Elementi chimici e loro funzioni. Composizione chimica degli organismi viventi

Cellula

Dal punto di vista del concetto di sistemi viventi secondo A. Lehninger.

Una cellula vivente è un sistema isotermico di molecole organiche capace di autoregolarsi e autoriprodursi, estraendo energia e risorse dall'ambiente.

In una cellula hanno luogo un gran numero di reazioni sequenziali, la cui velocità è regolata dalla cellula stessa.

La cellula si mantiene in uno stato dinamico stazionario, lontano dall'equilibrio con l'ambiente.

Le celle funzionano secondo il principio del consumo minimo di componenti e processi.

Quello. Una cellula è un sistema aperto vivente elementare capace di esistenza, riproduzione e sviluppo indipendenti. È l'unità strutturale e funzionale elementare di tutti gli organismi viventi.

Composizione chimica cellule.

Dei 110 elementi della tavola periodica di Mendeleev, 86 sono costantemente presenti nel corpo umano. Di questi, 25 sono necessari per la vita normale, 18 sono assolutamente necessari e 7 sono utili. Secondo la percentuale nella cella elementi chimici divisi in tre gruppi:

Macroelementi Gli elementi principali (organogeni) sono idrogeno, carbonio, ossigeno, azoto. La loro concentrazione: 98 – 99,9%. Sono componenti universali dei composti cellulari organici.

Microelementi: sodio, magnesio, fosforo, zolfo, cloro, potassio, calcio, ferro. La loro concentrazione è dello 0,1%.

Ultramicroelementi: boro, silicio, vanadio, manganese, cobalto, rame, zinco, molibdeno, selenio, iodio, bromo, fluoro. Influenzano il metabolismo. La loro assenza è causa di malattie (zinco - diabete mellito, iodio - gozzo endemico, ferro - anemia perniciosa, ecc.).

La medicina moderna conosce i fatti sulle interazioni negative tra vitamine e minerali:

Lo zinco riduce l'assorbimento del rame e compete con ferro e calcio per l'assorbimento; (e la carenza di zinco provoca un indebolimento del sistema immunitario e una serie di condizioni patologiche da parte delle ghiandole endocrine).

Calcio e ferro riducono l'assorbimento del manganese;

La vitamina E non si combina bene con il ferro e la vitamina C non si combina bene con le vitamine del gruppo B.

Interazione positiva:

La vitamina E e il selenio, così come il calcio e la vitamina K, agiscono in sinergia;

La vitamina D è necessaria per l'assorbimento del calcio;

Il rame favorisce l'assorbimento e aumenta l'efficienza dell'utilizzo del ferro da parte dell'organismo.

Componenti inorganici della cellula.

Acqua- il più importante componente cellule, il mezzo di dispersione universale della materia vivente. Le cellule attive degli organismi terrestri sono costituite dal 60 al 95% di acqua. Nelle cellule e nei tessuti a riposo (semi, spore) è presente il 10-20% di acqua. L'acqua nella cellula è in due forme: libera e legata ai colloidi cellulari. L'acqua libera è il solvente e il mezzo di dispersione del sistema colloidale del protoplasma. È il 95%. L’acqua legata (4–5%) di tutta l’acqua cellulare forma deboli legami idrogeno e ossidrile con le proteine.

Proprietà dell'acqua:

L'acqua è un solvente naturale per ioni minerali e altre sostanze.

L'acqua è la fase dispersiva del sistema colloidale del protoplasma.

L'acqua è il mezzo per le reazioni metaboliche cellulari, perché i processi fisiologici si verificano in un ambiente esclusivamente acquatico. Fornisce reazioni di idrolisi, idratazione, gonfiore.

Partecipa a molte reazioni enzimatiche della cellula e si forma durante il metabolismo.

L'acqua è una fonte di ioni idrogeno durante la fotosintesi nelle piante.

Significato biologico dell'acqua:

La maggior parte delle reazioni biochimiche avviene solo in soluzione acquosa; molte sostanze entrano ed escono dalle cellule in forma disciolta. Ciò caratterizza la funzione di trasporto dell'acqua.

