Kjemiske grunnstoffer og deres funksjoner. Kjemisk sammensetning av levende organismer

Celle

Fra synspunktet om begrepet levende systemer ifølge A. Lehninger.

En levende celle er et isotermisk system av organiske molekyler som er i stand til selvregulering og selvreproduksjon, og trekker ut energi og ressurser fra miljøet.

Et stort antall sekvensielle reaksjoner finner sted i en celle, hvis hastighet reguleres av cellen selv.

Cellen opprettholder seg selv i en stasjonær dynamisk tilstand, langt fra likevekt med omgivelsene.

Celler fungerer etter prinsippet om minimalt forbruk av komponenter og prosesser.

At. En celle er et elementært levende åpent system som er i stand til uavhengig eksistens, reproduksjon og utvikling. Det er den elementære strukturelle og funksjonelle enheten til alle levende organismer.

Kjemisk oppbygning celler.

Av de 110 elementene i Mendeleevs periodiske system, ble 86 funnet å være konstant tilstede i menneskekroppen. 25 av dem er nødvendige for et normalt liv, 18 av dem er absolutt nødvendige, og 7 er nyttige. I henhold til prosentandelen i cellen kjemiske elementer delt inn i tre grupper:

Makroelementer Hovedelementene (organogener) er hydrogen, karbon, oksygen, nitrogen. Konsentrasjonen deres: 98 – 99,9 %. De er universelle komponenter av organiske celleforbindelser.

Mikroelementer - natrium, magnesium, fosfor, svovel, klor, kalium, kalsium, jern. Konsentrasjonen deres er 0,1%.

Ultramikroelementer - bor, silisium, vanadium, mangan, kobolt, kobber, sink, molybden, selen, jod, brom, fluor. De påvirker stoffskiftet. Deres fravær er årsaken til sykdommer (sink - diabetes mellitus, jod - endemisk struma, jern - pernisiøs anemi, etc.).

Moderne medisin vet fakta om negative interaksjoner mellom vitaminer og mineraler:

Sink reduserer kobberabsorpsjon og konkurrerer med jern og kalsium om absorpsjon; (og sinkmangel gir svekkelse av immunforsvaret og en rekke patologiske tilstander fra de endokrine kjertlene).

Kalsium og jern reduserer absorpsjonen av mangan;

Vitamin E kombineres ikke godt med jern, og vitamin C kombineres ikke godt med B-vitaminer.

Positiv interaksjon:

Vitamin E og selen, samt kalsium og vitamin K, virker synergistisk;

Vitamin D er nødvendig for absorpsjon av kalsium;

Kobber fremmer absorpsjonen og øker effektiviteten av jernbruken i kroppen.

Uorganiske komponenter i cellen.

Vann- det viktigste komponent celler, det universelle spredningsmediet for levende materie. Aktive celler fra landlevende organismer består av 60–95 % vann. I hvilende celler og vev (frø, sporer) er det 10 - 20 % vann. Vann i cellen er i to former - fritt og bundet til cellulære kolloider. Fritt vann er løsningsmidlet og dispersjonsmediet til det kolloidale systemet til protoplasma. Det er 95%. Bundet vann (4–5 %) av alt cellevann danner svake hydrogen- og hydroksylbindinger med proteiner.

Egenskaper til vann:

Vann er et naturlig løsningsmiddel for mineralioner og andre stoffer.

Vann er den dispersive fasen av det kolloidale systemet til protoplasma.

Vann er mediet for cellemetabolske reaksjoner, fordi fysiologiske prosesser skjer i et utelukkende vannmiljø. Gir reaksjoner av hydrolyse, hydrering, hevelse.

Deltar i mange enzymatiske reaksjoner i cellen og dannes under metabolisme.

Vann er en kilde til hydrogenioner under fotosyntese i planter.

Biologisk betydning av vann:

De fleste biokjemiske reaksjoner skjer bare i vandig løsning; mange stoffer kommer inn og ut av celler i oppløst form. Dette kjennetegner transportfunksjonen til vann.

Vann gir hydrolysereaksjoner - nedbrytning av proteiner, fett, karbohydrater under påvirkning av vann.

På grunn av den høye fordampningsvarmen blir kroppen avkjølt. For eksempel svette hos mennesker eller transpirasjon hos planter.

Vannets høye varmekapasitet og varmeledningsevne bidrar til jevn fordeling av varme i cellen.

På grunn av adhesjonskreftene (vann - jord) og kohesjon (vann - vann), har vann egenskapen til kapillaritet.

Vannets ukomprimerbarhet bestemmer stresstilstanden til celleveggene (turgor) og det hydrostatiske skjelettet hos rundorm.

I celler forskjellige organismer Omtrent 70 elementer av D.I. Mendeleevs periodiske system av elementer ble oppdaget, men bare 24 av dem har en fullstendig etablert betydning og finnes konstant i alle typer celler.

