Fra denne leksjonen vil du lære om rollen til mineralforbindelser av mikro- og makroelementer i livet til levende organismer. Du vil bli kjent med miljøets hydrogenindikator - pH, lære hvordan denne indikatoren er relatert til kroppens fysiologi, hvordan kroppen opprettholder en konstant pH i miljøet. Finn ut hvilken rolle uorganiske anioner og kationer har i metabolske prosesser, lær detaljer om funksjonene til Na-, K- og Ca-kationer i kroppen, samt hvilke andre metaller som er en del av kroppen vår og hvilke funksjoner de har.
Introduksjon
Tema: Grunnleggende om cytologi
Leksjon: Mineraler og deres rolle i cellelivet
1. Introduksjon. Mineraler i cellen
Mineraler utgjør fra 1 til 1,5 % av cellens våte vekt, og finnes i cellen i form av salter dislokert til ioner, eller i fast tilstand (fig. 1).
Ris. 1. Kjemisk sammensetning av celler i levende organismer
I cytoplasmaet til enhver celle er det krystallinske inneslutninger, som er representert av lett løselige kalsium- og fosforsalter; I tillegg til dem kan det være silisiumoksid og andre uorganiske forbindelser som deltar i dannelsen av bærende strukturer i cellen - når det gjelder mineralskjelettet til radiolarier - og kroppen, det vil si at de danner mineralsubstansen til bein. vev.
2. Uorganiske ioner: kationer og anioner
Uorganiske ioner er viktige for cellens levetid (fig. 2).
Ris. 2. Formler for hovedionene i cellen
Kationer- kalium, natrium, magnesium og kalsium.
Anioner- kloridanion, bikarbonatanion, hydrogenfosfatanion, dihydrogenfosfatanion, karbonatanion, fosfatanion og nitratanion.
La oss vurdere betydningen av ioner.
Ioner, plassert på motsatte sider av cellemembraner, danner det såkalte transmembranpotensialet. Mange ioner er ujevnt fordelt mellom cellen og miljøet. Dermed er konsentrasjonen av kaliumioner (K+) i cellen 20-30 ganger høyere enn i miljøet; og konsentrasjonen av natriumioner (Na+) er ti ganger lavere i cellen enn i miljøet.
Takket være eksistensen konsentrasjonsgradienter, utføres mange vitale prosesser, som sammentrekning av muskelfibre, eksitasjon av nerveceller og overføring av stoffer over membranen.
Kationer påvirker viskositeten og fluiditeten til cytoplasmaet. Kaliumioner reduserer viskositeten og øker fluiditeten, kalsiumioner (Ca2+) har motsatt effekt på cellens cytoplasma.
Anioner av svake syrer - bikarbonatanion (HCO3-), hydrogenfosfatanion (HPO42-) - er involvert i å opprettholde syre-basebalansen i cellen, dvs. pHmiljø. Ifølge deres reaksjon kan løsninger være sur, nøytral Og hoved-.
Surheten eller basiciteten til en løsning bestemmes av konsentrasjonen av hydrogenioner i den (fig. 3).
Ris. 3. Bestemmelse av surheten til en løsning ved hjelp av en universell indikator
Denne konsentrasjonen uttrykkes ved hjelp av pH-indikatoren, lengden på skalaen er fra 0 til 14. Nøytralt medium pH er ca. 7. Surt medium er mindre enn 7. Basisk medium er mer enn 7. Du kan raskt bestemme pH til mediet ved å bruke indikatorpapir eller strimler (se video) .
Vi dypper indikatorpapiret i løsningen, fjerner deretter stripen og sammenligner umiddelbart fargen på stripens indikatorsone med fargene på standard sammenligningsskalaen som er inkludert i settet, vurderer likheten til fargen og bestemmer pH verdi (se video).
3. pH i miljøet og ionenes rolle i vedlikeholdet
pH-verdien i cellen er omtrent 7.
En endring i pH i en eller annen retning har en skadelig effekt på cellen, siden de biokjemiske prosessene som foregår i cellen endres umiddelbart.
Konstansen til pH i cellen opprettholdes takket være bufferegenskaper dens innhold. En bufferløsning er en løsning som holder en konstant pH-verdi. Vanligvis består et buffersystem av en sterk og svak elektrolytt: et salt og en svak base eller svak syre som danner den.
Effekten av en bufferløsning er at den motstår endringer i pH i miljøet. En endring i pH i mediet kan oppstå som et resultat av å konsentrere løsningen eller fortynne den med vann, syre eller alkali. Når surheten, det vil si konsentrasjonen av hydrogenioner, øker, samhandler frie anioner, hvis kilde er salt, med protoner og fjerner dem fra løsningen. Når surheten avtar, øker tendensen til å frigjøre protoner. På denne måten holdes pH på et visst nivå, det vil si at konsentrasjonen av protoner holdes på et visst konstant nivå.
Noen organiske forbindelser, spesielt proteiner, har også bufferegenskaper.
Kationer av magnesium, kalsium, jern, sink, kobolt, mangan er en del av enzymer og vitaminer (se video).
Metallkationer er en del av hormoner.
Sink er en del av insulin. Insulin er et bukspyttkjertelhormon som regulerer blodsukkernivået.