L'acqua fornisce reazioni di idrolisi: la scomposizione di proteine, grassi, carboidrati sotto l'influenza dell'acqua.

A causa dell'elevato calore di evaporazione, il corpo viene raffreddato. Ad esempio, la sudorazione negli esseri umani o la traspirazione nelle piante.

L'elevata capacità termica e conduttività termica dell'acqua contribuisce alla distribuzione uniforme del calore nella cella.

A causa delle forze di adesione (acqua - suolo) e di coesione (acqua - acqua), l'acqua ha la proprietà della capillarità.

L'incomprimibilità dell'acqua determina lo stato di stress delle pareti cellulari (turgore) e dello scheletro idrostatico nei nematodi.

Nelle celle organismi diversi Sono stati scoperti circa 70 elementi del sistema periodico di elementi di D.I. Mendeleev, ma solo 24 di essi hanno un significato completamente stabilito e si trovano costantemente in tutti i tipi di cellule.

La quota maggiore nella composizione elementare della cellula è costituita da ossigeno, carbonio, idrogeno e azoto. Questi sono i cosiddetti di base O biogenico elementi. Questi elementi rappresentano oltre il 95% della massa delle cellule e il loro contenuto relativo nella materia vivente è molto più elevato che nella crosta terrestre. Sono vitali anche calcio, fosforo, zolfo, potassio, cloro, sodio, magnesio, iodio e ferro. Il loro contenuto nella cella è calcolato in decimi e centesimi di percentuale. Gli elementi elencati formano un gruppo macronutrienti.

Altri elementi chimici: rame, manganese, molibdeno, cobalto, zinco, boro, fluoro, cromo, selenio, alluminio, iodio, ferro, silicio - sono contenuti in quantità estremamente piccole (meno dello 0,01% della massa cellulare). Appartengono al gruppo microelementi.

Il contenuto percentuale di un particolare elemento nel corpo non caratterizza in alcun modo il grado della sua importanza e necessità nel corpo. Ad esempio, molti microelementi fanno parte di vari prodotti biologici sostanze attive- enzimi, vitamine (il cobalto fa parte della vitamina B12), ormoni (lo iodio fa parte della tiroxina); influenzano la crescita e lo sviluppo degli organismi (zinco, manganese, rame), emopoiesi (ferro, rame), processi di respirazione cellulare (rame, zinco), ecc. Il contenuto e il significato per la vita delle cellule e del corpo nel suo complesso di vari elementi chimici sono riportati nella tabella:

Cellula- l'unità elementare della vita sulla Terra. Ha tutte le caratteristiche di un organismo vivente: cresce, si riproduce, scambia sostanze ed energia con l'ambiente e reagisce agli stimoli esterni. L'inizio dell'evoluzione biologica è associato alla comparsa di forme di vita cellulare sulla Terra. Gli organismi unicellulari sono cellule che esistono separatamente l'una dall'altra. Il corpo di tutti gli organismi multicellulari - animali e piante - è costituito da un numero maggiore o minore di cellule, che sono una sorta di blocchi che compongono un organismo complesso. Indipendentemente dal fatto che una cellula sia un sistema vivente integrale, un organismo separato o ne costituisca solo una parte, è dotata di un insieme di caratteristiche e proprietà comuni a tutte le cellule.

Composizione chimica della cellula

Nelle cellule sono stati trovati circa 60 elementi della tavola periodica di Mendeleev, che si trovano anche nella natura inanimata. Questa è una delle prove della comunanza della natura vivente e inanimata. Più comune negli organismi viventi idrogeno, ossigeno, carbonio E azoto, che costituiscono circa il 98% della massa cellulare. Ciò è dovuto alle peculiari proprietà chimiche di idrogeno, ossigeno, carbonio e azoto, per cui si sono rivelati più adatti alla formazione di molecole che svolgono funzioni biologiche. Questi quattro elementi sono in grado di formare legami covalenti molto forti accoppiando gli elettroni appartenenti a due atomi. Gli atomi di carbonio legati in modo covalente possono formare la struttura di innumerevoli molecole organiche diverse. Poiché gli atomi di carbonio formano facilmente legami covalenti con ossigeno, idrogeno, azoto e zolfo, le molecole organiche raggiungono una complessità e una diversità strutturale eccezionali.

