten elinten, tuoreiden lehtien ja kasvavan pisteen puute.

Erityisesti selvästi ravitsemuksen puute ilmenee korkeatuotteisissa viljelmissä.

Ylimääräiset makroelementit kasveissa

Kasvien tilaa ei vaikuta pelkästään makroelementtien puute, vaan myös ylimäärä. Se ilmenee pääasiassa vanhoissa elimissä ja hidastaa kasvien kasvua. Usein samojen elementtien puutteen ja ylimäärän merkit ovat hieman samanlaisia. [6]

Makro- ja hivenaineet

Noin 80 kemiallista elementtiä löytyy elävistä organismeista, mutta vain 27 näistä elementeistä perustetaan niiden toiminta solussa ja organismissa. Jäljelle jäävät elementit ovat pieniä määriä, ja ne tulevat ilmeisesti ruoan, veden ja ilman mukana.

Riippuen niiden keskittymisestä, ne jaetaan makroelementteihin ja mikroelementteihin.

Kunkin makroelementin pitoisuus kehossa ylittää 0,01% ja niiden kokonaispitoisuus on 99%. Makroelementteihin kuuluvat happi, hiili, vety, typpi, fosfori, rikki, kalium, kalsium, natrium, kloori, magnesium ja rauta. Neljää ensimmäistä luetelluista elementeistä (happi, hiili, vety ja typpi) kutsutaan myös organogeenisiksi, koska ne ovat osa tärkeimpiä orgaanisia yhdisteitä. Fosfori ja rikki ovat myös useiden orgaanisten aineiden, kuten proteiinien ja nukleiinihappojen komponentteja. Fosfori on tarpeen luiden ja hampaiden muodostamiseksi.

Ilman jäljellä olevia makroelementtejä kehon normaali toiminta on mahdotonta.

Niinpä kalium, natrium ja kloori ovat mukana solujen herätysprosesseissa. Kalsium on osa kasvien, luiden, hampaiden ja nilviäisten kuorien soluseinämiä, se tarvitaan lihassolujen supistumiseen ja veren hyytymiseen. Magnesium on klorofyllin osa - pigmentti, joka takaa fotosynteesin virtauksen. Hän osallistuu myös proteiinien ja nukleiinihappojen biosynteesiin. Rauta on osa hemoglobiinia ja on välttämätön monien entsyymien toiminnalle.

Hivenaineet sisältyvät kehoon pitoisuuksina, jotka ovat alle 0,01%, ja niiden kokonaispitoisuus solussa ei saavuta 0,1%. Mikroelementteihin kuuluvat sinkki, kupari, mangaani, koboltti, jodi, fluori jne.

Sinkki on osa haiman hormonimolekyyliä, insuliinia, fotosynteesiin ja hengitykseen tarvitaan kuparia. Koboltti on B12-vitamiinin komponentti, jonka puuttuminen johtaa anemiaan. Jodi on välttämätön kilpirauhashormonien synteesille, mikä varmistaa aineenvaihdunnan normaalin virtauksen, ja fluori liittyy hammaskiilteen muodostumiseen.

Makro- ja mikroelementtien sekä vajaatoiminta että liiallinen tai heikentynyt aineenvaihdunta johtavat eri sairauksien kehittymiseen.

Erityisesti kalsium- ja fosforipuutos aiheuttaa riisiä, typen puutetta - vakavaa proteiinipuutetta, rautapuutetta - anemiaa, jodin puutetta - kilpirauhashormonin muodostumisen heikkenemistä ja vähentynyttä aineenvaihduntaa, vähentynyt fluoridi. Lyijy on myrkyllistä lähes kaikille organismeille.

Makro- ja mikroelementtien puuttumista voidaan kompensoida lisäämällä niiden sisältöä ruoassa ja juomavedessä sekä ottamalla lääkkeitä.

Solun kemialliset elementit muodostavat erilaisia ​​yhdisteitä - epäorgaanisia ja orgaanisia.

Aihe 2.2. Kemiallisten solujen koostumus. - 10-11 luokka, Syvozlazov (työkirjan osa 1)

1. Anna käsitteiden määritelmät.
Elementti on joukko atomeja, joilla on sama ydinvaraus, ja protonien määrä, jotka ovat samanaikaisia ​​peräkkäisen taulukon peräkkäisen (atomisen) numeron kanssa.
Hivenaine - elementti, joka on kehossa hyvin pieninä pitoisuuksina.
Makroelementti - elementti, joka on kehossa suurina pitoisuuksina.
Bioelementti - kemiallinen elementti, joka on mukana solutoiminnassa, muodostaa perustan biomolekyyleille.
Solun elementtikoostumus on kemiallisten elementtien prosenttiosuus solussa.