Magnesium er en del av klorofyll.
Jern er en del av hemoglobin.
Med mangel på disse kationene blir de vitale prosessene i cellen forstyrret.
4. Metallioner som kofaktorer
Betydningen av natrium- og kaliumioner
Natrium- og kaliumioner er fordelt over hele kroppen, mens natriumioner hovedsakelig er inkludert i den intercellulære væsken, og kaliumioner finnes inne i cellene: 95 % av ionene kalium inneholdt inne i cellene og 95 % av ioner natrium oppbevart i intercellulære væsker(Fig. 4).
Assosiert med natriumioner osmotisk trykk væsker, vannretensjon i vev og transport, eller transportere stoffer som aminosyrer og sukker gjennom membranen.
Betydningen av kalsium i menneskekroppen
Kalsium er et av de mest tallrike grunnstoffene i menneskekroppen. Hovedtyngden av kalsium finnes i bein og tenner. Fraksjonen utenfor beinkalsium utgjør 1 % av den totale mengden kalsium i kroppen. Ekstraosøst kalsium påvirker blodpropp, samt nevromuskulær eksitabilitet og muskelfibersammentrekning.
Fosfatbuffersystem
Fosfatbuffersystemet spiller en rolle i å opprettholde syre-base-balansen i kroppen, i tillegg opprettholder det balansen i lumen av nyretubuli, samt intracellulær væske.
Fosfatbuffersystemet består av dihydrogenfosfat og hydrogenfosfat. Hydrogenfosfat binder seg, det vil si nøytraliserer protonet. Dihydrogenfosfat frigjør et proton og interagerer med alkaliske produkter som kommer inn i blodet.
Fosfatbuffersystemet er en del av blodbuffersystemet (fig. 5).
Blodbuffersystem
I menneskekroppen er det alltid visse betingelser for et skifte i den normale reaksjonen i vevsmiljøet, for eksempel blod, mot acidose (forsuring) eller alkalose (deoksidasjon - et skift i pH oppover).
Ulike produkter kommer inn i blodet, for eksempel melkesyre, fosforsyre, svovelsyre, dannet som et resultat av oksidasjon av organofosforforbindelser eller svovelholdige proteiner. I dette tilfellet kan blodreaksjonen skifte mot sure matvarer.
Når du spiser kjøttprodukter, kommer sure forbindelser inn i blodet. Når du spiser plantemat, kommer baser inn i blodet.
Imidlertid forblir pH i blodet på et visst konstant nivå.
Det er i blodet buffersystemer, som opprettholder pH på et visst nivå.
Blodbuffersystemer inkluderer:
Karbonatbuffersystem,
Fosfatbuffersystem,
Hemoglobinbuffersystem,
Plasmaproteinbuffersystem (fig. 6).
Samspillet mellom disse buffersystemene skaper en viss konstant pH i blodet.
Derfor har vi i dag sett på mineraler og deres rolle i cellens liv.
Hjemmelekser
Hvilke kjemikalier kalles mineraler? Hvilken betydning har mineraler for levende organismer? Hvilke stoffer består levende organismer hovedsakelig av? Hvilke kationer finnes i levende organismer? Hva er deres funksjoner? Hvilke anioner finnes i levende organismer? Hva er deres rolle? Hva er et buffersystem? Hvilke blodbuffersystemer kjenner du til? Hva er innholdet av mineraler i kroppen knyttet til?
1. Kjemisk sammensetning av levende organismer.
2. Wikipedia.
3. Biologi og medisin.
4. Utdanningssenter.
Bibliografi
1. Kamensky A. A., Kriksunov E. A., Pasechnik V. V. Generell biologi 10-11 klasse Bustard, 2005.
2. Biologi. Karakter 10. Generell biologi. Grunnnivå / P. V. Izhevsky, O. A. Kornilova, T. E. Loschilina og andre - 2. utgave, revidert. - Ventana-Graf, 2010. - 224 s.
3. Belyaev D.K. Biologi 10-11 klasse. Generell biologi. Et grunnleggende nivå av. - 11. utgave, stereotypi. - M.: Utdanning, 2012. - 304 s.
4. Agafonova I. B., Zakharova E. T., Sivoglazov V. I. Biologi 10-11 klasse. Generell biologi. Et grunnleggende nivå av. - 6. utgave, legg til. - Bustard, 2010. - 384 s.
Uorganiske ioner, eller mineraler, utfører følgende funksjoner i kroppen:
1. Bioelektrisk funksjon. Denne funksjonen er assosiert med forekomsten av en potensiell forskjell på cellemembraner. Ionekonsentrasjonsgradienten på begge sider av membranen skaper et potensial på ca. 60-80 mV i forskjellige celler. Den indre siden av cellemembranen er negativt ladet i forhold til den ytre. Jo høyere det elektriske potensialet til membranen er, desto høyere er proteininnholdet og dets ionisering (negativ ladning) inne i cellen og konsentrasjonen av kationer utenfor cellen (diffusjonen av Na + og K + -ioner gjennom membranen inn i cellen er vanskelig ). Denne funksjonen til uorganiske ioner brukes til å regulere funksjonene til spesielt eksitable celler (nerve, muskel) og til å lede nerveimpulser.