Oltre ai quattro elementi principali, la cellula contiene in quantità notevoli (10a e 100a frazione percentuale) ferro, potassio, sodio, calcio, magnesio, cloro, fosforo E zolfo. Tutti gli altri elementi ( zinco, rame, iodio, fluoro, cobalto, manganese ecc.) si trovano nella cellula in quantità molto piccole e sono quindi chiamati microelementi.

Gli elementi chimici fanno parte dei composti inorganici e organici. I composti inorganici includono acqua, sali minerali, anidride carbonica, acidi e basi. I composti organici sono scoiattoli, acidi nucleici, carboidrati, grassi(lipidi) e lipidi.

Alcune proteine ​​contengono zolfo. Un componente degli acidi nucleici è fosforo. La molecola di emoglobina contiene ferro, magnesio partecipa alla costruzione della molecola clorofilla. I microelementi, nonostante il loro contenuto estremamente basso negli organismi viventi, svolgono un ruolo importante nei processi vitali. Iodio fa parte dell'ormone tiroideo - tiroxina, cobalto– la vitamina B 12 contiene l’ormone della parte delle isole del pancreas – insulina – zinco. In alcuni pesci, il rame prende il posto del ferro nelle molecole dei pigmenti che trasportano l'ossigeno.

Sostanze inorganiche

Acqua

L'H 2 O è il composto più comune negli organismi viventi. Il suo contenuto nelle diverse cellule varia ampiamente: dal 10% nello smalto dei denti al 98% nel corpo di una medusa, ma in media costituisce circa l'80% del peso corporeo. Il ruolo estremamente importante dell'acqua nel sostenere i processi vitali è dovuto alle sue proprietà fisico-chimiche. La polarità delle molecole e la capacità di formare legami idrogeno rendono l'acqua un buon solvente per un numero enorme di sostanze. La maggior parte delle reazioni chimiche che avvengono in una cellula possono avvenire solo in una soluzione acquosa. L'acqua è coinvolta anche in molte trasformazioni chimiche.

Il numero totale di legami idrogeno tra le molecole d'acqua varia a seconda di t °. A t ° Quando il ghiaccio si scioglie, circa il 15% dei legami idrogeno viene distrutto, a t° 40°C - la metà. Durante il passaggio allo stato gassoso, tutti i legami idrogeno vengono distrutti. Ciò spiega l’elevata capacità termica specifica dell’acqua. Quando la temperatura dell'ambiente esterno cambia, l'acqua assorbe o cede calore a causa della rottura o della nuova formazione di legami idrogeno. In questo modo le fluttuazioni di temperatura all'interno della cella risultano essere minori rispetto a quelle interne ambiente. L'elevato calore di evaporazione è alla base dell'efficiente meccanismo di trasferimento del calore nelle piante e negli animali.

L’acqua come solvente partecipa al fenomeno dell’osmosi, che gioca un ruolo importante nella vita delle cellule dell’organismo. L'osmosi è la penetrazione di molecole di solvente attraverso una membrana semipermeabile in una soluzione di una sostanza. Le membrane semipermeabili sono quelle che consentono il passaggio delle molecole di solvente, ma non consentono il passaggio delle molecole di soluto (o ioni). Pertanto l'osmosi è la diffusione unidirezionale delle molecole d'acqua nella direzione della soluzione.