Den største andelen i cellens grunnstoffsammensetning består av oksygen, karbon, hydrogen og nitrogen. Disse er de såkalte grunnleggende eller biogen elementer. Disse elementene står for mer enn 95 % av cellemassen, og deres relative innhold i levende stoffer er mye høyere enn i jordskorpen. Kalsium, fosfor, svovel, kalium, klor, natrium, magnesium, jod og jern er også viktige. Innholdet deres i cellen beregnes i tideler og hundredeler av en prosent. De oppførte elementene danner en gruppe makronæringsstoffer.

Andre kjemiske elementer: kobber, mangan, molybden, kobolt, sink, bor, fluor, krom, selen, aluminium, jod, jern, silisium - finnes i ekstremt små mengder (mindre enn 0,01 % av cellemassen). De tilhører gruppen mikroelementer.

Prosentinnholdet av et bestemt element i kroppen karakteriserer på ingen måte graden av dets betydning og nødvendighet i kroppen. For eksempel er mange mikroelementer en del av ulike biologiske aktive stoffer- enzymer, vitaminer (kobolt er en del av vitamin B12), hormoner (jod er en del av tyroksin); påvirker vekst og utvikling av organismer (sink, mangan, kobber), hematopoiesis (jern, kobber), cellulære respirasjonsprosesser (kobber, sink), etc. Innholdet og betydningen for cellene og kroppen som helhet av ulike kjemiske elementer er gitt i tabellen:

Celle- den elementære enheten for livet på jorden. Den har alle egenskapene til en levende organisme: den vokser, reproduserer, utveksler stoffer og energi med miljøet, og reagerer på ytre stimuli. Begynnelsen av biologisk evolusjon er assosiert med utseendet til cellulære livsformer på jorden. Encellede organismer er celler som eksisterer atskilt fra hverandre. Kroppen til alle flercellede organismer – dyr og planter – er bygget opp av et større eller mindre antall celler, som er en slags blokker som utgjør en kompleks organisme. Uansett om en celle er et integrert levende system - en separat organisme eller bare utgjør en del av den, er den utstyrt med et sett med egenskaper og egenskaper som er felles for alle celler.

Kjemisk sammensetning av cellen

Rundt 60 elementer av Mendeleevs periodiske system, som også finnes i den livløse naturen, ble funnet i celler. Dette er et av bevisene på fellesskapet mellom levende og livløs natur. Mest vanlig i levende organismer hydrogen, oksygen, karbon Og nitrogen, som utgjør omtrent 98 % av cellemassen. Dette skyldes de særegne kjemiske egenskapene til hydrogen, oksygen, karbon og nitrogen, som et resultat av at de viste seg å være mest egnet for dannelse av molekyler som utfører biologiske funksjoner. Disse fire elementene er i stand til å danne veldig sterke kovalente bindinger ved å sammenkoble elektroner som tilhører to atomer. Kovalent bundne karbonatomer kan danne rammeverket til utallige forskjellige organiske molekyler. Siden karbonatomer lett danner kovalente bindinger med oksygen, hydrogen, nitrogen og svovel, oppnår organiske molekyler eksepsjonell kompleksitet og strukturelt mangfold.

I tillegg til de fire hovedelementene inneholder cellen i merkbare mengder (10. og 100. brøkdel av en prosent) jern, kalium, natrium, kalsium, magnesium, klor, fosfor Og svovel. Alle andre elementer ( sink, kobber, jod, fluor, kobolt, mangan etc.) finnes i cellen i svært små mengder og kalles derfor mikroelementer.

Kjemiske grunnstoffer er en del av uorganiske og organiske forbindelser. Uorganiske forbindelser inkluderer vann, mineralsalter, karbondioksid, syrer og baser. Organiske forbindelser er ekorn, nukleinsyrer, karbohydrater, fett(lipider) og lipoider.

Noen proteiner inneholder svovel. En komponent av nukleinsyrer er fosfor. Hemoglobinmolekylet inneholder jern, magnesium deltar i konstruksjonen av molekylet klorofyll. Mikroelementer, til tross for deres ekstremt lave innhold i levende organismer, spiller en viktig rolle i livsprosesser. Jod er en del av skjoldbruskkjertelhormonet - tyroksin, kobolt– vitamin B 12 inneholder hormonet i øydelen av bukspyttkjertelen – insulin – sink. Hos noen fisk tar kobber plass til jern i de oksygenbærende pigmentmolekylene.