2. Osmotisk funksjon brukes til å regulere osmotisk trykk. En levende celle adlyder loven om isosmopolaritet: i alle miljøer i kroppen, mellom hvilke det er fri utveksling av vann, etableres det samme osmotiske trykket. Hvis antallet ioner i et bestemt medium øker, strømmer vann etter dem til en ny likevekt og et nytt nivå av osmotisk trykk er etablert.
3. Strukturell funksjon på grunn av de kompleksdannende egenskapene til metaller. Metallioner samhandler med anioniske grupper av proteiner, nukleinsyrer og andre makromolekyler og sikrer derved, sammen med andre faktorer, opprettholdelsen av visse konformasjoner av disse molekylene. Siden den biologiske aktiviteten til biopolymerer avhenger av deres konformasjoner, er normal implementering av funksjonene deres av proteiner, den uhindrede implementeringen av informasjon som finnes i nukleinsyrer, dannelsen av supramolekylære komplekser, dannelsen av subcellulære strukturer og andre prosesser utenkelig uten deltakelse av kationer og anioner.
4. Reguleringsfunksjon er at metallioner er enzymaktivatorer og regulerer dermed hastigheten på kjemiske transformasjoner i cellen. Dette er en direkte regulatorisk effekt av kationer. Indirekte er metallioner ofte nødvendige for virkningen av en annen regulator, for eksempel et hormon. La oss gi noen eksempler. Dannelsen av den aktive formen av insulin er umulig uten sinkioner. Den tertiære strukturen til RNA bestemmes i stor grad av ionestyrken til løsningen, og kationer som Cr 2+, Ni 2+, Fe 2+, Zn 2+, Mn 2+ og andre er direkte involvert i dannelsen av spiralformen. strukturen til nukleinsyrer. Konsentrasjonen av Mg 2+ -ioner påvirker dannelsen av en slik supramolekylær struktur som ribosomer.
5. Transportfunksjon manifesterer seg i deltakelsen av visse metaller (som en del av metalloproteiner) i overføringen av elektroner eller enkle molekyler. For eksempel er jern- og kobberkationer en del av cytokromer, som er bærere av elektroner i luftveiskjeden, og jern i hemoglobin binder oksygen og deltar i overføringen.
6. Energifunksjon assosiert med bruk av fosfatanioner i dannelsen av ATP og ADP (ATP er hovedbæreren av energi i levende organismer).
7. Mekanisk funksjon. For eksempel er Ca+2-kationet og fosfatanionet en del av hydroksylapatitten og kalsiumfosfatet i bein og bestemmer deres mekaniske styrke.
8. Syntetisk funksjon. Mange uorganiske ioner brukes i syntesen av komplekse molekyler. For eksempel er jodioner I¯ involvert i syntesen av jodtyroniner i skjoldbruskkjertelceller; anion (SO 4) 2- - i syntesen av ester-svovelforbindelser (under nøytralisering av skadelige organiske alkoholer og syrer i kroppen). Selen er viktig i mekanismen for beskyttelse mot de giftige effektene av peroksid. Det danner selenocystein, en analog av cystein, der selenatomer erstatter svovelatomer. Selenocystein er en komponent av enzymet glutationperoksidase, som katalyserer reduksjonen av hydrogenperoksid med glutation (tripeptid - γ-glutamyl-cysteinylglycin)
Det er viktig å merke seg at, innenfor visse grenser, er utskiftbarhet av noen ioner mulig. Hvis det er en mangel på et metallion, kan det erstattes av et annet metallion som er likt i fysisk-kjemiske egenskaper og ioneradius. For eksempel er natriumionet erstattet med et litiumion; kalsiumion - strontiumion; molybdenion - vanadium ion; jernion - kobolt ion; noen ganger magnesiumioner - manganioner.
På grunn av det faktum at mineraler aktiverer virkningen av enzymer, påvirker de alle aspekter av metabolismen. La oss vurdere hvordan metabolismen av nukleinsyrer, proteiner, karbohydrater og lipider avhenger av tilstedeværelsen av visse uorganiske ioner.
>>> mikroelementer
Mineraler spiller en ekstremt viktig rolle i livet til levende organismer. Sammen med organiske stoffer er mineraler en del av organer og vev, og deltar også i den metabolske prosessen.
Totalt bestemmes opptil 70 kjemiske elementer i menneskekroppen. Av disse er 43 grunnstoffer helt nødvendige for normal metabolisme.
Alle mineralstoffer, basert på deres kvantitative innhold i menneskekroppen, er vanligvis delt inn i flere undergrupper: makroelementer, mikroelementer og ultraelementer.
Makronæringsstoffer er en gruppe uorganiske kjemikalier som finnes i kroppen i betydelige mengder (fra flere titalls gram til flere kilo). Gruppen av makroelementer inkluderer natrium, kalium, kalsium, fosfor, etc.
Mikroelementer finnes i kroppen i mye mindre mengder (fra flere gram til tiendedeler av et gram eller mindre). Disse stoffene inkluderer: jern, mangan, kobber, sink, kobolt, molybden, silisium, fluor, jod, etc. En spesiell undergruppe av mikroelementer er ultramikroelementer, som finnes i kroppen i ekstremt små mengder (gull, uran, kvikksølv, etc.) .