Sali minerali

La maggior parte di quelli inorganici celle dentro e fuori si trovano sotto forma di sali allo stato dissociato o solido. La concentrazione di cationi e anioni nella cellula e nel suo ambiente non è la stessa. La cella contiene parecchio K e molto Na. Nell'ambiente extracellulare, ad esempio nel plasma sanguigno, in acqua di mare, al contrario, c'è molto sodio e poco potassio. L'irritabilità cellulare dipende dal rapporto tra le concentrazioni di ioni Na +, K +, Ca 2+, Mg 2+. Nei tessuti degli animali multicellulari, K fa parte della sostanza multicellulare che garantisce la coesione delle cellule e la loro disposizione ordinata. La pressione osmotica nella cellula e le sue proprietà tampone dipendono in gran parte dalla concentrazione di sali. Il buffering è la capacità di una cellula di mantenere a un livello costante la reazione leggermente alcalina del suo contenuto. Il buffering all'interno della cella è fornito principalmente dagli ioni H 2 PO 4 e HPO 4 2-. Nei fluidi extracellulari e nel sangue il ruolo di tampone è svolto da H 2 CO 3 e HCO 3 -. Gli anioni legano ioni H e ioni idrossido (OH -), grazie ai quali la reazione dei fluidi extracellulari all'interno della cellula rimane praticamente invariata. I sali minerali insolubili (ad esempio il fosfato di Ca) forniscono forza al tessuto osseo dei vertebrati e ai gusci dei molluschi.

Materia cellulare organica

Scoiattoli

Tra le sostanze organiche della cellula le proteine ​​sono al primo posto sia in quantità (10 - 12% del massa totale celle) e per valore. Le proteine ​​​​sono polimeri ad alto peso molecolare (con un peso molecolare da 6000 a 1 milione e oltre), i cui monomeri sono amminoacidi. Gli organismi viventi utilizzano 20 aminoacidi, sebbene ce ne siano molti di più. La composizione di qualsiasi amminoacido comprende un gruppo amminico (-NH 2), che ha proprietà basiche, e un gruppo carbossilico (-COOH), che ha proprietà acide. Due amminoacidi vengono combinati in una molecola stabilendo un legame HN-CO, rilasciando una molecola d'acqua. Il legame tra il gruppo amminico di un amminoacido e il gruppo carbossilico di un altro è chiamato legame peptidico. Le proteine ​​sono polipeptidi contenenti decine e centinaia di aminoacidi. Le molecole di varie proteine ​​differiscono l'una dall'altra per peso molecolare, numero, composizione degli amminoacidi e sequenza della loro posizione nella catena polipeptidica. È quindi chiaro che le proteine ​​sono estremamente diverse; il loro numero in tutti i tipi di organismi viventi è stimato in 10 10 - 10 12.

Una catena di unità aminoacidiche collegate covalentemente da legami peptidici in una sequenza specifica è chiamata struttura primaria di una proteina. Nelle cellule, le proteine ​​sembrano fibre o palline (globuli) attorcigliate a spirale. Ciò è spiegato dal fatto che nelle proteine ​​naturali la catena polipeptidica è disposta in modo rigorosamente definito, a seconda struttura chimica gli aminoacidi che contiene.

Innanzitutto, la catena polipeptidica si piega a spirale. L'attrazione avviene tra atomi di spire vicine e si formano legami idrogeno, in particolare, tra gruppi NH e CO situati su spire adiacenti. Una catena di amminoacidi, attorcigliata a forma di spirale, forma la struttura secondaria della proteina. Come risultato dell'ulteriore ripiegamento dell'elica, si forma una configurazione specifica per ciascuna proteina, chiamata struttura terziaria. La struttura terziaria è dovuta all'azione delle forze di coesione tra i radicali idrofobici presenti in alcuni amminoacidi e dei legami covalenti tra i gruppi SH dell'amminoacido cisteina ( Connessioni S-S). Il numero di amminoacidi con radicali idrofobici e cisteina, nonché l'ordine della loro disposizione nella catena polipeptidica, sono specifici per ciascuna proteina. Di conseguenza, le caratteristiche della struttura terziaria di una proteina sono determinate dalla sua struttura primaria. La proteina mostra attività biologica solo sotto forma di struttura terziaria. Pertanto, la sostituzione anche di un solo amminoacido in una catena polipeptidica può portare ad un cambiamento nella configurazione della proteina e ad una diminuzione o perdita della sua attività biologica.