Uorganiske stoffer

Vann

H 2 O er den vanligste forbindelsen i levende organismer. Innholdet i forskjellige celler varierer ganske mye: fra 10 % i tannemaljen til 98 % i kroppen til en manet, men i gjennomsnitt utgjør den omtrent 80 % av kroppsvekten. Vannets ekstremt viktige rolle i å støtte livsprosesser skyldes dets fysisk-kjemiske egenskaper. Polariteten til molekyler og evnen til å danne hydrogenbindinger gjør vann til et godt løsningsmiddel for et stort antall stoffer. De fleste kjemiske reaksjoner som oppstår i en celle kan bare skje i en vandig løsning. Vann er også involvert i mange kjemiske transformasjoner.

Det totale antallet hydrogenbindinger mellom vannmolekyler varierer avhengig av t °. Kl ° Når isen smelter, blir omtrent 15 % av hydrogenbindingene ødelagt, ved t° 40°C - halvparten. Ved overgang til gassform blir alle hydrogenbindinger ødelagt. Dette forklarer den høye spesifikke varmekapasiteten til vann. Når temperaturen i det ytre miljøet endres, absorberer eller avgir vann varme på grunn av brudd eller nydannelse av hydrogenbindinger. På denne måten viser svingninger i temperatur inne i cellen seg å være mindre enn i miljø. Den høye fordampningsvarmen ligger til grunn for den effektive varmeoverføringsmekanismen i planter og dyr.

Vann som løsemiddel tar del i fenomenene osmose, som spiller en viktig rolle i livet til kroppens celler. Osmose er penetrering av løsemiddelmolekyler gjennom en semipermeabel membran inn i en løsning av et stoff. Semi-permeable membraner er de som lar løsemiddelmolekyler passere gjennom, men som ikke lar oppløste molekyler (eller ioner) passere gjennom. Derfor er osmose enveisdiffusjonen av vannmolekyler i retning av løsningen.

Mineralsalter

Det meste av det uorganiske inn-i celler finnes i form av salter i dissosiert eller fast tilstand. Konsentrasjonen av kationer og anioner i cellen og i miljøet er ikke den samme. Cellen inneholder ganske mye K og mye Na. I det ekstracellulære miljøet, for eksempel i blodplasma, i sjøvann tvert imot er det mye natrium og lite kalium. Cellirritabilitet avhenger av forholdet mellom konsentrasjoner av Na +, K +, Ca 2+, Mg 2+ ioner. I vevet til flercellede dyr er K en del av det flercellede stoffet som sikrer samhørighet av celler og deres ordnede arrangement. Det osmotiske trykket i cellen og dens bufferegenskaper avhenger i stor grad av konsentrasjonen av salter. Bufring er evnen til en celle til å opprettholde den svakt alkaliske reaksjonen av innholdet på et konstant nivå. Bufring inne i cellen leveres hovedsakelig av H 2 PO 4 og HPO 4 2- ioner. I ekstracellulære væsker og i blodet spilles rollen som buffer av H 2 CO 3 og HCO 3 -. Anioner binder H-ioner og hydroksidioner (OH -), på grunn av hvilke reaksjonen inne i cellen av ekstracellulære væsker forblir praktisk talt uendret. Uløselige mineralsalter (for eksempel Ca-fosfat) gir styrke til beinvevet til virveldyr og bløtdyrskall.

Organisk cellestoff

Ekorn

Blant de organiske stoffene i cellen er proteiner på første plass både i mengde (10 - 12 % av total masse celler) og etter verdi. Proteiner er høymolekylære polymerer (med en molekylvekt fra 6000 til 1 million og over), hvis monomerer er aminosyrer. Levende organismer bruker 20 aminosyrer, selv om det er mange flere. Sammensetningen av enhver aminosyre inkluderer en aminogruppe (-NH 2), som har grunnleggende egenskaper, og en karboksylgruppe (-COOH), som har sure egenskaper. To aminosyrer kombineres til ett molekyl ved å etablere en HN-CO-binding, og frigjøre et vannmolekyl. Bindingen mellom aminogruppen til en aminosyre og karboksylgruppen til en annen kalles en peptidbinding. Proteiner er polypeptider som inneholder titalls og hundrevis av aminosyrer. Molekyler av forskjellige proteiner skiller seg fra hverandre i molekylvekt, antall, sammensetning av aminosyrer og sekvensen av deres plassering i polypeptidkjeden. Det er derfor klart at proteiner er ekstremt forskjellige; antallet i alle typer levende organismer er estimert til 10 10 - 10 12.

En kjede av aminosyreenheter koblet kovalent sammen med peptidbindinger i en bestemt sekvens kalles proteinets primære struktur. I cellene ser proteiner ut som spiralvridde fibre eller kuler (kuler). Dette forklares med at i naturlig protein er polypeptidkjeden lagt ut på en strengt definert måte, avhengig av kjemisk struktur aminosyrene den inneholder.

