Эсийн зарим элементийн утга. "Химийн элементүүдийн биологийн үүрэг" төсөл

Илүү их, бусад нь - бага.

Атомын түвшинд амьд байгалийн органик ба органик бус ертөнцийн хооронд ялгаа байхгүй: амьд организмууд нь биетэй ижил атомуудаас бүрддэг. амьгүй байгаль. Гэсэн хэдий ч амьд организм ба дэлхийн царцдас дахь янз бүрийн химийн элементүүдийн харьцаа ихээхэн ялгаатай байдаг. Үүнээс гадна амьд организм нь химийн элементүүдийн изотопын найрлагад хүрээлэн буй орчноосоо ялгаатай байж болно.

Уламжлал ёсоор эсийн бүх элементүүдийг гурван бүлэгт хувааж болно.

Макро шим тэжээл

Цайр- архины исгэх, инсулинд оролцдог ферментийн нэг хэсэг юм

Зэс- цитохромын нийлэгжилтэнд оролцдог исэлдэлтийн ферментийн нэг хэсэг юм.

Селен- биеийн зохицуулалтын үйл явцад оролцдог.

Хэт микроэлементүүд

Хэт микроэлементүүд нь амьд биетүүдийн 0.0000001% -иас бага хувийг эзэлдэг бөгөөд үүнд алт, мөнгө нь бактерицид нөлөө үзүүлдэг, бөөрний хоолой дахь усны дахин шингээлтийг дарангуйлж, ферментүүдэд нөлөөлдөг. Хэт микроэлементүүдэд цагаан алт, цезий орно. Зарим хүмүүс энэ бүлэгт селенийг агуулдаг бөгөөд түүний дутагдал нь хорт хавдар үүсгэдэг. Хэт микроэлементүүдийн үйл ажиллагааг сайн ойлгоогүй хэвээр байна.

Эсийн молекулын найрлага

Мөн үзнэ үү

• Бактери, ургамал, амьтны эсийн бүтцийг харьцуулах

Викимедиа сан.

2010 он.

Бусад толь бичгүүдээс "Эсийн химийн найрлага" гэж юу болохыг харна уу. Бактерийн эсийн бүтцийн ерөнхий диаграммыг Зураг 2-т үзүүлэв.Дотоод зохион байгуулалт Бактерийн эс нь нарийн төвөгтэй байдаг. Бичил биетний системчилсэн бүлэг бүр өөрийн гэсэн байдагөвөрмөц онцлог барилгууд. Эсийн хана......

Биологийн нэвтэрхий толь бичиг Улаан замагны эсийн доторх бүтцийн өвөрмөц байдал нь ердийн эсийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн шинж чанар, эсийн доторх тодорхой нэгдлүүд байгаа эсэхээс бүрдэнэ. Эсийн мембранууд. INэсийн мембранууд улаан ......

Биологийн нэвтэрхий толь бичиг

- (Argentum, argent, Silber), химийн . Ag тэмдэг. S. нь эрт дээр үеэс хүмүүст мэдэгдэж байсан металлуудын нэг юм. Байгальд энэ нь төрөлх төлөвт болон бусад биетүүдтэй нэгдлүүд хэлбэрээр (хүхэртэй, жишээлбэл, Ag2S мөнгө) олддог. Нэвтэрхий толь бичигФ. Брокхаус ба И.А. Ефрон

Энэ нэр томъёо нь өөр утгатай, эс (утга) -ыг үзнэ үү. Хүний цусны эсүүд (HBC) ... Википедиа

Биологи гэдэг нэр томьёог Францын нэрт байгаль судлаач, хувьслын судлаач Жан Батист Ламарк 1802 онд амьдралын шинжлэх ухааныг байгалийн онцгой үзэгдэл гэж тодорхойлохын тулд санал болгосон. Өнөөдөр биологи бол судалдаг шинжлэх ухааны цогц юм. ... ... Википедиа

Хүснэгт 4.1

Бие дэх макро элементүүдийн үйл ажиллагаа

Төмрийн дутагдлын цус багадалт ба гипокси. Толгой өвдөх, ой санамж муудах. Хүүхдийн сэтгэцийн болон бие бялдрын хөгжлийг удаашруулдаг. Зүрхний цохилт нэмэгддэг. Дархлаа дарангуйлах. Халдварт болон хавдрын өвчнөөр өвчлөх эрсдэл нэмэгддэг.

Хүснэгт 4. 1 (төгсгөл)

В12 витамины дутагдал нь бодисын солилцооны эмгэгийг үүсгэдэг.

Органик бодис органик бодис- амин хүчил, энгийн сахар, нуклеотид гэх мэт.

Полимерууд нь гидролизийн явцад мономер болж задардаг нарийн төвөгтэй салаалсан буюу шугаман молекулууд юм. Хэрэв полимер нь нэг төрлийн мономерээс бүрддэг бол ийм полимерийг гомополимер гэж нэрлэдэг бөгөөд хэрэв полимер молекул нь өөр өөр мономер агуулдаг бол энэ нь гетерополимер юм.

Хэрэв полимер молекул дахь янз бүрийн мономеруудын бүлэг давтагддаг бол энэ нь ердийн гетерополимер бөгөөд хэрэв тодорхой бүлгийн мономерууд давтагдахгүй бол энэ нь жигд бус гетерополимер юм.

Эсийн нэг хэсэг болох уураг, нүүрс ус, өөх тос, нуклейн хүчил (ДНХ ба РНХ), аденозин трифосфат (ATP) -ээр төлөөлдөг.

Хэрэм

Эсийн органик бодисуудаас уураг нь тоо хэмжээ, ач холбогдлын хувьд нэгдүгээрт ордог. Уураг буюу уураг (Грек хэлнээс protos - нэгдүгээрт, үндсэн) нь өндөр молекулт гетерополимерууд, гидролизийн явцад амин хүчлүүд болж задардаг органик бодисууд юм.

Энгийн уураг (зөвхөн амин хүчлээс бүрддэг) нь нүүрстөрөгч, устөрөгч, азот, хүчилтөрөгч, хүхэр агуулдаг.

уургийн нэг хэсэг ( нарийн төвөгтэй уураг) фосфор, төмөр, цайр, зэс агуулсан бусад молекулуудтай цогцолбор үүсгэдэг - эдгээр нь амин хүчлээс гадна уураг бус протезийн бүлгийг агуулсан цогц уураг юм. Үүнийг металлын ионууд (металлопротейн - гемоглобин), нүүрс ус (гликопротейн), липид (липопротейн), нуклейн хүчлүүд (нуклеопротейн) -ээр төлөөлж болно.

Уургууд нь асар том молекул жинтэй: Уургийн нэг болох сүүний глобулин нь 42,000 молекул жинтэй.

Уургууд нь жигд бус гетерополимерууд бөгөөд мономерууд нь α-амин хүчлүүд юм. Эс, эд эсэд 170 гаруй төрлийн амин хүчлүүд олддог боловч уураг нь зөвхөн агуулагддаг 20 α-амин хүчил.

Амин хүчлүүд нь бие махбодид нийлэгжих боломжтой эсэхээс хамааран тэдгээрийг ялгадаг: чухал бус амин хүчлүүд - биед нийлэгждэг арван амин хүчлүүд ба чухал амин хүчлүүд - биед нийлэгждэггүй амин хүчлүүд. Чухал амин хүчлүүд нь бие махбодийг хоол хүнсээр хангах ёстой.

Амин хүчлийн найрлагаас хамааран уураг нь бүрэн дүүрэн байдаг, хэрэв тэдгээр нь зайлшгүй шаардлагатай амин хүчлүүдийн бүхэл бүтэн багцыг агуулсан бол ба гэмтэлтэй, хэрэв тэдгээрийн найрлагад зарим чухал амин хүчлүүд байхгүй бол.

Амин хүчлүүдийн ерөнхий томъёог зурагт үзүүлэв. Бүгд α - амин хүчил α Нүүрстөрөгчийн атом нь устөрөгчийн атом, карбоксил бүлэг (-COOH) ба амин бүлэг (-NH 2) агуулдаг. Үлдсэн молекулыг радикалаар төлөөлдөг.