In alcuni casi, le molecole proteiche si combinano tra loro e possono svolgere la loro funzione solo sotto forma di complessi. L'emoglobina è quindi un complesso di quattro molecole e solo in questa forma è in grado di legarsi e trasportare ossigeno, tali aggregati rappresentano la struttura quaternaria della proteina. In base alla loro composizione, le proteine ​​si dividono in due classi principali: semplici e complesse. Le proteine ​​semplici sono costituite solo da amminoacidi, acidi nucleici (nucleotidi), lipidi (lipoproteine), Me (metalloproteine), P (fosfoproteine).

Le funzioni delle proteine ​​in una cellula sono estremamente diverse. Una delle più importanti è la funzione di costruzione: le proteine ​​sono coinvolte nella formazione di tutte le membrane cellulari e degli organelli cellulari, nonché delle strutture intracellulari. Il ruolo enzimatico (catalitico) delle proteine ​​è estremamente importante. Gli enzimi accelerano le reazioni chimiche che si verificano nella cellula da 10 a 100 milioni di volte. La funzione motoria è fornita da speciali proteine ​​contrattili. Queste proteine ​​sono coinvolte in tutti i tipi di movimenti di cui sono capaci le cellule e gli organismi: lo sfarfallio delle ciglia e il battito dei flagelli nei protozoi, la contrazione muscolare negli animali, il movimento delle foglie nelle piante, ecc. La funzione di trasporto delle proteine ​​è quella di attaccare elementi chimici (ad esempio, l'emoglobina aggiunge O) o sostanze biologicamente attive (ormoni) e trasferirli ai tessuti e agli organi del corpo. La funzione protettiva si esprime sotto forma di produzione di proteine ​​speciali, chiamate anticorpi, in risposta alla penetrazione di proteine ​​o cellule estranee nel corpo. Gli anticorpi legano e neutralizzano le sostanze estranee. Le proteine ​​svolgono un ruolo importante come fonti di energia. Con spaccatura completa 1g. Vengono rilasciati 17,6 kJ (~4,2 kcal) di proteine.

Carboidrati

Carboidrati o saccaridi - materia organica con la formula generale (CH 2 O) n. La maggior parte dei carboidrati ha il doppio del numero di atomi di H rispetto al numero di atomi di O, rispetto alle molecole d'acqua. Ecco perché queste sostanze furono chiamate carboidrati. In una cellula vivente, i carboidrati si trovano in quantità non superiori all'1-2, a volte al 5% (nel fegato, nei muscoli). Le cellule vegetali sono le più ricche di carboidrati, il cui contenuto in alcuni casi raggiunge il 90% della massa di sostanza secca (semi, tuberi di patata, ecc.).

I carboidrati sono semplici e complessi. I carboidrati semplici sono chiamati monosaccaridi. A seconda del numero di atomi di carboidrati nella molecola, i monosaccaridi sono chiamati triosi, tetrosi, pentosi o esosi. Dei sei monosaccaridi di carbonio - esosi - i più importanti sono il glucosio, il fruttosio e il galattosio. Il glucosio è contenuto nel sangue (0,1-0,12%). I pentosi ribosio e desossiribosio si trovano negli acidi nucleici e nell'ATP. Se due monosaccaridi sono combinati in una molecola, il composto viene chiamato disaccaride. Lo zucchero da tavola, ottenuto dalla canna o dalla barbabietola da zucchero, è costituito da una molecola di glucosio e da una molecola di fruttosio, lo zucchero del latte - di glucosio e galattosio.