Rollen til mineraler i kroppen
Mineralske (uorganiske) stoffer inkludert i kroppens struktur utfører mange viktige funksjoner. Mange makro- og mikroelementer er kofaktorer for enzymer og vitaminer. Dette betyr at uten mineralmolekyler er vitaminer og enzymer inaktive og kan ikke katalysere biokjemiske reaksjoner (hovedrollen til enzymer og vitaminer). Aktivering av enzymer skjer ved tilsetning av atomer av uorganiske (mineralske) stoffer til deres molekyler, mens det festede atomet til en uorganisk substans blir det aktive senteret i hele det enzymatiske komplekset. For eksempel er jern fra hemoglobinmolekylet i stand til å binde oksygen for å overføre det til vev mange fordøyelsesenzymer (pepsin, trypsin) krever tilsetning av et sinkatom for aktivering, etc.
Mange mineraler er essensielle strukturelle elementer i kroppen - kalsium og fosfor utgjør hoveddelen av mineralstoffet i bein og tenner, natrium og klor er de viktigste ionene i plasma, og kalium finnes i store mengder inne i levende celler.
Hele settet med makro- og mikroelementer sikrer prosessene for vekst og utvikling av kroppen. Mineraler spiller en viktig rolle i å regulere immunprosesser, opprettholde integriteten til cellemembraner og sikre vevsånding.
Å opprettholde konstansen til det indre miljøet (homeostase) i kroppen innebærer først og fremst å opprettholde det kvalitative og kvantitative innholdet av mineraler i vev og organer på fysiologisk nivå. Selv små avvik fra normen kan føre til de mest alvorlige konsekvensene for helsen til kroppen.
Kilder til mineraler
Hovedkilden til mineraler for mennesker er inntatt vann og mat. Noen mineralelementer er allestedsnærværende, mens andre finnes sjeldnere og i mindre mengder. I dag, gitt den forstyrrede økologien, kan den beste kilden være kosttilskudd (kosttilsetningsstoffer) og renset mineralisert vann.
Ulike matvarer inneholder ulike mengder mineraler. For eksempel inneholder kumelk og meieriprodukter mer enn 20 forskjellige mineraler, hvorav de viktigste er jern, mangan, fluor, sink og jod. Kjøtt og kjøttprodukter inneholder mikroelementer som sølv, titan, kobber, sink og sjømatprodukter - jod, fluor, nikkel.
Som nevnt ovenfor er konstansen i det indre miljøet (innholdet av ulike stoffer i kroppen) av stor betydning for kroppens normale funksjon. Til tross for den utbredte forekomsten av mineraler i naturen, er lidelser i kroppen assosiert med deres mangel (eller, mindre vanlig, med overskudd) ganske vanlig. Sykdommer forårsaket av mangel på mineraler forekommer oftest i visse områder av kloden, hvor den naturlige konsentrasjonen av et bestemt mikroelement på grunn av geologiske trekk er lavere enn i andre områder. De såkalte endemiske sonene med jodmangel er velkjente, der en slik sykdom som struma ofte oppstår - en konsekvens av jodmangel.
Men mye oftere oppstår en mangel på mineraler i kroppen på grunn av feil (ubalansert) ernæring, så vel som i visse perioder av livet og under visse fysiologiske og patologiske tilstander, når behovet for mineraler øker (vekstperiode hos barn, graviditet, amming, ulike akutte og kroniske sykdommer, overgangsalder, etc.).
Korte karakteristikker av de viktigste mineralene
Natrium- er det vanligste ionet i plasma - den flytende delen av blodet. Dette elementet står for hovedandelen i dannelsen av plasmaosmotisk trykk. Å opprettholde normalt osmotisk trykk og sirkulerende blodvolum er en vital prosess som realiseres hovedsakelig gjennom regulering av absorpsjon eller sekresjon (utskillelse) av natrium på nyrenivå. Når volumet av sirkulerende blod reduseres (for eksempel på grunn av dehydrering eller etter blodtap), startes en kompleks prosess på nyrenivået, hvis formål er å bevare og akkumulere natriumioner i kroppen. Parallelt med natriumioner beholdes vann i kroppen (metallioner tiltrekker seg vannmolekyler), som et resultat av at volumet av sirkulerende blod gjenopprettes. Natrium er også involvert i den elektriske aktiviteten til nerve- og muskelvev. På grunn av forskjellen i natriumkonsentrasjon mellom blodet og det intracellulære miljøet, kan levende celler generere elektrisk strøm som ligger til grunn for aktiviteten til nervesystemet, muskler og andre organer. Natriummangel er svært sjelden. Det oppstår vanligvis når det er alvorlig dehydrering eller stort blodtap. Overfloden av natrium i naturen (bordsalt består av natrium og klor) gjør det mulig å raskt fylle opp kroppens reserver av dette elementet. For noen sykdommer (for eksempel hypertensjon) anbefales det å redusere saltinntaket (og derfor natrium) for å redusere sirkulerende blodvolum og senke blodtrykket litt.