2. Mikä on yksi todiste elävästä ja elottomasta luonnosta?
Kemiallisen koostumuksen yhtenäisyys. Ei ole olemassa vain elottoman luonteen piirteitä.

3. Täytä taulukko.

SELLIEN ELÄMÄT KOOSTUMUS

4. Anna esimerkkejä orgaanisista aineista, joiden molekyylit koostuvat kolmesta, neljästä ja viidestä makroelementistä.
3 elementtiä: hiilihydraatit ja lipidit.
4 elementtiä: oravia.
5 elementtiä: nukleiinihapot, proteiinit.

5. Täytä taulukko.

ELEMIEN BIOLOGINEN Rooli

6. Tutki kohdassa 2.2 "Ulkoisten tekijöiden rooli elävän luonnon kemiallisen koostumuksen muodostamisessa" ja vastaa kysymykseen: "Mitä ovat biokemialliset endeemiat ja mitkä ovat niiden syyt?"
Biokemialliset endeemiat ovat kasvien, eläinten ja ihmisten sairauksia, jotka johtuvat akuutista puutteesta tai ylimääräisestä tietystä alueesta.

7. Mitkä ovat tunnetut sairaudet, jotka liittyvät mikrotuotteiden puuttumiseen?
Jodin puutos - endeeminen struuma. Vähentynyt tyroksiinin synteesi ja siitä johtuva kilpirauhaskudoksen lisääntyminen.
Rautapulan puute - rautapulan anemia.

8. Muista, millä perusteella kemialliset elementit jaetaan makro-, mikro- ja ultramikroelementteihin. Tarjoa oma, vaihtoehtoinen luokittelu kemiallisia elementtejä (esimerkiksi funktioita elävässä solussa).
Mikro-, makro- ja ultra-mikroravintoaineet jaetaan merkin mukaan niiden prosenttiosuuden perusteella solussa. Lisäksi on mahdollista luokitella elementit tiettyjen elinjärjestelmien toimintaa säätelevien toimintojen mukaan: hermostunut, lihaksikas, verenkierto- ja verenkiertoelimistö, ruoansulatus jne.

9. Valitse oikea vastaus.
Testi 1.
Mitä kemiallisia elementtejä muodostuu suurin osa orgaanisista aineista?
2) C, O, H, N;

Testi 2.
Makroelementtejä ei sovelleta:
4) mangaani.

Testi 3.
Elävät organismit tarvitsevat typpeä, sillä se palvelee:
1) proteiinien ja nukleiinihappojen komponentti; 10. Määritä oire, jolla kaikki alla luetellut elementit, lukuun ottamatta yhtä, yhdistetään yhdeksi ryhmäksi. Korosta tämä ylimääräinen kohde.
Happi, vety, rikki, rauta, hiili, fosfori, typpi. Sisältyy vain DNA: han. Ja loput ovat kaikki proteiineissa.

11. Selitä sanan (termi) alkuperä ja yleinen merkitys, joka perustuu juurien merkitykseen.

12. Valitse termi ja selitä, kuinka sen nykyinen arvo vastaa sen juurien alkuperäistä arvoa.
Valittu termi on orgaaninen.
Vaatimustenmukaisuus: termi vastaa periaatteessa sen alkuperäistä merkitystä, mutta nykyään siinä on tarkempi määritelmä. Aiemmin arvo oli sellainen, että elementit ovat mukana vain elinten kudosten ja solujen rakentamisessa. Nyt on havaittu, että biologisesti tärkeät elementit eivät muodosta ainoastaan ​​kemiallisia molekyylejä soluissa, vaan myös säätelevät kaikkia prosesseja soluissa, kudoksissa ja elimissä. Ne ovat osa hormoneja, vitamiineja, entsyymejä ja muita biomolekyylejä.