I carboidrati complessi formati da molti monosaccaridi sono chiamati polisaccaridi. Il monomero dei polisaccaridi come amido, glicogeno, cellulosa è il glucosio. I carboidrati svolgono due funzioni principali: costruzione ed energia. La cellulosa costituisce le pareti delle cellule vegetali. Il complesso polisaccaride chitina funge da principale componente strutturale dell'esoscheletro degli artropodi. La chitina svolge anche una funzione di costruzione nei funghi. I carboidrati svolgono il ruolo della principale fonte di energia nella cellula. Durante l'ossidazione di 1 g di carboidrati vengono rilasciati 17,6 kJ (~4,2 kcal). L'amido nelle piante e il glicogeno negli animali si depositano nelle cellule e fungono da riserva energetica.

Acidi nucleici

L'importanza degli acidi nucleici in una cellula è molto grande. Le peculiarità della loro struttura chimica offrono la possibilità di immagazzinare, trasferire ed ereditare alle cellule figlie informazioni sulla struttura delle molecole proteiche che vengono sintetizzate in ciascun tessuto ad un certo stadio sviluppo individuale. Poiché la maggior parte delle proprietà e delle caratteristiche delle cellule sono determinate dalle proteine, è chiaro che la stabilità degli acidi nucleici è la condizione più importante per il normale funzionamento delle cellule e degli interi organismi. Qualsiasi cambiamento nella struttura delle cellule o nell'attività dei processi fisiologici in esse, influenzando così l'attività vitale. Lo studio della struttura degli acidi nucleici è estremamente importante per comprendere l'ereditarietà dei tratti negli organismi e i modelli di funzionamento sia delle singole cellule che dei sistemi cellulari: tessuti e organi.

Esistono 2 tipi di acidi nucleici: DNA e RNA. Il DNA è un polimero costituito da due eliche nucleotidiche disposte a formare una doppia elica. I monomeri delle molecole di DNA sono nucleotidi costituiti da una base azotata (adenina, timina, guanina o citosina), un carboidrato (desossiribosio) e un residuo di acido fosforico. Le basi azotate nella molecola del DNA sono collegate tra loro da un numero ineguale di legami H e sono disposte a coppie: l'adenina (A) è sempre contro la timina (T), la guanina (G) contro la citosina (C).

I nucleotidi sono collegati tra loro non in modo casuale, ma selettivamente. La capacità di interazione selettiva dell'adenina con la timina e della guanina con la citosina è chiamata complementarità. L'interazione complementare di alcuni nucleotidi è spiegata dalle peculiarità della disposizione spaziale degli atomi nelle loro molecole, che consente loro di avvicinarsi e formare legami H. In una catena polinucleotidica, i nucleotidi vicini sono legati tra loro tramite uno zucchero (desossiribosio) e un residuo di acido fosforico. L'RNA, come il DNA, è un polimero i cui monomeri sono nucleotidi. Le basi azotate di tre nucleotidi sono le stesse che compongono il DNA (A, G, C); il quarto - l'uracile (U) - è presente nella molecola dell'RNA al posto della timina. I nucleotidi dell'RNA differiscono dai nucleotidi del DNA per la struttura dei carboidrati che contengono (ribosio invece di desossiribosio).

In una catena di RNA, i nucleotidi si uniscono formando legami covalenti tra il ribosio di un nucleotide e il residuo di acido fosforico di un altro. La struttura differisce tra l'RNA a due filamenti. Gli RNA a doppio filamento sono i custodi dell'informazione genetica in numerosi virus, ad es. Eseguono le funzioni dei cromosomi. L'RNA a filamento singolo trasferisce informazioni sulla struttura delle proteine ​​dal cromosoma al luogo della loro sintesi e partecipa alla sintesi proteica.

Esistono diversi tipi di RNA a filamento singolo. I loro nomi sono determinati dalla loro funzione o posizione nella cella. La maggior parte dell'RNA nel citoplasma (fino all'80-90%) è RNA ribosomiale (rRNA), contenuto nei ribosomi. Le molecole di rRNA sono relativamente piccole e sono costituite in media da 10 nucleotidi. Un altro tipo di RNA (mRNA) che trasporta informazioni sulla sequenza degli aminoacidi nelle proteine ​​che devono essere sintetizzate nei ribosomi. La dimensione di questi RNA dipende dalla lunghezza della regione del DNA da cui sono stati sintetizzati. Gli RNA di trasferimento svolgono diverse funzioni. Forniscono gli amminoacidi al sito di sintesi proteica, “riconoscono” (secondo il principio di complementarità) la tripletta e l'RNA corrispondente all'amminoacido trasferito ed eseguono l'orientamento preciso dell'amminoacido sul ribosoma.