Kalium- er hovedionet i det intracellulære miljøet. Konsentrasjonen i blodet er mange ganger mindre enn i cellene. Dette faktum er svært viktig for normal funksjon av kroppsceller. Som natrium er kalium involvert i reguleringen av den elektriske aktiviteten til organer og vev. Konsentrasjonen av kalium i blodet og inne i cellene opprettholdes med stor presisjon. Selv små endringer i konsentrasjonen av dette elementet i blodet kan forårsake alvorlige forstyrrelser i funksjonen til indre organer (for eksempel hjertet). Sammenlignet med natrium er kalium mindre rikelig i naturen, men forekommer i tilstrekkelige mengder. Hovedkilden til kalium for mennesker er friske grønnsaker og frukt.
Kalsium. Den totale massen av kalsium i den voksne menneskekroppen er omtrent 4 kilo. Dessuten er hoveddelen konsentrert i beinvev. Salter av kalsium og fosforsyre er mineralgrunnlaget for bein. I tillegg til mineraler inneholder bein også en viss mengde proteiner, som danner et slags nettverk som mineralsalter avsettes på. Proteiner gir bein fleksibilitet og elastisitet, og mineralsalter gir dem hardhet og stivhet. Flere gram kalsium finnes i ulike organer og vev. Her spiller kalsium rollen som en regulator av intracellulære prosesser. For eksempel er kalsium involvert i mekanismene for overføring av nerveimpulser fra en nervecelle til en annen, deltar i mekanismen for muskel- og hjertekontraksjon, etc. Hovedkilden til kalsium for mennesker er produkter av animalsk opprinnelse. Meieriprodukter er spesielt rike på kalsium. Kalsium er helt nødvendig for normal funksjon av metabolske prosessen. Kalsiummangel er ganske vanlig. Oftest oppstår det på grunn av dårlig ernæring (inntak av små mengder meieriprodukter), samt under graviditet eller amming. Hos barn kan kalsiummangel utvikles i perioder med intensiv vekst.
Jern. Den voksne menneskekroppen inneholder omtrent 4 gram jern, med hoveddelen av det konsentrert i blodet. Jern er en essensiell komponent i hemoglobin, pigmentet i røde blodceller som frakter oksygen fra lungene til vevet. Jern er også en del av enzymene som sikrer cellulær respirasjon (oksygenforbruk av celler). Hovedkilden til jern for mennesker er matvarer av vegetabilsk og animalsk opprinnelse. Epler, granatepler, kjøtt og lever er rike på jern. Jernmangel manifesterer seg ved anemi, samt flassing av huden, spaltning av negler, sprekker på leppene og sprøtt hår. Oftest lider barn og kvinner i fertil alder av jernmangel. Årsaken til jernmangel hos barn er dårlig ernæring og rask vekst av kroppen. Hos kvinner utvikles jernmangel på grunn av konstant blodtap under menstruasjonen. Jernmangel er spesielt farlig under graviditet. Anemi, som en manifestasjon av jernmangel, kan til og med forårsake fosterdød på grunn av mangel på oksygen.
Ulike sykdommer i fordøyelseskanalen (kronisk gastritt, enteritt) kan også bidra til utvikling av jernmangel.
Jod– er et essensielt mikroelement for mennesker. Hovedrollen til jod i menneskekroppen er at jod er den aktive delen av skjoldbruskkjertelhormoner. Skjoldbruskkjertelhormoner regulerer kroppens energiprosesser – varmeproduksjon, vekst og utvikling. Med mangel på jod oppstår en alvorlig tilstand - hypotyreose, så kalt på grunn av mangelen på skjoldbruskkjertelhormoner (jod er nødvendig for deres syntese). Hovedkildene til jod for mennesker er melk, kjøtt, ferske grønnsaker, fisk og sjømat. Jodmangel oppstår hovedsakelig på grunn av dårlig kosthold. I noen regioner av kloden (for eksempel Ural) forekommer hypotyreose spesielt ofte. Dette skyldes mangel på jodinnhold i jord og vann.
Fluor gunstig for kroppen bare i små mengder. Ved lave konsentrasjoner stimulerer fluor utviklingen og veksten av tenner, beinvev, dannelsen av blodceller og øker immuniteten. Mangel på fluor øker risikoen for karies (spesielt hos barn) og påvirker immunforsvaret negativt. I store doser kan fluor forårsake sykdommen fluorose, som viser seg som skjelettforandringer. De viktigste kildene til fluor er ferske grønnsaker og melk, samt drikkevann.
Kobber. Kobberets rolle i kroppen er å aktivere vevsenzymer som er involvert i celleånding og transformasjon av stoffer. Det er også viktig å merke seg den positive effekten av kobber på prosessen med hematopoiesis. Ved hjelp av kobber overføres jern til benmargen og røde blodlegemer modnes. Med mangel på kobber oppstår utviklingen av bein og bindevev, den mentale utviklingen til barn blir også hemmet, leveren og milten blir forstørret, og anemi utvikler seg. Brød og melprodukter, te, kaffe, frukt og sopp er hovedkildene til kobber for mennesker.