Амин бүлэг нь устөрөгчийн ионыг амархан холбож, өөрөөр хэлбэл. үндсэн шинж чанарыг харуулдаг. Карбоксил бүлэг нь устөрөгчийн ионоос амархан татгалзаж, хүчиллэг шинж чанарыг харуулдаг. Амин хүчил нь амфотернэгдлүүд, учир нь уусмалд тэдгээр нь хүчил ба суурийн үүрэг гүйцэтгэдэг. IN усан уусмалАмин хүчил нь янз бүрийн ионы хэлбэрээр байдаг. Энэ нь уусмалын рН болон амин хүчил нь төвийг сахисан, хүчиллэг эсвэл үндсэн эсэхээс хамаарна.

Амин хүчлүүдийн найрлагад орсон амин бүлэг, карбоксилын бүлгүүдийн тооноос хамааран төвийг сахисан амин хүчлүүд нь нэг карбоксил бүлэг, нэг амин бүлэг, үндсэн амин хүчлүүд нь радикал дахь нэг илүү амин бүлэг, хүчиллэг амин хүчлүүдээр ялгагдана. радикалд өөр нэг карбоксил бүлэг агуулсан хүчил.

Пептидүүд- бусаас бүрдэх органик бодисууд их хэмжээнийпептидийн бондоор холбогдсон амин хүчлийн үлдэгдэл. Пептид үүсэх нь амин хүчлүүдийн конденсацийн урвалын үр дүнд үүсдэг (Зураг 4.6).

Нэг амин хүчлийн амин бүлэг нь нөгөөгийн карбоксил бүлэгтэй харилцан үйлчлэхэд тэдгээрийн хооронд ковалент азот-нүүрстөрөгчийн холбоо үүсдэг бөгөөд үүнийг гэнэ. пептид. Пептидэд агуулагдах амин хүчлийн үлдэгдлийн тооноос хамааран дипептид, трипептид, тетрапептид гэх мэтийг ялгадаг. Пептидийн холбоо үүсэх нь олон удаа давтагдаж болно. Энэ нь үүсэхэд хүргэдэг полипептидүүд. Хэрэв полипептид нь олон тооны амин хүчлийн үлдэгдэлээс бүрддэг бол түүнийг аль хэдийн уураг гэж нэрлэдэг. Молекулын нэг төгсгөлд чөлөөт амин бүлэг (N-төгсгөл гэж нэрлэдэг), нөгөө талд нь чөлөөт карбоксил бүлэг (С-төгсгөл гэж нэрлэдэг) байдаг.

Уургийн молекулын бүтэц

Уургийн тодорхой функцийг гүйцэтгэх нь тэдгээрийн молекулуудын орон зайн тохиргооноос хамаардаг бөгөөд эсүүд уурагуудыг задалсан хэлбэрээр, гинж хэлбэрээр хадгалах нь энергийн хувьд тааламжгүй байдаг тул полипептидийн гинж нь эвхэгддэг. тодорхой гурван хэмжээст бүтэц, эсвэл зохицол. Уургийн орон зайн зохион байгуулалтын 4 түвшин байдаг.

Анхдагч бүтэцуураг - уургийн молекулыг бүрдүүлдэг полипептидийн гинжин хэлхээнд амин хүчлийн үлдэгдлийн байршлын дараалал. Амин хүчлүүдийн хоорондын холбоо нь пептидийн холбоо юм.

Уургийн молекулын анхдагч бүтэц нь уургийн молекулын шинж чанар, түүний орон зайн тохиргоог тодорхойлдог. Полипептидийн гинжин хэлхээнд нэг амин хүчлийг нөгөө амин хүчлээр солих нь уургийн шинж чанар, функцийг өөрчлөхөд хүргэдэг.

Жишээлбэл, гемоглобины б-дэд хэсэг дэх зургаа дахь глютамины амин хүчлийг валинаар солих нь гемоглобины молекул бүхэлдээ үндсэн үүрэг болох хүчилтөрөгч тээвэрлэх чадваргүй болоход хүргэдэг (ийм тохиолдолд хүн өвчин үүсгэдэг - хадуур эс). цус багадалт).

Амин хүчлийн дарааллыг тодорхойлсон анхны уураг нь гормоны инсулин байв. онд судалгаа хийсэн Кембрижийн их сургуульФ.Сэнгер 1944-1954 он хүртэл. Инсулины молекул нь дисульфидын гүүрээр бие биенийхээ ойролцоо байрладаг хоёр полипептидийн гинжээс (21 ба 30 амин хүчлийн үлдэгдэл) бүрддэг болохыг тогтоожээ. Шаргуу хөдөлмөрийнхөө төлөө Ф.Сэнгер Нобелийн шагнал хүртжээ.

Цагаан будаа. 4.6. Уургийн молекулын анхдагч бүтэц

Хоёрдогч бүтэц– полипептидийн гинжийг дараалан нугалав α-спираль(өргөтгөсөн булаг шиг харагдаж байна) ба β-бүтэц (атираат давхарга). IN α- спираль NH-бүлэгЭнэ амин хүчлийн үлдэгдэл нь харилцан үйлчилдэг CO бүлэгтүүний дөрөв дэх үлдэгдэл. Бараг бүх "CO-" ба "NH-бүлэг" нь устөрөгчийн холбоо үүсэхэд оролцдог. Эдгээр нь пептидийнхээс сул боловч олон удаа давтагдах нь энэ тохиргоонд тогтвортой байдал, хатуу байдлыг өгдөг. Хоёрдогч бүтцийн түвшинд уураг байдаг: фиброин (торго, аалзны тор), кератин (үс, хумс), коллаген (шөрмөс).

Гуравдагч бүтэц- полипептидийн гинж тавих бөмбөрцөг, химийн холбоо (устөрөгч, ион, дисульфид) үүсч, амин хүчлийн үлдэгдлийн радикалуудын хооронд гидрофобик харилцан үйлчлэл үүссэний үр дүнд үүсдэг. Гуравдагч бүтэц үүсэхэд гол үүрэг нь гидрофилик-гидрофобик харилцан үйлчлэлээр гүйцэтгэдэг. Усан уусмал дахь гидрофобик радикалууд нь уснаас нуугдаж, бөмбөрцөг дотор бүлэглэдэг. гидрофиль радикалуудусжилтын үр дүнд (усны диполуудтай харилцан үйлчлэлцэх) тэдгээр нь молекулын гадаргуу дээр гарч ирэх хандлагатай байдаг.

Зарим уургийн хувьд гуравдагч бүтэц нь хоёр цистеины үлдэгдэл хүхрийн атомуудын хооронд үүссэн дисульфидын ковалент холбоогоор тогтворждог. Гуравдагч бүтцийн түвшинд фермент, эсрэгбие, зарим дааврууд байдаг. Молекулын хэлбэрээс хамааран уурагуудыг бөмбөрцөг ба фибрилляр гэж ялгадаг. Хэрэв фибрилляр уураг нь голчлон туслах функцийг гүйцэтгэдэг бол бөмбөрцөг уургууд нь уусдаг бөгөөд эсийн цитоплазм эсвэл биеийн дотоод орчинд олон үүргийг гүйцэтгэдэг.

Дөрөвдөгчийн бүтэцМолекулууд нь хоёр ба түүнээс дээш бөмбөрцөгөөс бүрддэг нарийн төвөгтэй уургийн шинж чанар. Дэд хэсгүүд нь молекулд зөвхөн ковалент бус холбоогоор, ялангуяа устөрөгч ба гидрофобикийн холбоогоор хадгалагддаг.

Дөрөвдөгч бүтэцтэй хамгийн их судлагдсан уураг гемоглобин. Энэ нь хоёр a-дэд нэгдэл (141 амин хүчлийн үлдэгдэл) ба хоёр b дэд нэгж (146 амин хүчлийн үлдэгдэл) -ээс бүрддэг. Дөрөвдөгч бүтэцтэй олон уураг эзэлдэг завсрын байрлалмолекулууд ба эсийн органеллуудын хооронд - жишээлбэл, эсийн араг ясны микротубулууд нь уурагаас бүрддэг. тубулин, хоёр дэд нэгжээс бүрдэнэ. Димерүүдийн төгсгөлд бэхлэгдсэний үр дүнд хоолой уртасдаг.