Grassi e lipidi

I grassi sono composti di acidi grassi ad alto peso molecolare e glicerolo alcolico trivalente. I grassi non si sciolgono nell'acqua: sono idrofobi. Nella cellula sono sempre presenti altre sostanze complesse idrofobiche simili ai grassi chiamate lipidi. Una delle funzioni principali dei grassi è l’energia. Durante la scomposizione di 1 g di grassi in CO 2 e H 2 O, viene rilasciata una grande quantità di energia: 38,9 kJ (~ 9,3 kcal). Il contenuto di grasso nella cellula varia dal 5 al 15% della massa di sostanza secca. Nelle cellule dei tessuti viventi, la quantità di grasso aumenta fino al 90%. La funzione principale dei grassi nel mondo animale (e in parte vegetale) è quella di immagazzinamento.

Quando 1 g di grasso è completamente ossidato (in anidride carbonica e acqua), vengono rilasciate circa 9 kcal di energia. (1 kcal = 1000 cal; la caloria (cal) è un'unità extra-sistema della quantità di lavoro ed energia, pari alla quantità di calore richiesta per riscaldare 1 ml di acqua di 1 °C alla pressione atmosferica standard 101,325 kPa; 1 kcal = 4,19 kJ) . Quando 1 g di proteine ​​o carboidrati viene ossidato (nel corpo), vengono rilasciate solo circa 4 kcal/g. In una varietà di organismi acquatici, dalle diatomee unicellulari agli squali elefante, il grasso "galleggerà", riducendo la densità corporea media. La densità dei grassi animali è di circa 0,91-0,95 g/cm³. La densità del tessuto osseo dei vertebrati è vicina a 1,7-1,8 g/cm³ e la densità media della maggior parte degli altri tessuti è vicina a 1 g/cm³. È chiaro che è necessario molto grasso per “bilanciare” uno scheletro pesante.

Grassi e lipidi svolgono anche una funzione costruttiva: fanno parte delle membrane cellulari. A causa della scarsa conduttività termica, il grasso è in grado di svolgere una funzione protettiva. In alcuni animali (foche, balene) si deposita nel tessuto adiposo sottocutaneo, formando uno strato spesso fino a 1 metro.La formazione di alcuni lipidi precede la sintesi di numerosi ormoni. Di conseguenza queste sostanze hanno anche la funzione di regolare i processi metabolici.

Nel corpo umano sono stati scoperti 86 elementi della tavola periodica di Mendeleev costantemente presenti, di cui 25 necessari per la vita normale, 18 assolutamente e 7 utili. Il professor V.R. Williams li chiamava gli elementi della vita.

La composizione delle sostanze coinvolte nelle reazioni legate alla vita cellulare comprende tutti gli elementi chimici conosciuti, la maggior parte dei quali sono ossigeno (65 - 75%), carbonio (15 - 18%), idrogeno (8 - 10%) e azoto (1 . 5 - 3,0%). I restanti elementi sono divisi in 2 gruppi: macroelementi (circa 1,9%) e microelementi (circa 0,1%). I macroelementi sono zolfo, fosforo, cloro, potassio, sodio, magnesio, calcio e ferro, mentre i microelementi includono zinco, rame, iodio, fluoro, manganese, selenio, cobalto, molibdeno, stronzio, nichel, cromo, vanadio, ecc. I microelementi sono a almeno e sono piccoli in numero, ma svolgono un ruolo importante: influenzano il metabolismo. Senza di essi, il normale funzionamento di ciascuna cellula individualmente e dell'organismo nel suo insieme è impossibile.