Sink er en del av mange enzymer, har en stimulerende effekt på prosessen med pubertet, bendannelse og nedbryting av fettvev. Sinkmangel utvikler seg ganske sjelden. Noen ganger oppstår sinkmangel når overforbruk av melprodukter forstyrrer absorpsjonen av sink fra tarmene. Mangel på sink (spesielt i barndommen) kan føre til alvorlige utviklingsforstyrrelser: hemming av puberteten, hårtap, skjelettdeformasjon. Tilstrekkelige mengder sink for mennesker finnes i dyrelever, kjøtt, eggeplommer, oster og erter.
Kobolt- er en faktor i aktiveringen av vitamin B12, derfor er dette elementet uunnværlig for det normale løpet av prosessen med bloddannelse. Kobolt stimulerer også proteinsyntese og muskelvekst, og aktiverer noen enzymer som behandler karbohydrater. Koboltmangel kan vise seg som anemi (anemi). De viktigste kildene til kobolt er brød og melprodukter, frukt og grønnsaker, melk og belgfrukter.
Bibliografi:
- Idz M.D. Vitaminer og mineraler, St. Petersburg. : Sett, 1995
- Mindell E. Handbook of vitamins and minerals, M.: Medisin og ernæring: Tekhlit, 1997
- Beyul EA Handbook of Dietetics, M.: Medicine, 1992
|
|
Cellen består av organiske og mineralske stoffer.
Mineralsammensetning av celler
Av de uorganiske stoffene inkluderer cellesammensetningen 86 elementer i det periodiske system, ca. 16-18 elementer er avgjørende for den normale eksistensen av en levende celle.
Blant elementene er det: organogener, makroelementer, mikroelementer og ultramikroelementer.
Organogener
Dette er stoffene som utgjør organisk materiale: oksygen, karbon, hydrogen og nitrogen.
Oksygen(65-75%) - finnes i et stort antall organiske molekyler - proteiner, fett, karbohydrater, nukleinsyrer. I form av et enkelt stoff (O2) dannes det under oksygenisk fotosyntese (cyanobakterier, alger, planter).
Funksjoner: 1. Oksygen er et sterkt oksidasjonsmiddel (oksiderer glukose under cellulær respirasjon, energi frigjøres i prosessen)
2. En del av de organiske stoffene i cellen
3. En del av vannmolekylet
Karbon(15-18%) - er grunnlaget for strukturen til alle organiske stoffer. Karbondioksid frigjøres under respirasjon og absorberes under fotosyntese. Det kan være i form av CO - karbonmonoksid. I form av kalsiumkarbonat (CaCO3) er det en del av bein.
Hydrogen(8 - 10%) - som karbon er det en del av enhver organisk forbindelse. Det er også en del av vannet.
Nitrogen(2 - 3%) - er en del av aminosyrer, og derfor proteiner, nukleinsyrer, noen vitaminer og pigmenter. Festet av bakterier fra atmosfæren.
Makronæringsstoffer
Magnesium (0,02 - 0,03%)
1. I cellen - en del av enzymer, involvert i DNA-syntese og energimetabolisme
2. I planter - en del av klorofyll
3. Hos dyr - en del av enzymene som er involvert i funksjonen til muskel-, nerve- og beinvev.
Natrium (0,02 - 0,03%)
1. I cellen - en del av kalium-natrium kanaler og pumper
2. I planter - deltar i osmose, som sikrer absorpsjon av vann fra jorda
3. Hos dyr - deltar i nyrefunksjonen, opprettholder hjerterytmen, er en del av blodet (NaCl), bidrar til å opprettholde syre-basebalansen
Kalsium (0,04 - 2,0%)
1. I cellen - deltar i den selektive permeabiliteten til membranen, i prosessen med å koble DNA med proteiner
2. I planter - danner salter av pektinstoffer, gir hardhet til det intercellulære stoffet som forbinder planteceller, og deltar også i dannelsen av intercellulære kontakter
3. Hos dyr - er en del av beinene til virveldyr, skjell av bløtdyr og korallpolypper, deltar i dannelsen av galle, øker reflekseksitabiliteten til ryggmargen og spyttsenteret, deltar i den synaptiske overføringen av nerveimpulser, i blodpropp prosesser, er en nødvendig faktor i reduksjon av tverrstripete muskler
Jern (0,02%)
1. I cellen - del av cytokromer
2. I planter - deltar i syntesen av klorofyll, er en del av enzymer involvert i respirasjon, er en del av cytokromer
3. Hos dyr - en del av hemoglobin
Kalium (0,15 - 0,4%)
1. I cellen - opprettholder de kolloidale egenskapene til cytoplasmaet, er en del av kalium-natrium pumper og kanaler, aktiverer enzymer involvert i proteinsyntese under glykolyse
2. Hos planter - deltar i reguleringen av vannmetabolismen og fotosyntesen
3. Nødvendig for riktig hjerterytme, deltar i ledning av nerveimpulser
Svovel (0,15 - 0,2%)
1. I cellen - det er en del av noen aminosyrer - citin, cystein og metionin, danner disulfidbroer i tertiærstrukturen til protein, er en del av noen enzymer og koenzym A, er en del av bakterioklorofyll, noen kjemosyntetika bruker svovel forbindelser for å produsere energi