13. Laadi ja kirjoita 2.2 §: n perusajatukset.
Solun alkuainekoostumus on kemiallisten elementtien prosenttiosuus solussa. Soluelementit luokitellaan yleensä niiden prosenttiosuuden mukaan mikro-, makro- ja ultramikroelementteihin. Ne elementit, jotka liittyvät solun elintärkeään toimintaan, muodostavat perustan biomolekyyleille, joita kutsutaan bioelementeiksi.
Makroelementtejä ovat: CNH O. Ne ovat kaikkien solun orgaanisten yhdisteiden pääkomponentteja. Lisäksi kaikkiin tärkeimpiin biomolekyyleihin sisältyy PSK Ca Na FeCl Mg. Ilman niitä kehon toiminta on mahdotonta. Niiden puute johtaa kuolemaan.
Hivenaineita: Al Cu Mn Zn Mo Co Ni I Se Br F B jne. Ne ovat myös välttämättömiä kehon normaalille toiminnalle, mutta eivät niin kriittisiä. Niiden puute aiheuttaa sairauden. Ne ovat osa biologisesti aktiivisia yhdisteitä, vaikuttavat aineenvaihduntaan.
On ultramikroelementtejä: Au Ag Be ja muut Fysiologinen rooli ei ole täysin vakiintunut. Mutta ne ovat tärkeitä solulle.
On olemassa käsite "biokemiallinen endemia" - kasvien, eläinten ja ihmisten sairaudet, jotka aiheutuvat akuutista puutteesta tai ylimääräisestä tietystä alueesta. Esimerkiksi endeeminen struuma (jodivajaus).
Elämän puutteesta johtuvan elementin puuttuessa voi esiintyä myös tauteja tai vaivoja. Esimerkiksi rauta-anemian puute. Kalsiumin puute - usein murtumat, hiusten menetys, hampaat, lihaskipu.

I.2. Solun kemiallinen koostumus. Mikro- ja makroelementit

Tyypillisesti 70–80% solumassasta on vettä, jossa liuotetaan erilaisia ​​suoloja ja pienimolekyylipainoisia orgaanisia yhdisteitä. Solun tyypillisimpiä komponentteja ovat proteiinit ja nukleiinihapot. Jotkut proteiinit ovat solun rakenteellisia komponentteja, toiset ovat entsyymejä, ts. katalyytit, jotka määrittävät soluissa esiintyvien kemiallisten reaktioiden nopeuden ja suunnan. Nukleiinihapot toimivat perinnöllisten tietojen kantajina, jotka toteutetaan solunsisäisen proteiinisynteesin prosessissa. Usein solut sisältävät jonkin verran varaaineita, jotka toimivat ruokavarana. Kasvien solut säilyttävät pääasiassa tärkkelystä, hiilihydraattien polymeerimuotoa. Maksa- ja lihassoluissa säilytetään toinen hiilihydraattipolymeeri - glykogeeni. Rasvatuotteita varastoidaan myös usein, vaikka jotkin rasvat toimivat eri tavalla, eli ne ovat tärkeimpiä rakenneosia. Soluihin sisältyviä proteiineja (lukuun ottamatta siemen- soluja) ei yleensä tallenneta. Solun tyypillistä koostumusta ei ole mahdollista kuvata pääasiassa siksi, että varastoidun ruoan ja veden määrässä on suuria eroja. Maksasolut sisältävät esimerkiksi 70% vettä, 17% proteiinia, 5% rasvaa, 2% hiilihydraatteja ja 0,1% nukleiinihappoja; loput 6% ovat suoloja ja pienimolekyylipainoisia orgaanisia yhdisteitä, erityisesti aminohappoja. Kasvien solut sisältävät yleensä vähemmän proteiinia, huomattavasti enemmän hiilihydraatteja ja hieman enemmän vettä; Poikkeukset ovat lepääviä soluja. Vehnäjyvien leposolu, joka on alkion lähde, sisältää noin 12% proteiineista (pääasiassa varastoitua proteiinia), 2% rasvaa ja 72% hiilihydraatteja. Veden määrä saavuttaa normaalin tason (70–80%) vain viljan itämisen alussa. Jokainen solu sisältää monia kemiallisia elementtejä, jotka osallistuvat erilaisiin kemiallisiin reaktioihin. Solussa esiintyvät kemialliset prosessit ovat yksi sen elämän, kehityksen ja toiminnan perusedellytyksistä. Jotkut solun kemialliset elementit enemmän, toiset vähemmän. Atomisella tasolla ei ole eroja elävän luonnon orgaanisen ja epäorgaanisen maailman välillä: elävät organismit koostuvat samoista atomeista kuin elämättömän luonteet. Eri kemiallisten elementtien suhde eläviin organismeihin ja maankuoreen vaihtelee kuitenkin suuresti. Lisäksi elävät organismit voivat poiketa ympäristöstään kemiallisten elementtien isotooppikoostumuksessa. Perinteisesti kaikki solun elementit voidaan jakaa kolmeen ryhmään:

Macronutrients. Makroelementteihin kuuluvat happi (65–75%), hiili (15–18%), vety (8–10%), typpi (2,0–3,0%), kalium (0,15–0,4%), rikki (0,15–0,2%), fosfori (0,2–1,0%), kloori (0,05–0,1%), magnesium (0,02–0,03%), natrium (0,02–0,03%), kalsium (0,04–2,00%), rauta (0,01–0,155%). Elementit, kuten C, O, H, N, S, P ovat osa orgaanisia yhdisteitä. Hiili - on osa kaikkia orgaanisia aineita; hiiliatomien luuranko on niiden perusta. Lisäksi hiilidioksidin muodossa kiinnitetään fotosynteesin aikana ja vapautuu hengityksen aikana, CO: n muodossa (matalina pitoisuuksina) osallistuu solutoimintojen säätelyyn, CaCO3: n muodossa on osa mineraalirunkoa. Happi - on osa lähes kaikkia orgaanisia aineita solussa. Se muodostuu fotosynteesin aikana veden fotolyysin aikana. Aerobisissa organismeissa se toimii hapettavana aineena solun hengityksen aikana, jolloin solut saavat energiaa. Suurimmissa määrissä elävissä soluissa on vettä. Vety - on osa solun kaikkia orgaanisia aineita. Suurimmissa määrissä, jotka sisältyvät veden koostumukseen. Jotkut bakteerit hapettavat molekyylivetyä energiaksi. Typpi - on osa proteiineja, nukleiinihappoja ja niiden monomeerejä - aminohappoja ja nukleotideja. Eläinten ruumiista johdetaan ammoniakin, urean, guaniinin tai virtsahapon koostumus typen aineenvaihdunnan lopullisena tuotteena. Typpioksidin muodossa NO (pieninä pitoisuuksina) osallistuu verenpaineen säätelyyn. Rikki - osa rikkiä sisältävistä aminohapoista on siis useimmissa proteiineissa. Pieninä määrinä esiintyy sulfaatti-ionina solujen ja solunulkoisten nesteiden sytoplasmassa. Fosfori - on osa ATP: tä, muita nukleotideja ja nukleiinihappoja (fosforihappotähteiden muodossa), luukudoksen ja hammaskiilteen koostumuksessa (mineraalisuolojen muodossa) ja myös sytoplasmassa ja solujen välisessä nesteessä (fosfaatti-ionien muodossa). Magnesium on monien energian metaboliaan ja DNA-synteesiin osallistuvien entsyymien kofaktori. ylläpitää ribosomien ja mitokondrioiden eheyttä, on osa klorofylliä. Eläinsoluissa se on välttämätöntä lihas- ja luusysteemien toiminnan kannalta. Kalsium osallistuu veren hyytymiseen, ja toimii myös yhtenä yleisenä sekundäärivälittäjänä, joka säätelee tärkeimpiä solunsisäisiä prosesseja (mukaan lukien osallistuminen membraanipotentiaalin ylläpitämiseen, joka on tarpeen lihasten supistumiselle ja eksosytoosille). Liukenemattomat kalsiumsuolat osallistuvat selkärangattomien selkärankaisten ja mineraalirunkojen luiden ja hampaiden muodostumiseen. Natrium on mukana kalvopotentiaalin ylläpitämisessä, hermoimpulssien syntymisessä, osmoregulaatioprosesseissa (mukaan lukien ihmisen munuaisen työ) ja puskuriveren järjestelmän luomiseen. Kalium on mukana membraanipotentiaalin ylläpitämisessä, hermojen impulssien syntymisessä, sydänlihaksen supistumisen säätelyssä. Sisältää solunulkoisia aineita. Kloori - ylläpitää solun elektroneutraalisuutta.

Hivenaineet: Hivenaineita, jotka muodostavat 0,001% - 0,000001% elävien elinten painosta, ovat vanadiini, germanium, jodi (osa tyroksiinia, kilpirauhashormonia), koboltti (B12-vitamiini), mangaani, nikkeli, rutenium, seleeni, fluori (hammaskiilte), kupari, kromi, sinkki - sinkki - on osa alkoholikäymiseen osallistuvia entsyymejä, on osa insuliinia. Kupari - on osa sytokromien synteesiin osallistuvia oksidatiivisia entsyymejä. Seleeni - osallistuu kehon sääntelyprosessiin.