Tabella degli elementi chimici nel corpo umano e loro ruolo

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Una fonte di informazioni: Biologia umana in diagrammi / V.R. Pickering – 2003.

Come la biochimica. Come già sappiamo, tutti gli organismi viventi sono costituiti da cellule. Le cellule, a loro volta, sono costituite da elementi chimici. Vengono chiamati gli elementi chimici senza i quali la vita sulla Terra sarebbe impossibile nutrienti.

Gli elementi biogenici lo sono elementi chimici, che fanno parte delle cellule del corpo, così come quegli elementi senza i quali l'attività vitale delle cellule è impossibile: sostanze organiche ed inorganiche, polimero e basso peso molecolare. Ognuno di noi sa fin dall'infanzia che più della metà di una persona è costituita da acqua. Di conseguenza, il primo e più importante nutriente è l'acqua.

Elementi chimici di base degli organismi:

- idrogeno;

- ossigeno;

- fosforo;

- zolfo;

- azoto;

- carbonio.

Composti inorganici negli organismi viventi:

- carbonati;

- fosfati;

- sali di ammonio;

- solfati.

Possono essere classificati come elementi biogenici anche: non metalli:

1) Iodio e i composti di iodio sono molto importanti per il corpo e svolgono un ruolo importante processi metabolici. Lo iodio fa parte della tiroxina, un ormone tiroideo.

2) Cloro. Gli anioni di questo elemento mantengono l'ambiente salino del corpo ad un livello necessario per il corretto funzionamento. Incluso anche in alcuni composti organici.

3) Silicio. Parte dei legamenti e della cartilagine (acido ortosilicico), funge da legante in alcune catene di polisaccaridi.

4) Selenio e i suoi derivati. Contiene alcuni enzimi (selenocesteina).

Altre sostanze organiche che compongono un organismo vivente:

• Acetaldeide;
• Acido acetico;
• L'etanolo è un prodotto e un substrato di reazioni biochimiche.

Altrettanto importanti sono i seguenti collegamenti:

L'HEM è un composto di ferro con una molecola di paraffina;

La cobalamina è un composto del cobalto (vitamina B12).

Calcio e magnesio- metalli di base, che, insieme a ferro più spesso presenti nei sistemi biologici. Il magnesio e i suoi ioni svolgono un ruolo importante per il funzionamento della cellula, più precisamente, i ribosomi e la sintesi proteica nella cellula. Anche il magnesio fa parte clorofilla. Il calcio in un corpo vivente può essere presente sotto forma di sali insolubili:

- carbonato di calcio- la sostanza di cui sono costituiti i gusci dei molluschi;

- fosfato di calcio- partecipa alla costruzione dello scheletro.

Gli enzimi contengono molti metalli del 4° periodo della tavola periodica:

1) Il ferro è coinvolto nel processo di saturazione delle cellule con l'ossigeno, essendo parte dell'emoglobina.

2) Ioni di zinco presente in quasi tutti gli enzimi.

3) Manganese fa anche parte di alcuni enzimi, ma svolge un ruolo più importante nel mantenimento della normale biosfera esterna: garantisce il rilascio di ossigeno nell'atmosfera e partecipa anche alla riduzione fotochimica dell'acqua.

4) MolibdenoÈ parte integrale la nitrodinasi è un enzima dei batteri azotofissatori che favorisce la riduzione dell'azoto esterno ad ammoniaca.

5) Cobalto- come abbiamo già detto, fa parte cobalamina o vitamina B12.

Composti a basso peso molecolare che fanno parte degli organismi viventi:

• Aminoacidi- Ne sono fatte le proteine.
• Mono e oligosaccaridi- Costituiscono i tessuti strutturali degli organismi.
• Nucleammidi- Gli acidi nucleici sono costituiti da loro.
• Lipidi- componenti delle membrane cellulari.

Ci sono poi tante altre sostanze che partecipano attivamente alla vita degli organismi viventi: coenzimi, terpeni e tante altre.