2. Hos dyr - en del av insulin, vitamin B1, biotin
Fosfor (0,2 - 1,0%)
1. I cellen - i form av fosforsyrerester er det en del av DNA, RNA, ATP, nukleotider, koenzymer NAD, NADP, FAD, fosforylerte sukkerarter, fosfolipider og mange enzymer det danner membraner som en del av fosfolipider
2. Hos dyr - en del av bein, tenner, hos pattedyr er det en komponent i buffersystemet, opprettholder syrebalansen i vevsvæsken relativt konstant
Klor (0,05 - 0,1%)
1. I cellen - deltar i å opprettholde cellens elektronøytralitet
2. I anlegg - deltar i reguleringen av turgortrykk
3. Hos dyr - deltar i dannelsen av det osmotiske potensialet til blodplasma, så vel som i prosessene med eksitasjon og hemming i nerveceller, er en del av magesaften i form av saltsyre
Mikroelementer
Kobber
1. I cellen - en del av enzymene som er involvert i syntesen av cytokromer
2. I planter - en del av enzymene som er involvert i reaksjonene i den mørke fasen av fotosyntesen
3. Hos dyr - deltar i syntesen av hemoglobin, hos virvelløse dyr er det en del av hemocyaniner - oksygenbærere, hos mennesker - det er en del av hudpigmentet - melanin
Sink
1. Deltar i alkoholgjæring
2. I planter - en del av enzymene som er involvert i nedbrytningen av karbonsyre og i syntesen av plantehormoner-auxiner
Jod
1. Hos virveldyr - en del av skjoldbruskkjertelhormonene (tyroksin)
Kobolt
1. Hos dyr - en del av vitamin B12 (tar del i syntesen av hemoglobin), fører mangelen til anemi
Fluor
1. Hos dyr - gir styrke til bein og tannemalje
Mangan
1. I cellen - en del av enzymer involvert i respirasjon, fettsyreoksidasjon, øker karboksylaseaktiviteten
2. I planter - som en del av enzymer, deltar den i mørkereaksjoner av fotosyntese og i reduksjon av nitrater
3. Hos dyr - en del av fosfatasenzymene som er nødvendige for beinvekst
Brom
1. I cellen - en del av vitamin B1, som er involvert i nedbrytningen av pyrodruesyre
Molybden
1. I cellen - som en del av enzymer, deltar den i fikseringen av atmosfærisk nitrogen
2. I planter - som en del av enzymer, deltar den i arbeidet med stomata og enzymer involvert i syntesen av aminosyrer
Bor
1. Påvirker planteveksten
En celle er en elementær enhet av en levende ting, som har alle egenskapene til en organisme: evnen til å reprodusere, vokse, utveksle stoffer og energi med miljøet, irritabilitet og konstant kjemisk produksjon.
Makroelementer er elementer hvis mengde i en celle er opptil 0,001 % av kroppsvekten. Eksempler er oksygen, karbon, nitrogen, fosfor, hydrogen, svovel, jern, natrium, kalsium, etc.
Mikroelementer er elementer hvis mengde i en celle varierer fra 0,001 % til 0,000001 % av kroppsvekten. Eksempler er bor, kobber, kobolt, sink, jod, etc.
Ultramikroelementer er elementer hvis innhold i en celle ikke overstiger 0,000001 % av kroppsvekten. Eksempler er gull, kvikksølv, cesium, selen, etc.
2. Lag et diagram over "cellestoffer".
3. Hva indikerer det vitenskapelige faktum om likheten mellom den elementære kjemiske sammensetningen av levende og livløs natur?
Dette indikerer fellesskapet mellom levende og livløs natur.
Uorganiske stoffer. Vann og mineralers rolle i cellelivet.
1. Gi definisjoner av begreper.
Uorganiske stoffer er vann, mineralsalter, syrer, anioner og kationer som finnes i både levende og ikke-levende organismer.
Vann er et av de vanligste uorganiske stoffene i naturen, molekylet som består av to hydrogenatomer og ett oksygenatom.
2. Tegn et diagram av "Strukturen til vann".
3. Hvilke strukturelle trekk ved vannmolekyler gir den unike egenskaper, uten hvilke liv er umulig?
Strukturen til vannmolekylet er dannet av to hydrogenatomer og ett oksygenatom, som danner en dipol, det vil si at vann har to polariteter "+" og "-". løse opp kjemikalier. I tillegg er vanndipoler forbundet med hverandre med hydrogenbindinger, noe som sikrer dens evne til å være i forskjellige aggregeringstilstander, samt å løse opp eller ikke løse opp forskjellige stoffer.
4. Fyll ut tabellen «Vanns og mineralers rolle i cellen».
5. Hva er betydningen av den relative konstantheten til det indre miljøet i en celle for å sikre dens vitale prosesser?
Konstansen til det indre miljøet i cellen kalles homeostase. Brudd på homeostase fører til skade på cellen eller til dens død, plastisk metabolisme og energiutveksling skjer hele tiden i cellen, disse er to komponenter av metabolisme, og forstyrrelse av denne prosessen fører til skade eller død av hele organismen.