Erittäin mikroelementit. Ultramicroelementit muodostavat vähemmän kuin 0,0000001% elävien olentojen organismeista, ne sisältävät kultaa, hopeaa on bakteereja tappava vaikutus, elohopea estää veden imeytymistä munuaistubuliineihin, jotka vaikuttavat entsyymeihin. Platina ja cesium kuuluvat myös ultramikroelementteihin. Osa tästä ryhmästä sisältää myös seleeniä, jonka puutteesta kehittyy syöpä. Ultramikroelementtien toiminnot ovat edelleen huonosti ymmärrettyjä. Solun molekyylikoostumus (välilehti №1)

Solukemiallinen koostumus

Solun kemiallisen koostumuksen elementtien ryhmät

Elävää solua sisältäviä osia ja rakennetta tutkivaa tiedettä kutsutaan sytologiaksi.

Kaikki elimen kemialliseen rakenteeseen sisältyvät elementit voidaan jakaa kolmeen ryhmään:

  • macronutrients;
  • hivenaineet;
  • ultramicro-elementit.

Makroelementteihin kuuluvat vety, hiili, happi ja typpi. Lähes 98 prosenttia kaikista tekijöistä on osa niiden osuutta.

Hivenaineet ovat kymmenennen ja sadasosan prosentteina. Ja erittäin alhainen määrä ultramikroelementtejä - sadasosia ja tuhansia prosentteja.

Kreikasta käännetty “makro” on suuri ja ”mikro” on pieni.

Kuva 1 Kemiallisten elementtien sisältö solussa

Tutkijat ovat havainneet, että elävien organismien ainutlaatuisia elementtejä ei ole. Siksi elävä, elämätön luonto koostuu samoista elementeistä. Tämä osoittaa niiden suhdetta.

Kemiallisen elementin kvantitatiivisesta sisällöstä huolimatta ainakin yhden niistä puuttuminen tai vähentäminen johtaa koko organismin kuolemaan. Loppujen lopuksi jokaisella on oma merkityksensä.

Solun kemiallisen koostumuksen rooli

Makroelementit ovat biopolymeerien, nimittäin proteiinien, hiilihydraattien, nukleiinihappojen ja lipidien, perusta.

Hivenaineet ovat osa olennaisia ​​orgaanisia aineita, jotka osallistuvat aineenvaihduntaan. Ne ovat mineraalisuolojen komponentteja, jotka ovat kationien ja anionien muodossa, ja niiden suhde määrää alkalisen ympäristön. Useimmiten se on hieman emäksistä, koska mineraalisuolojen suhde ei muutu.

Hemoglobiini sisältää rautaa, klorofylli-magnesiumia, proteiineja - rikkiä, nukleiinihappoja - fosforia, aineenvaihdunta tapahtuu riittävän määrän kalsiumia.

Kuva 2. Solujen koostumus

Jotkut kemialliset elementit ovat epäorgaanisten aineiden komponentteja, esimerkiksi vettä. Sillä on tärkeä rooli sekä kasvi- että eläinsolujen elintärkeässä toiminnassa. Vesi on hyvä liuotin, minkä vuoksi kaikki elimistössä olevat aineet on jaettu seuraavasti:

  • Hydrofiilinen - veteen liukeneva;
  • Hydrofobiset - eivät liukene veteen.

Veden läsnäolon vuoksi solu muuttuu joustavaksi, se edistää orgaanisten aineiden liikkumista sytoplasmaan.

Kuva 3. Solujen aineet.

Taulukko "Solun kemiallisen koostumuksen ominaisuudet"

Jotta voisimme ymmärtää selvästi, mitkä kemialliset elementit ovat osa solua, olemme luetelleet ne seuraavassa taulukossa:

macronutrients

Makroelementteihin kuuluvat ne elementit, joiden solujen pitoisuus mitataan kymmenesosina ja sadasosina solun kuiva-aineesta (harvoin niiden pitoisuus on useita prosentteja): kalium, natrium, kalsium, magnesium, rauta, rikki, kloori, jodi. Makroelementtien pitoisuus soluissa ilmaistaan ​​prosentteina solun kokonaiskuiva-massasta.

Kalium (enintään 1%). Se imeytyy hydratoitujen K + -ionien muodossa, jotka kulkevat hyvin kalvojen läpi. Kaliumin tärkeimmät toiminnot:

  • 1. Säätelee hiilihydraatin metaboliaa.
  • 2. Säätää osmoottista painetta.
  • 3. osallistuu kalvopotentiaalien muodostumiseen.
  • 4. Aktivoi entsyymit fotosynteesin aikana.
  • 5. Radioaktiivinen isotooppi 40K on tärkein sisäisen radioaktiivisuuden lähde.

Huom. Osmoottinen paine on arvo, joka heijastaa veden ja kuiva-aineen suhdetta solussa. Mitä suurempi osmoottinen paine solussa on, sitä helpompi solu imee vettä solunulkoisesta ympäristöstä, ja päinvastoin, mitä pienempi solunsisäinen osmoottinen paine on, sitä nopeammin solu menettää vettä.