Хэрэв ямар нэг шалтгааны улмаас уургийн орон зайн хэлбэр нь хэвийн хэмжээнээс хазайвал уураг нь үүргээ гүйцэтгэж чадахгүй

Цагаан будаа. 4.7. Уургийн молекулын бүтэц

Уургийн шинж чанар

1. Уургууд нь амфотер нэгдлүүд, үндсэн болон хослуулах хүчиллэг шинж чанар, амин хүчлийн радикалуудаар тодорхойлогддог. Хүчиллэг, үндсэн, төвийг сахисан уураг байдаг. Хандивлах, H + нэмэх чадварыг тодорхойлсон буфер шинж чанаруудуураг, хамгийн хүчирхэг буферийн нэг нь цусны улаан эс дэх гемоглобин бөгөөд цусны рН-ийг тогтмол түвшинд байлгадаг.
2. Хэрэм байдаг уусдаг, Байна уусдаггүймеханик функцийг гүйцэтгэдэг уураг (фиброин, кератин, коллаген).
3. Химийн хувьд уураг байдаг идэвхтэй(ферментүүд), химийн аргаар хооллодог идэвхгүй.
4. Идэх тогтвортойхүрээлэн буй орчны янз бүрийн нөхцөл байдлын нөлөөнд маш их тогтворгүй. Гадны хүчин зүйлүүд (температурын өөрчлөлт, хүрээлэн буй орчны давсны найрлага, рН, цацраг) нь уургийн молекулын бүтцийн зохион байгуулалтыг зөрчихөд хүргэдэг.
5. Өгөгдсөн уургийн молекулд хамаарах гурван хэмжээст хэлбэрийг алдах үйл явцыг гэнэ денатураци. Денатурацийн шалтгаан нь тодорхой уургийн бүтцийг тогтворжуулах холбоог таслах явдал юм. Үүний зэрэгцээ денатураци нь полипептидийн гинжин хэлхээний эвдрэлийг дагуулдаггүй. .
6. Денатураци нь дараахь байж болно. буцаах боломжтой, денатурацийн дараа уургийн бүтцийг сэргээх үйл явц гэж нэрлэдэг нөхөн сэргээх.Хэрэв уургийн орон зайн тохиргоог сэргээх боломжгүй бол денатураци гэж нэрлэдэг эргэлт буцалтгүй.
7. Сүйрэл анхдагч бүтэцуургийн молекул гэж нэрлэдэг доройтол.

Цагаан будаа. 4.8. Уургийн денатураци ба нөхөн төлжилт

Уургийн үүрэг

Уургууд нь эсэд янз бүрийн үүрэг гүйцэтгэдэг.

Гуравдагч бүтцийн зохион байгуулалттай уураг нь функциональ үйл ажиллагаатай байдаг боловч ихэнх тохиолдолд зөвхөн гуравдагч байгууллагын уургууд дөрөвдөгч бүтэц рүү шилжих нь тодорхой функцийг хангадаг.

Ферментийн үйл ажиллагаа

Бүгд биологийн урвалтусгай биологийн катализаторууд - ферментүүдийн оролцоотойгоор эсэд явагддаг бөгөөд аливаа фермент нь уураг бөгөөд ферментүүд нь бүх эсийн органеллд байрладаг бөгөөд зөвхөн үйл явцыг чиглүүлдэггүй. янз бүрийн урвал, гэхдээ бас тэдгээрийг хэдэн арван, хэдэн зуун мянган удаа хурдасгана. Фермент бүр нь нарийн тодорхой байдаг.

Тиймээс цардуулын задрал, элсэн чихэр (глюкоз) болж хувирах нь фермент амилаза, нишингийн элсэн чихэр нь зөвхөн инвертаза ферментээр задардаг.

Олон тооны ферментийг анагаах ухаан, хүнсний (жигнэмэг, шар айраг исгэх гэх мэт) үйлдвэрүүдэд эртнээс хэрэглэж ирсэн.

Ферментүүд нь өвөрмөц байдаг - тэд нэг төрлийн урвалыг хурдасгаж чаддаг - тодорхой субстратын молекул идэвхтэй төв рүү ордог.

Бараг бүх ферментүүд уураг байдаг (байдаг рибозимууд, тодорхой урвалыг хурдасгадаг РНХ), физиологийн хувьд тэдний үйл ажиллагаа хамгийн өндөр байдаг хэвийн нөхцөл: ихэнх ферментүүд зөвхөн үед л хамгийн идэвхтэй ажилладаг тодорхой температур, рН, хурд нь фермент ба субстратын концентрацаас хамаарна.

Температур тодорхой утгад (дунджаар 50 ° C хүртэл) нэмэгдэхэд катализаторын идэвхжил нэмэгддэг (10 ° C тутамд урвалын хурд ойролцоогоор 2 дахин нэмэгддэг).

Бүтцийн функц

Уургууд нь эс ба органеллуудыг хүрээлж, нэвчдэг бүх мембраны нэг хэсэг юм.

Уураг нь ДНХ-тэй нийлснээр хромосомын биеийг, РНХ-тэй нийлснээр рибосомын биеийг бүрдүүлдэг.

Бага молекул жинтэй уургийн уусмалууд нь эсийн шингэн фракцуудын нэг хэсэг юм.

Зохицуулах функц

Зарим уураг нь гормон юм - бодисын солилцооны үйл явцыг зохицуулахад оролцдог янз бүрийн булчирхайгаар цусанд ялгардаг биологийн идэвхт бодисууд.

Гормонууд инсулин ба глюкагонцусан дахь нүүрс усны хэмжээг зохицуулдаг.

Тээврийн функц

Энэ нь хүчилтөрөгч дамжуулахтай холбоотой уураг, түүнчлэн амьтан, хүний ​​​​бие дэх гормонууд (үүнийг цусан дахь гемоглобины уураг гүйцэтгэдэг).

Мотор функц

Бүх төрлийн эсийн хөдөлгүүрийн урвалыг тусгай агшилтын уургууд актин ба миозин гүйцэтгэдэг бөгөөд эдгээр нь булчингийн агшилт, эгэл биет дэх туг, цилиагийн хөдөлгөөн, эсийн хуваагдал дахь хромосомын хөдөлгөөн, ургамлын хөдөлгөөнийг тодорхойлдог.

Хамгаалалтын функц

Олон уураг нь бие махбодийг хортой нөлөөллөөс хамгаалдаг хамгаалалтын бүрхүүл үүсгэдэг, жишээлбэл, эвэрт формаци - үс, хумс, туурай, эвэр. Энэ бол механик хамгаалалт юм. Бие махбодид гадны уураг (эсрэгтөрөгч) орж ирсний хариуд цусны эсүүд уургийн бодис (эсрэгбие) үүсгэдэг бөгөөд тэдгээрийг саармагжуулж, биеийг хортой нөлөөллөөс хамгаалдаг. Энэ бол дархлаа судлалын хамгаалалт юм.

Эрчим хүчний функц

Уураг нь эрчим хүчний эх үүсвэр болж чаддаг. Эцсийн задралын бүтээгдэхүүн болох нүүрстөрөгчийн давхар исэл, ус, азот агуулсан бодис болгон задалж, эсийн доторх амьдралын олон үйл явцад шаардлагатай энергийг 17.6 кЖ ялгаруулдаг.

Хүлээн авагчийн үйл ажиллагаа

Рецепторын уургууд нь мембранд баригдсан уургийн молекулууд бөгөөд тодорхой химийн бодис нэмсэний хариуд бүтцээ өөрчилж чаддаг.

Хадгалах функц

Энэ үүргийг ургийн хоол тэжээлийн эх үүсвэр болох нөөц уураг, жишээлбэл, өндөгний уураг (зууван уураг) гүйцэтгэдэг. Сүүний гол уураг (казеин) нь мөн үндсэн хоол тэжээлийн үүрэгтэй.

Бусад хэд хэдэн уураг нь бие махбодид амин хүчлийн эх үүсвэр болгон ашигладаг бөгөөд энэ нь эргээд биологийн урьдал бодис болдог. идэвхтэй бодисуудбодисын солилцооны үйл явцыг зохицуулах.

Хорт үйл ажиллагаа

Хорт бодис, хорт бодис байгалийн гарал үүсэл. Хорт бодисыг ихэвчлэн гэж ангилдаг өндөр молекул жинтэй нэгдлүүд(уураг, полипептид гэх мэт), бие махбодид ороход эсрэгбие үүсдэг.

Үйл ажиллагааны зорилтын дагуу хорт бодисыг дараахь бүлэгт хуваана.