6. Hva er hensikten med buffersystemer av levende organismer og hva er prinsippet for deres funksjon?
Buffersystemer opprettholder en viss pH-verdi (en indikator på surhet) i miljøet i biologiske væsker. Driftsprinsippet er at pH i mediet avhenger av konsentrasjonen av protoner i dette mediet (H+). Buffersystemet er i stand til å absorbere eller donere protoner avhengig av deres inntreden i miljøet fra utsiden eller omvendt fjerning fra miljøet, mens pH ikke vil endres. Tilstedeværelsen av buffersystemer er nødvendig i en levende organisme, siden på grunn av endringer i miljøforhold kan pH variere sterkt, og de fleste enzymer virker bare ved en viss pH-verdi.
Eksempler på buffersystemer:
karbonat-hydrokarbonat (blanding av Na2СО3 og NaHCO3)
fosfat (blanding av K2HPO4 og KH2PO4).
Organiske stoffer. Karbohydraters, lipiders og proteiners rolle i cellelivet.
1. Gi definisjoner av begreper.
Organiske stoffer er stoffer som nødvendigvis inneholder karbon; de er en del av levende organismer og dannes kun med deres deltakelse.
Proteiner er organiske stoffer med høy molekylvekt som består av alfa-aminosyrer knyttet til en kjede med en peptidbinding.
Lipider er en stor gruppe naturlige organiske forbindelser, inkludert fett og fettlignende stoffer. Molekylene til enkle lipider består av alkohol og fettsyrer, komplekse - av alkohol, høymolekylære fettsyrer og andre komponenter.
Karbohydrater er organiske stoffer som inneholder karbonyl og flere hydroksylgrupper og kalles ellers sukkerarter.
2. Fyll ut tabellen med den manglende informasjonen "Struktur og funksjoner av organiske stoffer i cellen."
3. Hva menes med proteindenaturering?
Proteindenaturering er tap av et proteins naturlige struktur.
Nukleinsyrer, ATP og andre organiske forbindelser i cellen.
1. Gi definisjoner av begreper.
Nukleinsyrer er biopolymerer som består av monomerer - nukleotider.
ATP er en forbindelse som består av den nitrogenholdige basen adenin, karbohydratet ribose og tre fosforsyrerester.
Et nukleotid er en nukleinsyremonomer som består av en fosfatgruppe, et femkarbonsukker (pentose) og en nitrogenholdig base.
En makroergisk binding er en binding mellom fosforsyrerester i ATP.
Komplementaritet er den romlige gjensidige korrespondansen mellom nukleotider.
2. Bevis at nukleinsyrer er biopolymerer.
Nukleinsyrer består av et stort antall repeterende nukleotider og har en masse på 10 000 til flere millioner karbonenheter.
3. Beskriv de strukturelle egenskapene til nukleotidmolekylet.
Et nukleotid er en forbindelse av tre komponenter: en fosforsyrerest, en fem-karbon sukker (ribose) og en av de nitrogenholdige forbindelsene (adenin, guanin, cytosin, tymin eller uracil).
4. Hva er strukturen til DNA-molekylet?
DNA er en dobbelhelix som består av mange nukleotider som er sekvensielt koblet til hverandre på grunn av kovalente bindinger mellom deoksyribosen til en og fosforsyreresten til et annet nukleotid. Nitrogenbasene, som er plassert på den ene siden av ryggraden i en kjede, er forbundet med H-bindinger til nitrogenbasene i den andre kjeden i henhold til komplementaritetsprinsippet.
5. Konstruer den andre DNA-strengen ved å bruke komplementaritetsprinsippet.
T-A-T-C-A-G-A-C-C-T-A-C
A-T-A-G-T-C-T-G-G-A-T-G.
6. Hva er hovedfunksjonene til DNA i en celle?
Ved hjelp av fire typer nukleotider registrerer DNA all viktig informasjon i cellen om organismen, som blir gitt videre til påfølgende generasjoner.
7. Hvordan skiller et RNA-molekyl seg fra et DNA-molekyl?
RNA er en enkeltstreng mindre enn DNA. Nukleotider inneholder sukker ribose, ikke deoksyribose, som i DNA. Den nitrogenholdige basen, i stedet for tymin, er uracil.
8. Hva har strukturene til DNA- og RNA-molekylene til felles?
Både RNA og DNA er biopolymerer som består av nukleotider. Det nukleotidene har til felles i struktur er tilstedeværelsen av en fosforsyrerest og basene adenin, guanin og cytosin.
9. Fyll ut tabellen "Typer RNA og deres funksjoner i cellen."
10. Hva er ATP? Hva er dens rolle i cellen?
ATP – adenosintrifosfat, en høyenergiforbindelse. Dens funksjoner er den universelle lagrer og bærer av energi i cellen.
11. Hva er strukturen til ATP-molekylet?
ATP består av tre fosforsyrerester, ribose og adenin.
12. Hva er vitaminer? Hvilke to store grupper er de delt inn i?
Vitaminer er biologisk aktive organiske forbindelser som spiller en viktig rolle i metabolske prosesser. De er delt inn i vannløselige (C, B1, B2, etc.) og fettløselige (A, E, etc.).
13. Fyll ut tabellen "Vitaminer og deres rolle i menneskekroppen."