Natrium (enintään 0,1%). Se imeytyy hydratoitujen Na + -ionien muodossa, jotka eivät kulje kalvojen läpi. Se säätelee hiilihydraatin aineenvaihduntaa, osmoottista painetta, osallistuu kalvopotentiaalien muodostumiseen.

Kalsiumia. (enintään 2%). Solua edustavat hydratoidut Ca2 + -ionit, liukenemattomat suolat (esimerkiksi oksaalisen, fosforihapon, fluorivetyhapon suolat), organometallikompleksit. Se säätelee monien entsyymien aktiivisuutta (esimerkiksi kalsiumpitoisen ATPaasin aktiivisuus supistuvissa komplekseissa) stabiloi kromosomien rakennetta. Kalsiumpektaatit ovat kasvukudosten mediaanilevyjen perusta; kalsiumfluoridit ja fosfaatit - luukudoksen perusta. Kalsiumpitoisuus on haitallinen solulle, koska tässä tapauksessa suurenergisten sidosten muodostamiseksi tarvittavat fosfaatit muuttuvat liukenemattomiksi, Ca3 (PO4) 2.

Magnesium (enintään 3%). Solut sisältyvät organometallisten kompleksien muodossa, harvemmin ionien muodossa. Stabosoi ribosomin rakennetta, säätelee entsyymien aktiivisuutta, on osa ATPaasia, on osa klorofylli-molekyyliä kasvisoluissa.

Rauta (jopa 0,1%). Se imeytyy kaksiarvoisiksi ioneiksi Fe2 +, harvemmin - organometallisiksi komplekseiksi Fe3 +. Solut sisältyvät organometallisten kompleksien koostumukseen, jossa on vaihteleva hapetustila, harvemmin Fe2 + -ionien muodossa. Kykyä muuttaa hapettumisastetta (Fe + 3 + h - Fe + 2) käytetään laajasti erilaisissa aineenvaihduntaprosesseissa. Rauta on osa heme-organometallista kompleksia, joka sisältää porfyriinisydämen ja rauta-ionin, jolla on vaihteleva hapetus. Heme on hapen kantaja-aineiden pakollinen komponentti: hemoglobiinit ja myoglobiini. Heme on osa erilaisia ​​oksidoreduktaaseja: sytokromeja (elektronien membraanikantajia), katalaasia (2H202> 2H20 + O2 ^), peroksidaaseja (H2O2> H2O + O), oksidaaseja (O2 + 2C> O22-), dehydrogenaaseja (vetyaineita) ), ferredoksiini (elektronin kantaja fotosynteesin aikana).

Rikki (enintään 1%). Absorboitunut sulfaatin muodossa SO42 -. Solu on vapaiden sulfaatti-ionien muodossa, hapetetussa ja pelkistetyssä muodossa orgaanisten yhdisteiden koostumuksessa. Rikki on rikkiä sisältävien aminohappojen komponentti: metioniini, kysteiini; näiden aminohappojen välillä muodostuu disulfidisiltoja, jotka tukevat proteiinin tertiääristä rakennetta. Rikki on osa CoA-kofaktoria, joka palvelee Krebs-sykliä ja muita aineenvaihduntaprosesseja. Koska hapettumisaste muuttuu, rikki on suuri osa kemosynteesissä ja anaerobisessa hapetuksessa:

vetysulfidi, sulfidit, molekyyli- rikkisulfaatti

redox-hapettimen redox-hapetin

Vety- sulfidi ja muut pelkistetyt rikkiyhdisteet toimivat elektronin luovuttajina bakteeri- fotosynteesille.

Kloori (enintään 4%). Se imeytyy ja sisältää solussa kloridien muodossa, Cl- Osallistuu osmoottisen paineen säätelyyn.

Jodi (enintään 0,01%). Sisältää jodidien J- ja organometallikompleksien muodossa olevia soluja. Mukana tyroksiinin koostumus - kilpirauhashormoni, joka säätelee kalvon läpäisevyyttä.

macronutrients

Makroelementit ovat elimistölle hyödyllisiä aineita, joiden päivittäinen määrä ihmiselle on 200 mg.

Makroelementtien puute johtaa aineenvaihduntahäiriöihin, useimpien elinten ja järjestelmien toimintahäiriöihin.