Гематик хор нь цусанд нөлөөлдөг хор юм.

Нейротоксин нь мэдрэлийн систем, тархинд нөлөөлдөг хор юм.

Миоксик хор нь булчинг гэмтээдэг хор юм.

Гемотоксин нь цусны судсыг гэмтээж, цус алдалт үүсгэдэг хорт бодис юм.

Гемолитик токсинууд нь цусны улаан эсийг гэмтээдэг хорт бодис юм.

Нефротоксин нь бөөрийг гэмтээдэг хорт бодис юм.

Кардиотоксин нь зүрхийг гэмтээдэг хорт бодис юм.

Некротоксин нь эд эсийг устгаж, үхэлд хүргэдэг хорт бодис юм (үхжил).

Хорт бодисууд, фаллотоксин ба амотоксин нь янз бүрийн зүйлээс олддог: өтгөний өтгөн, өмхий ялаа, хаврын ялаа.

Нүүрс ус

Нүүрс ус, эсвэл сахаридууд, - нүүрстөрөгч, хүчилтөрөгч, устөрөгч зэрэг органик бодисууд. Нүүрс ус нь амьтны эсийн хуурай бодисын массын 1% орчим, элэг, булчингийн эсэд 5% хүртэл хувийг эзэлдэг. Ургамлын эсүүд нь нүүрс усаар хамгийн баялаг (хуурай массын 90% хүртэл).

Химийн найрлаганүүрс ус нь ерөнхий томьёогоор тодорхойлогддог C m (H 2 O) n, энд m≥n. Нүүрс усны молекул дахь устөрөгчийн атомын тоо ихэвчлэн хоёр дахин нэмэгддэг илүү атомуудхүчилтөрөгч (өөрөөр хэлбэл усны молекул шиг). Тиймээс нэр нь - нүүрс ус.

Тэд ургамлын эсэд амьтны эсээс хамаагүй олон байдаг. Нүүрс ус нь зөвхөн нүүрстөрөгч, устөрөгч, хүчилтөрөгч агуулдаг.

Хамгийн энгийн нүүрс ус нь энгийн сахар (моносахарид) орно. Тэд таван (пентоз) эсвэл зургаан (гексос) нүүрстөрөгчийн атом, ижил тооны усны молекулыг агуулдаг.

Моносахаридын жишээ бол олон төрлийн ургамлын жимсэнд агуулагддаг глюкоз ба фруктоз юм. Ургамлаас гадна глюкоз нь цусанд байдаг.

Нарийн төвөгтэй нүүрс ус нь энгийн нүүрс усны хэд хэдэн молекулуудаас бүрддэг. Дисахарид нь хоёр моносахаридаас үүсдэг.

Жишээлбэл, ширээний сахар (сахароз) нь глюкозын молекул ба фруктозын молекулаас бүрдэнэ.

Чухал ач холбогдолтой илүү их тооЭнгийн нүүрс усны молекулууд үүнд багтдаг нарийн төвөгтэй нүүрс ус, цардуул, гликоген, эслэг (целлюлоз) гэх мэт.

Жишээлбэл, шилэн молекулд 300-3000 глюкозын молекул байдаг.

Нүүрс усны үүрэг

Эрчим хүчний функц

нүүрс усны үндсэн үүргүүдийн нэг. Нүүрс ус (глюкоз) нь амьтны биеийн энергийн гол эх үүсвэр юм. Өдөр тутмын эрчим хүчний хэрэглээний 67 хүртэлх хувийг (хамгийн багадаа 50%) хангана. 1 г нүүрс ус задрахад 17,6 кЖ, ус, нүүрстөрөгчийн давхар исэл ялгардаг.

Хадгалах функц

глюкозын эх үүсвэрийн үүрэг гүйцэтгэдэг ургамлын эсэд цардуул, амьтны эсэд гликоген хуримтлагдаж, шаардлагатай үед амархан ялгаруулдаг.

Дэмжлэг ба барилгын функц

Нүүрс ус нь эсийн мембран ба эсийн хананы нэг хэсэг юм (целлюлоз нь ургамлын эсийн хананы нэг хэсэг, үе мөчний бүрхүүл нь хитинээс үүсдэг, муреин нь бактерийн эсийн ханыг бүрдүүлдэг). Липид, уурагтай нийлж, гликолипид ба гликопротейн үүсгэдэг. Рибоз ба дезоксирибоз нь нуклеотидын мономеруудын нэг хэсэг юм.

Хүлээн авагчийн үйл ажиллагаа

Гликопротейн ба эсийн хананы гликолипидын олигосахаридын хэсгүүд нь гадаад орчноос ирж буй дохиог хүлээн авагчийн үүргийг гүйцэтгэдэг.

Хамгаалах функц

Төрөл бүрийн булчирхайгаас ялгардаг салиа нь нүүрс ус болон тэдгээрийн деривативуудаар баялаг (жишээлбэл, гликопротейн). Тэд улаан хоолой, гэдэс, ходоод, гуурсан хоолойг механик гэмтлээс хамгаалж, бактери, вирусыг бие махбодид оруулахаас сэргийлдэг.

Липидүүд

Липидүүд - бүлэг органик нэгдлүүд, нэг химийн шинж чанаргүй . Тэд бүгд усанд уусдаггүй, харин органик уусгагч (эфир, хлороформ, бензин) -д маш сайн уусдаг нь нийтлэг зүйл юм.

Энгийн ба нарийн төвөгтэй липидүүд байдаг.

Энгийн липидүүд нь өндөр өөхний хүчлүүд ба зарим спирт, ихэвчлэн глицерин зэрэг хоёр бүрэлдэхүүн хэсэгтэй бодис юм.

Нийлмэл липидүүд нь олон бүрэлдэхүүн хэсэгтэй молекулуудаас бүрддэг.

-аас энгийн липидүүдавч үзэх өөх тос, лав.

Өөх тосбайгальд өргөн тархсан. Өөх тос нь эфирөндөр тосны хүчил ба гурван атомт спирт - глицерин. Химийн хувьд энэ бүлгийн органик нэгдлүүдийг гурвууланг нь ихэвчлэн триглицерид гэж нэрлэдэг гидроксил бүлгүүдглицерин нь өөх тосны хүчлүүдтэй холбогддог.

Молекулууд нь ижил төстэй бүтэцтэй триглицеридүүдээс 500 гаруй тосны хүчлүүд олддог.

Амин хүчлүүдийн нэгэн адил өөх тосны хүчлүүд нь бүх хүчлүүдийн хувьд ижил бүлэгтэй байдаг - гидрофил карбоксил бүлэг (–COOH) ба гидрофобик радикалууд нь тэдгээрийг бие биенээсээ ялгадаг. Тийм ч учраас ерөнхий томъёотосны хүчил нь R-COOH хэлбэртэй байдаг. Радикал нь нүүрсустөрөгчийн сүүл бөгөөд өөр өөр өөх тосны хүчлүүдээс -CH 2 бүлгийн тоогоор ялгаатай байдаг.

Ихэнхөөх тосны хүчлүүд нь "сүүл" -д 14-22 (ихэнхдээ 16 эсвэл 18) хүртэл тооны нүүрстөрөгчийн атом агуулдаг. Үүнээс гадна нүүрсустөрөгчийн сүүл нь агуулж болно өөр өөр тоо хэмжээдавхар бонд. Нүүрсустөрөгчийн сүүл хэсэгт давхар бонд байгаа эсэхээс хамааран тэдгээрийг ялгадаг ханасан тосны хүчилнүүрсустөрөгчийн сүүл хэсэгт давхар холбоогүй, ханаагүй тосны хүчлүүд агуулагддаггүй. давхар бонднүүрстөрөгчийн атомуудын хооронд (-CH=CH-). Хэрэв триглицеридэд ханасан тосны хүчлүүд давамгайлдаг бол өрөөний температурт хатуу (өөх тос), ханаагүй бол шингэн (тос) байдаг. Өөх тосны нягт нь усныхаас бага байдаг тул усанд хөвж, гадаргуу дээр байдаг.

Лав– энгийн липидийн бүлэг нь өндөр өөхний хүчил ба өндөр молекул жинтэй спиртийн эфир юм. Тэд амьтан, ургамлын хаант улсад хоёуланд нь олддог бөгөөд голчлон хамгаалалтын чиг үүргийг гүйцэтгэдэг.