On sanonta: me olemme se, mitä syömme. Mutta tietysti, jos kysyt ystäviltäsi, kun he söivät viimeistä kertaa, esimerkiksi rikkiä tai klooria, et voi välttää yllätystä. Samaan aikaan lähes 60 kemiallista elementtiä elää ihmiskehossa, joiden varannot, joskus ilman sen ymmärtämistä, täytetään ruoasta. Ja noin 96 prosenttia jokaisesta meistä koostuu vain neljästä kemiallisesta nimestä, jotka edustavat ryhmää makroelementtejä. Ja tämä:

  • happea (65% jokaisessa ihmiskehossa);
  • hiili (18%);
  • vety (10%);
  • typpi (3%).

Loput 4 prosenttia ovat muita jaksollisen taulukon aineita. Oikeastaan ​​ne ovat paljon pienempiä ja edustavat toista hyödyllisten ravintoaineiden ryhmää - mikroelementtejä.

Yleisimpiä kemiallisia elementtejä - makro-ravintoaineita - on tavallista käyttää termiä CHON, joka koostuu termien suurista kirjaimista: hiili, vety, happi ja typpi latinaksi (Carbon, Hydrogen, Oxygen, Nitrogen).

Makroelementit ihmiskehossa, luonto on peruuttanut melko laajat valtuudet. Se riippuu heistä:

  • luuston ja solujen muodostuminen;
  • kehon pH;
  • hermoimpulssien oikea kuljetus;
  • kemiallisten reaktioiden riittävyys.

Monien kokeiden tuloksena se perustettiin: joka päivä ihmiset tarvitsevat 12 mineraalia (kalsiumia, rautaa, fosforia, jodia, magnesiumia, sinkkiä, seleeniä, kuparia, mangaania, kromia, molybdeenia, klooria). Mutta jopa nämä 12 eivät pysty korvaamaan ravintoaineiden toimintoja.

Ravinteiden elementit

Lähes jokaisella kemiallisella elementillä on merkittävä rooli koko elämän elämässä maapallolla, mutta vain 20 niistä on tärkeimmät.

Nämä elementit on jaettu seuraavasti:

  • 6 suurta ravintoainetta (edustettuina lähes kaikissa maan elävissä oloissa ja usein melko suurina määrinä);
  • 5 vähäistä ravintoainetta (esiintyy monissa elävissä asioissa suhteellisen pieninä määrinä);
  • hivenaineet (välttämättömät aineet, joita tarvitaan pieninä määrinä elollisen biokemiallisten reaktioiden ylläpitämiseksi).

Ravintoaineiden joukossa erotetaan:

Tärkeimmät biogeeniset elementit tai organogeenit ovat ryhmä hiiltä, ​​vetyä, happea, typpeä, rikkiä ja fosforia. Vähäisiä ravintoaineita edustaa natrium, kalium, magnesium, kalsium, kloori.

Happi (O)

Tämä on toinen maan yleisimpien aineiden luettelosta. Se on veden osa, ja kuten tiedätte, se muodostaa noin 60 prosenttia ihmiskehosta. Kaasumaisessa muodossa happi tulee osaksi ilmakehää. Tässä muodossa sillä on ratkaiseva merkitys maan elämää tukemalla, edistämällä fotosynteesiä (kasveissa) ja hengitystä (eläimissä ja ihmisissä).

Hiili (C)

Hiiltä voidaan pitää myös elämän synonyyminä: kaikkien planeetan olentojen kudoksissa on hiiliyhdiste. Lisäksi hiilisidosten muodostuminen edistää tietyn energiamäärän kehittymistä, jolla on merkittävä rooli tärkeiden kemiallisten prosessien virtauksessa solutasolla. Monet yhdisteet, jotka sisältävät hiiltä, ​​syttyvät helposti, vapauttavat lämpöä ja valoa.

Vety (H)

Tämä on maailmankaikkeuden yksinkertaisin ja yleisin elementti (erityisesti diatomi-kaasun H2 muodossa). Vety on reaktiivinen ja syttyvä aine. Hapen kanssa se muodostaa räjähtäviä seoksia. Siinä on 3 isotooppia.

Typpi (N)

Elementti, jossa on atomiluku 7, on pääkaasu maan ilmakehässä. Typpi on osa monia orgaanisia molekyylejä, mukaan lukien aminohapot, jotka ovat DNA: ta muodostavien proteiinien ja nukleiinihappojen komponentti. Lähes kaikki typpi syntyy avaruudessa - ikääntyvien tähtien aiheuttama ns. Planeettakumpa rikastuttaa Universumia tämän makroelementin avulla.