Жишээлбэл, ургамалд навч, иш, жимсийг нимгэн давхаргаар бүрхэж, усаар норгох, бичил биетэн нэвтрэхээс хамгаалдаг. Жимсний хадгалах хугацаа нь лав бүрэх чанараас хамаарна. Зөгийн бал нь лааны дор хадгалагдаж, авгалдай үүсдэг.

Нарийн төвөгтэй липидүүдэдфосфолипид, гликолипид, липопротейн, стероидууд, стероид гормонууд, A, D, E, K витаминууд орно.

Фосфолипид– фосфорын хүчлийн үлдэгдэл агуулсан өндөр тосны хүчил бүхий олон атомт спиртийн эфир. Заримдаа нэмэлт бүлгүүд (азотын суурь, амин хүчил) үүнтэй холбоотой байж болно.

Дүрмээр бол фосфолипидын молекул нь хоёр өндөр тосны хүчлийн үлдэгдэл, нэг фосфорын хүчлийн үлдэгдэл агуулдаг. Фосфолипидууд нь амьд биетийн бүх эсэд байдаг бөгөөд эсийн мембраны фосфолипидын хоёр давхарга үүсэхэд оролцдог - фосфорын хүчлийн үлдэгдэл нь гидрофиль шинж чанартай бөгөөд үргэлж гаднах болон бусад хэсгүүдэд чиглэгддэг. дотоод гадаргуумембранууд ба гидрофобик сүүл нь мембран дотор бие бие рүүгээ чиглэнэ.

Гликолипид- Эдгээр нь липидийн нүүрс усны деривативууд юм. Тэдний молекулууд нь олон атомт спирт, өндөр өөх тосны хүчлүүдийн хамт нүүрс ус агуулдаг. Тэдгээр нь голчлон гаднах гадаргуу дээр байрладаг плазмын мембран, тэдгээрийн нүүрсустөрөгчийн бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь бусад эсийн гадаргуугийн нүүрсустөрөгчид багтдаг.

Липопротейн- уурагтай холбоотой липидийн молекулууд. Эдгээр нь мембранд маш олон байдаг, уураг нь мембраныг шууд нэвтлэн, мембраны доор эсвэл дээр байрладаг бөгөөд липидийн давхар давхаргад янз бүрийн гүнд дүрж чаддаг.

Липоидууд- өөх тостой төстэй бодисууд. Үүнд: стероидууд(амьтны эдэд өргөн тархсан холестерол ба түүний деривативууд - бөөрний дээд булчирхайн бор гадаргын гормонууд - минералокортикоидууд, глюкокортикоидууд, эстрадиол ба тестостеронууд - эмэгтэй, эрэгтэй бэлгийн дааварууд). Липоидууд нь терпен (ургамлын үнэрээс хамаардаг эфирийн тос), гиббереллин (ургамлын өсөлтийн бодис), зарим пигмент (хлорофилл, билирубин), өөхөнд уусдаг витамин (A, D, E, K) орно.

Липидийн үйл ажиллагааг Хүснэгт 4.1-д үзүүлэв.

Хүснэгт 4.2.

Өөх тосны үйл ажиллагаа

Каталитик Өөх тосонд уусдаг витамин A, D, E, K нь ферментийн кофакторууд, өөрөөр хэлбэл эдгээр витаминууд өөрсдөө байдаггүй.катализаторын үйл ажиллагаа

, гэхдээ тэдгээргүйгээр ферментүүд үүргээ гүйцэтгэж чадахгүй.

Цагаан будаа. 9. Химийн бүтэцлипид ба нүүрс ус

Аденозин трифосфат (ATP) Аль нэг эсийн аль нэгийг нь гүйцэтгэдэг эсийн нэг хэсэг юмчухал функцууд

- эрчим хүч хадгалах төхөөрөмж. ATP молекулууд нь азотын суурь аденин, нүүрс усны рибоз, фосфорын хүчлийн гурван молекулаас бүрдэнэ.

Тогтворгүй

химийн холбоо

, ATP дахь фосфорын хүчлийн молекулуудыг холбогч нь эрчим хүчээр маш их баялаг (макроэргик холбоо): эдгээр холбоо тасрах үед энерги ялгарч, амьд эсэд амин чухал үйл явц, органик бодисын нийлэгжилтийг дэмжихэд ашигладаг.

Цагаан будаа. 4.10. ATP молекулын бүтэц

4.4. Практик даалгавар

Өнөө үед үелэх системийн олон химийн элементүүдийг олж илрүүлж, цэвэр хэлбэрээр нь тусгаарласан бөгөөд тэдгээрийн тавны нэг нь амьд организм бүрт байдаг. Тэд тоосго шиг органик болон органик бус бодисын үндсэн бүрэлдэхүүн хэсэг юм.

Эсийн найрлагад ямар химийн элементүүд багтдаг, ямар бодисууд нь бие махбодид байгаа эсэхийг биологиоор нь дүгнэж болно - энэ бүгдийг бид өгүүллийн дараа авч үзэх болно. Химийн найрлагын тогтвортой байдал гэж юу вэ?Эсийн доторх тодорхой элементийн агууламжийн зуу, мянга орчим хувийг эзэлдэг боловч дээрх тоо хэдэн мянган хувиар өөрчлөгдөх нь биед ноцтой үр дагаварт хүргэж болзошгүй юм.

Хүний эсэд 118 химийн элемент байдгаас дор хаяж 24 нь байх ёстой. Амьд организмд байх боловч байгалийн амьгүй биетүүдийн нэг хэсэг байгаагүй бүрэлдэхүүн хэсгүүд байдаггүй. Энэ баримт нь экосистем дэх амьд ба амьгүй зүйлсийн хоорондын нягт холбоог баталж байна.

Эсийг бүрдүүлдэг янз бүрийн элементүүдийн үүрэг

Тэгэхээр ямар химийн элементүүд эсийг бүрдүүлдэг вэ? Тэдний бие махбодийн амьдралд гүйцэтгэх үүрэг нь илрэх давтамж, цитоплазм дахь концентрацаас шууд хамаардаг гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Гэсэн хэдий ч эс дэх элементүүдийн агууламж өөр өөр байдаг ч тэдгээрийн ач холбогдол нь адилхан өндөр байдаг. Тэдгээрийн аль нэгний дутагдал нь бие махбодид хортой нөлөө үзүүлж, бодисын солилцооны хамгийн чухал биохимийн урвалыг идэвхгүй болгодог.

Хүний эсийг ямар химийн элементүүдээс бүрдүүлдэгийг жагсаахдаа бид гурван үндсэн төрлийг дурдах хэрэгтэй бөгөөд бид цаашид авч үзэх болно.

Эсийн биогенийн үндсэн элементүүд

O, C, H, N элементүүдийг биоген гэж ангилдаг нь гайхмаар зүйл биш юм, учир нь тэдгээр нь бүх органик болон олон органик бус бодисыг үүсгэдэг. Бие махбодид шаардлагатай эдгээр бүрэлдэхүүн хэсгүүдгүйгээр уураг, өөх тос, нүүрс ус, нуклейн хүчлийг төсөөлөхийн аргагүй юм.

Эдгээр элементүүдийн үйл ажиллагаа нь тэдний биед агуулагдах өндөр агууламжийг тодорхойлдог. Тэд хамтдаа нийт хуурай биеийн жингийн 98%-ийг эзэлдэг. Эдгээр ферментийн идэвхжил өөр юугаар илэрч болох вэ?

1. Хүчилтөрөгч. Түүний эс дэх агууламж нь нийт хуурай массын 62 орчим хувийг эзэлдэг. Чиг үүрэг: органик болон органик бус бодисыг бий болгох, амьсгалын замын гинжин хэлхээнд оролцох;
2. Нүүрстөрөгч. Түүний агууламж 20% хүрдэг. Үндсэн функц: бүгдэд багтсан;
3. Устөрөгч. Түүний концентраци нь 10% -ийн утгыг авдаг. Энэ элемент нь органик бодис, усны бүрэлдэхүүн хэсэг болохоос гадна эрчим хүчний хувиралд оролцдог;
4. Азот. Хэмжээ нь 3-5% -иас хэтрэхгүй байна. Үүний гол үүрэг нь амин хүчил, нуклейн хүчил, ATP, олон витамин, гемоглобин, гемоцианин, хлорофилл үүсэх явдал юм.

Эдгээр нь эсийг бүрдүүлдэг химийн элементүүд бөгөөд хэвийн амьдралд шаардлагатай ихэнх бодисыг бүрдүүлдэг.

Макронутриентийн ач холбогдол

Макро шим тэжээлүүд нь эсэд ямар химийн элементүүд агуулагддагийг танд хэлэх болно. Биологийн хичээлээс үзэхэд үндсэн зүйлээс гадна хуурай массын 2% нь үечилсэн системийн бусад бүрэлдэхүүн хэсгүүдээс бүрддэг. Мөн макро элементүүдэд агууламж нь 0.01% -иас багагүй байдаг. Тэдний үндсэн чиг үүргийг хүснэгт хэлбэрээр үзүүлэв.

Дээрхээс харахад аль химийн элементүүд нь эсийн нэг хэсэг бөгөөд макро элементүүдэд хамаарахыг тодорхойлоход хэцүү биш гэж найдаж байна.

Микроэлементүүд

Мөн эсийн бүрэлдэхүүн хэсгүүд байдаг бөгөөд тэдгээргүйгээр бие нь хэвийн ажиллах боломжгүй боловч тэдгээрийн агууламж үргэлж 0.01% -иас бага байдаг. Аль химийн элементүүд нь эсийн нэг хэсэг бөгөөд микроэлементүүдийн бүлэгт хамаарахыг тодорхойлъё.

Органик болон органик бус бодисууд

Эдгээрээс гадна эсийн найрлагад өөр ямар химийн элементүүд багтдаг вэ? Бие махбод дахь ихэнх бодисын бүтцийг судалснаар хариултыг олж болно. Тэдгээрийн дотроос органик болон органик бус гарал үүслийн молекулуудыг ялгаж үздэг бөгөөд эдгээр бүлэг бүр нь тогтмол элементийн багцыг агуулдаг.

Органик бодисын үндсэн ангилал нь уураг, нуклейн хүчил, өөх тос, нүүрс ус юм. Тэдгээр нь бүхэлдээ үндсэн зүйлээс бүтээгдсэн шим тэжээл: молекулын араг яс нь үргэлж нүүрстөрөгчөөс бүрддэг бөгөөд устөрөгч, хүчилтөрөгч, азот нь радикалуудын нэг хэсэг юм. Амьтанд зонхилох анги нь уураг, ургамлын хувьд полисахарид юм.

Органик бус бодисууд бол бүх зүйл юм эрдэс давсмөн мэдээж ус. Эсийн бүх органик бус бодисуудаас хамгийн их нь H 2 O бөгөөд үлдсэн бодисууд нь уусдаг.

Дээр дурдсан бүх зүйл нь ямар химийн элементүүд эсийн нэг хэсэг болохыг тодорхойлоход туслах бөгөөд тэдний бие дэх үүрэг нь таны хувьд нууц байхаа болино.

Амьд организм дахь химийн элементүүдийн биологийн үүрэг

1. Хүрээлэн буй орчин, хүний ​​биед агуулагдах макро болон микроэлементүүд

Хүний биед химийн элементүүдийн биологийн үүрэг маш олон янз байдаг.

Макроэлементүүдийн гол үүрэг нь эд эсийг бий болгож, тогтмол байлгах явдал юм осмосын даралт, ион ба хүчил-суурь найрлага.

Фермент, гормон, витамин, биологийн идэвхт бодисын нэг хэсэг болох микроэлементүүд нь бодисын солилцоо, нөхөн үржихүйн үйл явц, эд эсийн амьсгалах, хорт бодисыг саармагжуулах үйл явцад оролцдог. Микроэлементүүд нь гематопоэз, исэлдэлт - бууралт, цусны судас, эд эсийн нэвчилт зэрэгт идэвхтэй нөлөөлдөг. Макро ба микроэлементүүд - кальци, фосфор, фтор, иод, хөнгөн цагаан, цахиур нь яс, шүдний эд эс үүсэхийг тодорхойлдог.

Хүний бие дэх зарим элементийн агууламж нас ахих тусам өөрчлөгддөг гэсэн нотолгоо байдаг. Тиймээс нас ахих тусам бөөр дэх кадми, элгэнд молибдений агууламж нэмэгддэг. Цайрын хамгийн их агууламж нь бэлгийн бойжилтын үед ажиглагддаг бөгөөд дараа нь энэ нь буурч, хөгшрөлтийн үед хамгийн багадаа хүрдэг. Ванади, хром зэрэг бусад микроэлементүүдийн агууламж нас ахих тусам буурдаг.

Төрөл бүрийн микроэлементийн дутагдал эсвэл хэт их хуримтлалтай холбоотой олон өвчин илэрсэн. Фторын дутагдал нь шүд цоорох өвчин, иодын дутагдал нь эндемик бахлуур, молибдений илүүдэл нь эндемик тулай үүсгэдэг. Эдгээр төрлийн хэв маяг нь хүний ​​​​бие махбодид шим тэжээлийн оновчтой концентраци - химийн гомеостазын тэнцвэрийг хадгалж байдагтай холбоотой юм. Элементийн дутагдал эсвэл илүүдэл зэргээс болж энэ тэнцвэрт байдал алдагдах нь янз бүрийн өвчинд хүргэдэг.

Нүүрс ус, өөх тос, уураг, нуклейн хүчлийг бүрдүүлдэг нүүрстөрөгч, устөрөгч, азот, хүчилтөрөгч, хүхэр, фосфор зэрэг зургаан үндсэн макроэлементээс гадна "органик бус" макроэлементүүд - кальци, хлор, магни, кали, натри - ба ул мөр элементүүд - зэс, фтор, иод, төмөр, молибден, цайр, мөн магадгүй (амьтанд батлагдсан), селен, хүнцэл, хром, никель, цахиур, цагаан тугалга, ванади.

Хоол хүнсэнд төмөр, зэс, фтор, цайр, иод, кальци, фосфор, магни болон бусад элементүүдийн дутагдал нь хүний ​​эрүүл мэндэд ноцтой үр дагаварт хүргэдэг.

Гэсэн хэдий ч химийн гомеостаз алдагддаг тул шим тэжээлийн дутагдал төдийгүй илүүдэл нь биед хор хөнөөл учруулдаг гэдгийг санах нь зүйтэй. Жишээлбэл, илүүдэл марганецыг хоол хүнсээр хэрэглэхэд цусны сийвэн дэх зэсийн түвшин нэмэгдэж (Mn ба Cu-ийн синергетик), бөөрөнд энэ нь буурдаг (антагонизм). Хүнсний бүтээгдэхүүн дэх молибдений агууламж нэмэгдэх нь элэг дэх зэсийн хэмжээг ихэсгэхэд хүргэдэг. Хоол хүнс дэх цайрын илүүдэл нь төмөр агуулсан ферментийн үйл ажиллагааг дарангуйлдаг (Zn ба Fe-ийн антагонизм).

Бага хэмжээгээр амин чухал ач холбогдолтой эрдсийн бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь өндөр концентрацитай үед хортой болдог.

Хэд хэдэн элементүүд (мөнгө, мөнгөн ус, хар тугалга, кадми гэх мэт) нь хортой гэж тооцогддог, учир нь тэдгээр нь бие махбодид бага хэмжээгээр орох нь ноцтой эмгэгийн үзэгдэлд хүргэдэг. Химийн механизмЗарим ул мөр элементийн хортой нөлөөг доор авч үзэх болно.

Биоген элементүүдийг хөдөө аж ахуйд өргөн ашигладаг. Бор, зэс, марганец, цайр, кобальт, молибден зэрэг микроэлементүүдийг хөрсөнд бага хэмжээгээр нэмэх нь олон тарианы ургацыг эрс нэмэгдүүлдэг. Микроэлементүүд нь ургамлын ферментийн идэвхийг нэмэгдүүлснээр уураг, витамин, нуклейн хүчил, элсэн чихэр, цардуулын нийлэгжилтийг дэмждэг. Зарим химийн элементүүд нь фотосинтезд эерэгээр нөлөөлж, ургамлын өсөлт хөгжилт, үр боловсрох явцыг хурдасгадаг. Малын тэжээлд бичил элементүүдийг нэмж, ашиг шимийг нь нэмэгдүүлдэг.