Muut makroelementit

Kalium (K)

Kalium (0,25%) on tärkeä aine, joka vastaa kehon elektrolyyttimenetelmistä. Yksinkertaisesti sanottuna: se kuljettaa latauksen nesteiden kautta. Se auttaa säätämään sydämen sykettä ja välittämään hermoston hermoja. Osallistuu myös homeostaasiin. Elementin puute johtaa sydänongelmiin, jopa pysäyttämiseen.

Kalsium (Ca)

Kalsium (1,5%) on ihmiskehossa yleisimpiä ravintoaineita - lähes kaikki tämän aineen varaukset ovat keskittyneet hampaiden ja luuten kudoksiin. Kalsium vastaa lihasten supistumisesta ja proteiinien säätelystä. Mutta elin ”syö” tätä elementtiä luista (mikä on vaarallista osteoporoosin kehittymisen myötä), jos se tuntee sen puutteen päivittäisessä ruokavaliossa.

Tarvitaan kasveja solukalvojen muodostamiseksi. Eläimet ja ihmiset tarvitsevat tätä makroelementtiä terveiden luiden ja hampaiden ylläpitämiseksi. Lisäksi kalsium toimii solujen sytoplasmassa olevien prosessien "moderaattorina". Luonteeltaan edustettuna monien kivien (liitu, kalkkikivi) koostumuksessa.

Kalsium ihmisissä:

  • vaikuttaa neuromuskulaariseen kiihtyvyyteen - osallistuu lihasten supistumiseen (hypokalsemia johtaa kouristuksiin);
  • säätelee glykogenolyysiä (glykogeenin hajoamista glukoosin tilaan) lihaksissa ja glukoneogeneesissä (glukoosin muodostuminen ei-hiilihydraattien muodostumista) munuaisissa ja maksassa;
  • vähentää kapillaariseinien ja solukalvon läpäisevyyttä, mikä parantaa anti-inflammatorisia ja anti-allergisia vaikutuksia;
  • edistää veren hyytymistä.

Kalsiumionit ovat tärkeitä solunsisäisiä sananvälittäjiä, jotka vaikuttavat insuliiniin ja ruoansulatusentsyymeihin ohutsuolessa.

Ca-imeytyminen riippuu fosforin pitoisuudesta kehossa. Kalsiumin ja fosfaatin vaihtoa säädetään hormonaalisesti. Lisäkilpirauhashormoni (parathormoni) vapauttaa Ca: ta luista veressä, ja kalsitoniini (kilpirauhashormoni) edistää luiden laskeutumista, mikä vähentää sen pitoisuutta veressä.

Magnesium (Mg)

Magnesiumilla (0,05%) on merkittävä rooli luuston ja lihasten rakenteessa.

Se on yli 300 metabolisen reaktion jäsen. Tyypillinen solunsisäinen kationi, tärkeä klorofyllin komponentti. Läsnä luustossa (70% kokonaismäärästä) ja lihaksissa. Erottamaton osa kudoksia ja kehon nesteitä.

Ihmiskehossa magnesium on vastuussa lihasrelaksaatiosta, toksiinien erittymisestä ja veren virtauksen parantumisesta sydämeen. Aineen puute häiritsee ruoansulatusta ja hidastaa kasvua, mikä johtaa nopeaan väsymykseen, takykardiaan, unettomuuteen, PMS: n lisääntymiseen naisilla. Mutta makrojen ylitys on lähes aina virtsatulehduksen kehittyminen.

Natrium (Na)

Natrium (0,15%) on elektrolyyttia edistävä elementti. Se auttaa välittämään hermoimpulsseja koko kehoon ja vastaa myös kehon nestemäärän säätämisestä ja suojaa sitä nestehukkaantumiselta.

Rikki (S)

Rikkiä (0,25%) löytyy kahdesta aminohaposta, jotka muodostavat proteiineja.

Fosfori (P)

Fosfori (1%) on konsentroitu luut, edullisesti. Mutta lisäksi on olemassa ATP-molekyyli, joka tarjoaa soluille energiaa. Esitetty nukleiinihapoissa, solukalvoissa, luut. Kalsiumin tavoin se on välttämätöntä tuki- ja liikuntaelimistön asianmukaisen kehityksen ja toiminnan kannalta. Ihmiskehossa on rakenteellinen tehtävä.

Kloori (Cl)

Kloori (0,15%) löytyy yleensä kehosta negatiivisen ionin (kloridin) muodossa. Sen tehtäviin kuuluu veden tasapainon säilyttäminen kehossa. Huonelämpötilassa kloori on myrkyllinen vihreä kaasu. Vahva hapettava aine pääsee helposti kemiallisiin reaktioihin, jolloin muodostuu klorideja.