Өргөн хэрэглэгддэг янз бүрийн элементүүдболон тэдгээрийн нэгдлүүдийг эм болгон .

Тиймээс химийн элементүүдийн биологийн үүргийг судлах, эдгээр элементүүд болон бусад биологийн идэвхт бодисууд - фермент, гормон, витаминуудын солилцооны хамаарлыг тодруулах нь шинэ бодисыг бий болгоход хувь нэмэр оруулдаг. эмэмчилгээний болон урьдчилан сэргийлэх зорилгоор оновчтой тунгийн горимыг боловсруулах.

Элементүүдийн шинж чанар, ялангуяа тэдгээрийн биологийн үүргийг судлах үндэс нь D.I-ийн үечилсэн хууль юм. Менделеев. Физик-химийн шинж чанар, улмаар тэдгээрийн физиологи, эмгэгийн үүрэг нь эдгээр элементүүдийн Д.И. Менделеев.

Дүрмээр бол атомын цөмийн цэнэг нэмэгдэх тусам тухайн бүлгийн элементүүдийн хоруу чанар нэмэгдэж, биед агуулагдах агууламж буурдаг. Агуулга буурсан нь мэдээжийн хэрэг олон элемент нь том атомын улмаас урт хугацаатай байдаг ионы радиус, өндөр үндсэн цэнэг, нарийн төвөгтэй байдал электрон тохиргоо, бага уусдаг нэгдлүүд нь амьд организмд муу шингэдэг. Бие дэхь мэдэгдэхүйц тоо хэмжээхөнгөн элементүүдийг агуулдаг.

Макроэлементүүдэд эхний (устөрөгч), гурав дахь (натри, магни) ба дөрөв дэх (кали, кальци) s-элементүүд, мөн хоёр дахь (нүүрстөрөгч, азот, хүчилтөрөгч) болон гурав дахь (фосфор, хүхэр, р) элементүүд орно. хлор) үе. Тэд бүгд амин чухал юм. Эхний гурван үеийн үлдсэн s- ба p-элементүүдийн ихэнх нь (Li, B, Al, F) физиологийн идэвхтэй, s- ба p-элементүүд юм. урт хугацаа(n>4) орлуулшгүй үйлдэл хийх нь ховор. Үл хамаарах зүйл бол s-элементүүд - кали, кальци, иод юм. Дөрөв ба тав дахь үеийн зарим s- ба p-элементүүд - стронций, хүнцэл, селен, бром - физиологийн идэвхтэй гэж ангилдаг.

D-элементүүдийн дунд 4-р үеийн элементүүд голчлон чухал байдаг: манган, төмөр, цайр, зэс, кобальт. Саяхан энэ үеийн бусад зарим d-элементүүдийн физиологийн үүрэг нь маргаангүй болох нь тогтоогдсон: титан, хром, ванади.

d-Тав, зургаа дахь үеийн элементүүд, молибденээс бусад нь тодорхой эерэг физиологийн идэвхжил үзүүлдэггүй. Молибден нь хэд хэдэн исэлдүүлэх ферментийн нэг хэсэг (жишээлбэл, ксантины исэл, альдегидийн оксидаз) бөгөөд биохимийн процесст чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.

2. Хүнд металлын амьд организмд үзүүлэх хордлогын ерөнхий асуудал

Нөхцөл байдлын үнэлгээтэй холбоотой асуудлуудын цогц судалгаа байгалийн орчинэкологийн тогтолцооны өөрчлөлтийн байгалийн болон антропоген хүчин зүйлсийн хооронд тодорхой хил хязгаарыг тогтооход маш хэцүү болохыг харуулж байна. Сүүлийн хэдэн арван жилбиднийг үүнд итгүүлсэн. Хүний байгальд үзүүлэх нөлөөлөл нь түүнд шууд, амархан танигдахуйц хохирол учруулаад зогсохгүй хүрээлэн буй орчныг өөрчлөх, устгах олон шинэ, ихэвчлэн далд үйл явцыг бий болгодог. Биосфер дахь байгалийн ба антропоген үйл явц нь нарийн төвөгтэй харилцаа, харилцан хамааралтай байдаг. За, явцгаая химийн хувиргалт, хорт бодис үүсэхэд хүргэдэг, уур амьсгал, нөхцөл байдал нөлөөлдөг хөрсний бүрхэвч, ус, агаар, цацраг идэвхт байдлын түвшин гэх мэт. Өнөөгийн нөхцөлд экосистемийн химийн бохирдлын үйл явцыг судлахдаа байгалийн хүчин зүйл, химийн зарим элемент, нэгдлүүдийн агууламжийн түвшингээс шалтгаалан байгалийн шинж чанарыг олж тогтоох асуудал гарч ирж байна. Энэ асуудлыг шийдэх нь зөвхөн урт хугацааны туршид л боломжтой юм системчилсэн ажиглалтбиосферийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн төлөв байдал, тэдгээрийн доторх янз бүрийн бодисын агууламж, өөрөөр хэлбэл хүрээлэн буй орчны мониторингийн үндсэн дээр.

Бохирдол орчинХүнд металлууд нь хэт хордуулагчийн байгаль орчны шинжилгээний хяналттай шууд холбоотой, учир нь тэдгээрийн ихэнх нь бага хэмжээгээр ч өндөр хоруу чанартай бөгөөд амьд организмд төвлөрөх чадвартай байдаг.

Хүнд металлаар хүрээлэн буй орчныг бохирдуулах гол эх үүсвэрийг байгалийн (байгалийн) ба хиймэл (антропоген) гэж хувааж болно. Байгалийн галт уулын дэлбэрэлтүүд орно шороон шуурга, ой, хээрийн түймэр, далайн давс, салхи, ургамлаар ургасан гэх мэт.Байгалийн бохирдлын эх үүсвэрүүд нь системчилсэн, нэг төрлийн эсвэл богино хугацаанд аяндаа үүсдэг ба дүрмээр бол ерөнхий түвшинбохирдол. Гол ба хамгийн их аюултай эх сурвалжуудХүнд металлаар байгаль орчны бохирдол нь хүний ​​үйл ажиллагаа юм.

Биосфер дахь металлын хими, тэдгээрийн биохимийн мөчлөгийг судлах явцад тэдгээрийн физиологид гүйцэтгэдэг давхар үүрэг нь тодорхойлогддог: нэг талаас ихэнх металлууд амьдралын хэвийн үйл явцад зайлшгүй шаардлагатай байдаг; нөгөө талаас, өндөр концентрацитай үед тэдгээр нь өндөр хоруу чанарыг харуулдаг, өөрөөр хэлбэл тэд байдаг хортой нөлөөамьд организмын төлөв байдал, үйл ажиллагааны талаар. Элементүүдийн шаардлагатай болон хортой концентрацийн хоорондох хил хязгаар нь маш тодорхой бус бөгөөд энэ нь байгаль орчинд үзүүлэх нөлөөллийг найдвартай үнэлэхэд хэцүү болгодог. Зарим металлын жинхэнэ аюултай болох хэмжээ нь зөвхөн экосистемийг бохирдуулах зэргээс шалтгаална. химийн шинж чанарТэдний биохимийн мөчлөг. Хүснэгтэнд 1-д металлын молийн хоруу чанарын цувралыг харуулав янз бүрийн төрөламьд организмууд.

Хүснэгт 1. Металлын молийн хордлогын төлөөллийн дараалал

Организмууд Хордлогын цуврал замагНg>Сu>Сd>Fe>Сr>Zn>Со>Мn FungiАg>Нg>Сu>Сd>Сr>Ni>Рb>Со>Zn>FeЦэцэгт ургамалHg>Рb>Сu>Сd>Сr>Ni>ZnAnnelidsHg >Сu >Zn > Pb> CdFishAg>Hg>Cu>Pb>Cd>Al>Zn>Ni>Cr>Co >Mn>>SrMammalsAg, Hg, Cd> Cu, Pb, Sn, Be>> Mn, Zn, Ni , Fe , Сr >> Sr >Сs, Li, Al

Организмын төрөл бүрийн хувьд хүснэгтийн эгнээний зүүнээс баруун тийш металлын дараалал нь өсөлтийг илэрхийлдэг. молийн хэмжээхордлого үүсгэхэд шаардлагатай металл. Хамгийн бага молийн утга нь хамгийн их хоруу чанартай металлыг хэлнэ.

V.V. Ковальски амьдралын ач холбогдлоор нь химийн элементүүдийг гурван бүлэгт хуваасан.

Бие махбодид байнга агуулагддаг амин чухал (орлуушгүй) элементүүд (фермент, гормон, витаминуудын нэг хэсэг): H, O, Ca, N, K, P, Na, S, Mg, Cl, C, I, Mn, Cu, Co, Fe, Mo, V. Тэдний дутагдал нь хүн, амьтны хэвийн үйл ажиллагааг тасалдуулахад хүргэдэг.

Хүснэгт 2. Зарим металлоферментийн шинж чанар - биоорганик цогцолборууд

Металл фермент Төв атом Лигандын орчин Баяжуулах объект Ферментийн үйлчлэл Нүүрстөрөгчийн ангидраз Zn (II) Амин хүчлийн үлдэгдэл Цусны улаан эс Эргэгдэх чийгшлийг хурдасгадаг. нүүрстөрөгчийн давхар исэл: CO 2+H 2O↔H 2CO 3↔H ++НӨАТ 3Карбоский пептидаза Zn (II) Амин хүчлийн үлдэгдэл Нойр булчирхай, элэг, гэдэс Уургийн задралыг катализаж, пептидийн холбооны гидролизд оролцдог: R. 1CO-NH-R 2+H 2O↔R 1-COOH+R 2Н.Х. 2CatalaseFe (III)Амин хүчлийн үлдэгдэл, гистидин, тирозин Цус Устөрөгчийн хэт ислийн задралын урвалыг катализатор: 2H 2ТУХАЙ 2= 2H 2O + O 2ПероксидазаFe(III)уураг Эд, цус Субстратын исэлдэлт (RH 2) устөрөгчийн хэт исэл: RH 2+H 2О 2= R + 2H 2ОксиредуктазаCu(II)Амин хүчлийн үлдэгдэл Зүрх, элэг, бөөр молекулын хүчилтөрөгч: 2H 2R+O 2= 2R + 2H 2O Пируват карбоксилаза Mn (II) Эд эсийн уураг Элэг, бамбай булчирхай Гормоны нөлөөг сайжруулна. Пирувийн хүчилтэй карбоксилжих процессыг хурдасгана Альдегидийн оксидаза Mo (VI) Эдийн уураг Элэг Альдегидийн исэлдэлтэнд оролцоно Рибонуклеотид редуктаза Co (II) Эдийн уураг Элэг Рибонуклеины хүчлийн биосинтезд оролцоно.

• биед байнга агуулагддаг хольцын элементүүд: Ga, Sb, Sr, Br, F, B, Be, Li, Si, An, Cs, Al, Ba, Ge, As, Rb, Pb, Ra, Bi, Cd, Cr, Ni, Ti, Ag, Th, Hg, U, Se. Тэдний биологийн үүрэг сайн ойлгогдоогүй эсвэл тодорхойгүй байна.
• биед агуулагдах хольцын элементүүд Sc, Tl, In, La, Pr, Sm, W, Re, Tb гэх мэт. Тоо хэмжээ болон талаарх мэдээлэл биологийн үүрэгтодорхойгүй байна.
• Хүснэгтэнд Zn, Fe, Cu, Mn, Mo зэрэг амин чухал металлуудыг багтаасан олон тооны металлоферментийн шинж чанарыг харуулав.
• Амьд систем дэхь шинж чанараас хамааран металыг 5 төрөлд хувааж болно.
• - шаардлагатай элементүүд, тэдгээрийн дутагдал нь бие махбодид үйл ажиллагааны эмгэг үүсгэдэг;
• - өдөөгч бодис (биед шаардлагатай ба шаардлагагүй металлууд хоёулаа өдөөгч үүрэг гүйцэтгэдэг);
• Тодорхой концентрацитай үед хоргүй, биед ямар ч нөлөө үзүүлэхгүй идэвхгүй элементүүд (жишээлбэл, мэс заслын суулгац болгон ашигладаг идэвхгүй металлууд):
• анагаах ухаанд хэрэглэдэг эмчилгээний бодисууд;
• хортой элементүүд, өндөр концентраци нь эргэлт буцалтгүй үйл ажиллагааны эмгэг, бие махбодийн үхэлд хүргэдэг.
• Концентраци, холбоо барих хугацаа зэргээс хамааран метал нь заасан төрлүүдийн аль нэгэнд нөлөөлж болно.
• 1-р зурагт биеийн төлөв байдлын металлын ионуудын концентрацаас хамаарах диаграммыг үзүүлэв. Диаграм дахь хатуу муруй нь шаардлагатай элементийн концентрацийн утгууд хамгийн их хэмжээгээр дамжсаны дараа шууд эерэг хариу үйлдэл, оновчтой түвшин, эерэг нөлөө сөрөг рүү шилжихийг тодорхойлдог. Өндөр концентрацитай үед шаардлагатай металл нь хортой болдог.
• Цэгтэй муруй нь биед хортой, шаардлагатай эсвэл өдөөгч элементийн нөлөө үзүүлэхгүй металлын биологийн хариу урвалыг харуулдаг. Энэ муруй нь тодорхой хугацааны хоцрогдолтой тохиолддог бөгөөд энэ нь амьд организм бага хэмжээний хорт бодис (босго агууламж) -д "харшил өгөхгүй байх" чадварыг харуулдаг.
• Диаграмаас харахад чухал элементүүд илүүдэл хэмжээгээр хортой болдог. Амьтан ба хүний ​​бие нь гомеостаз гэж нэрлэгддэг физиологийн процессоор дамжуулан элементүүдийн концентрацийг оновчтой хэмжээнд байлгадаг. Бүх чухал металлын концентраци нь гомеостазын хатуу хяналтанд байдаг.

• Зураг 1 Металлын агууламжаас хамааран биологийн хариу урвал. ( Харилцан байр суурьнөхцөлт концентрацийн хуваарьтай харьцуулахад хоёр муруй)
• металлын хоруу чанар ионы хордлого
• Тусгай сонирхолхүний ​​бие дэх химийн элементүүдийн агуулгыг илэрхийлдэг. Хүний эрхтнүүд янз бүрийн химийн элементүүдийг янз бүрийн аргаар төвлөрүүлдэг, өөрөөр хэлбэл макро болон микроэлементүүд янз бүрийн эрхтэн, эд эсийн хооронд жигд бус тархдаг. Ихэнх микроэлементүүд (бие дэх агууламж нь 10-аас доошгүй байдаг -3-10-5%) нь элэг, яс болон булчингийн эд. Эдгээр даавуу нь олон металлын гол агуулах юм.
• Элементүүд нь тодорхой эрхтнүүдтэй холбоотой байдаг бөгөөд тэдгээрт өндөр концентрацитай байдаг. Цайр нь нойр булчирхайд, иод нь бамбай булчирхайд, ванади нь хөнгөн цагаан, хүнцлийн хамт үс, хумсанд, кадми, мөнгөн ус, молибден нь бөөрөнд, цагаан тугалга нь гэдэсний эдэд, стронци нь түрүү булчирхайд хуримтлагддаг гэдгийг мэддэг. , ясны эд, гипофиз булчирхай дахь манган гэх мэт. Бие махбодид микроэлементүүд хоёуланд нь байдаг холбогдсон төлөв, мөн чөлөөт ионы хэлбэрүүдтэй. Тархины эдэд агуулагдах хөнгөн цагаан, зэс, титан нь уурагтай нийлмэл, харин манган нь ион хэлбэртэй байдаг нь тогтоогдсон.
• Элементүүдийн илүүдэл концентрацийг биед шингээж авсны хариуд амьд организм нь хоргүйжүүлэх тодорхой механизмууд байдаг тул үүссэн хорт нөлөөг хязгаарлах эсвэл бүр арилгах боломжтой байдаг. Металлын ионуудтай холбоотой хоргүйжүүлэх тусгай механизмыг одоогоор хангалттай судлаагүй байна. Бие дэхь олон металлыг дараах аргаар хор хөнөөл багатай хэлбэрт шилжүүлж болно.
• гэдэсний замд уусдаггүй цогцолбор үүсэх;
• Металлыг цустай хамт бусад эдэд зөөвөрлөж, түүнийг хөдөлгөөнгүй болгох боломжтой (Pb+2 гэх мэт) ясанд);