Først folder polypeptidkjeden seg til en spiral. Tiltrekning skjer mellom atomer i nabosvinger og hydrogenbindinger dannes, spesielt mellom NH- og CO-grupper som ligger i tilstøtende svinger. En kjede av aminosyrer, vridd i form av en spiral, danner den sekundære strukturen til proteinet. Som et resultat av ytterligere folding av helixen, oppstår en konfigurasjon spesifikk for hvert protein, kalt tertiærstrukturen. Den tertiære strukturen skyldes virkningen av kohesjonskrefter mellom hydrofobe radikaler som finnes i noen aminosyrer og kovalente bindinger mellom SH-gruppene i aminosyren cystein ( S-S-forbindelser). Antall aminosyrer med hydrofobe radikaler og cystein, samt rekkefølgen på deres arrangement i polypeptidkjeden, er spesifikke for hvert protein. Følgelig bestemmes egenskapene til den tertiære strukturen til et protein av dets primære struktur. Proteinet viser biologisk aktivitet bare i form av en tertiær struktur. Derfor kan det å erstatte enda en aminosyre i en polypeptidkjede føre til en endring i konfigurasjonen av proteinet og til en reduksjon eller tap av dets biologiske aktivitet.

I noen tilfeller kombinerer proteinmolekyler med hverandre og kan bare utføre sin funksjon i form av komplekser. Dermed er hemoglobin et kompleks av fire molekyler og kun i denne formen er det i stand til å feste og transportere oksygen.Slike aggregater representerer proteinets kvaternære struktur. Basert på deres sammensetning er proteiner delt inn i to hovedklasser - enkle og komplekse. Enkle proteiner består kun av aminosyrer, nukleinsyrer (nukleotider), lipider (lipoproteiner), Me (metalloproteiner), P (fosfoproteiner).

Funksjonene til proteiner i en celle er ekstremt forskjellige. En av de viktigste er konstruksjonsfunksjonen: proteiner er involvert i dannelsen av alle cellemembraner og celleorganeller, så vel som intracellulære strukturer. Den enzymatiske (katalytiske) rollen til proteiner er ekstremt viktig. Enzymer akselererer kjemiske reaksjoner som skjer i cellen med 10 og 100 millioner ganger. Motorisk funksjon er gitt av spesielle kontraktile proteiner. Disse proteinene er involvert i alle typer bevegelser som celler og organismer er i stand til: flimring av flimmerhår og slag av flageller i protozoer, muskelsammentrekning hos dyr, bevegelse av blader i planter, osv. Transportfunksjonen til proteiner er å fest kjemiske elementer (for eksempel hemoglobin tilfører O) eller biologisk aktive stoffer (hormoner) og overføre dem til vev og organer i kroppen. Den beskyttende funksjonen kommer til uttrykk i form av produksjon av spesielle proteiner, kalt antistoffer, som svar på inntrengning av fremmede proteiner eller celler i kroppen. Antistoffer binder og nøytraliserer fremmede stoffer. Proteiner spiller en viktig rolle som energikilder. Med fullstendig splitting 1g. 17,6 kJ (~4,2 kcal) proteiner frigjøres.

Karbohydrater

Karbohydrater eller sakkarider - organisk materiale med den generelle formelen (CH 2 O) n. De fleste karbohydrater har dobbelt så mange H-atomer som antall O-atomer, som i vannmolekyler. Det er derfor disse stoffene ble kalt karbohydrater. I en levende celle finnes karbohydrater i mengder som ikke overstiger 1-2, noen ganger 5% (i leveren, i musklene). Planteceller er de rikeste på karbohydrater, hvor innholdet i enkelte tilfeller når 90 % av tørrstoffmassen (frø, potetknoller osv.).

Karbohydrater er enkle og komplekse. Enkle karbohydrater kalles monosakkarider. Avhengig av antall karbohydratatomer i molekylet kalles monosakkarider trioser, tetroser, pentoser eller heksoser. Av de seks karbonmonosakkaridene - heksosene - er de viktigste glukose, fruktose og galaktose. Glukose finnes i blodet (0,1-0,12%). Pentosene ribose og deoksyribose finnes i nukleinsyrer og ATP. Hvis to monosakkarider kombineres i ett molekyl, kalles forbindelsen et disakkarid. Bordsukker, hentet fra rør eller sukkerroer, består av ett molekyl av glukose og ett molekyl av fruktose, melkesukker - av glukose og galaktose.

Komplekse karbohydrater dannet av mange monosakkarider kalles polysakkarider. Monomeren av polysakkarider som stivelse, glykogen, cellulose er glukose. Karbohydrater utfører to hovedfunksjoner: konstruksjon og energi. Cellulose danner veggene til planteceller. Det komplekse polysakkaridet kitin fungerer som den viktigste strukturelle komponenten i eksoskjelettet til leddyr. Kitin utfører også en konstruksjonsfunksjon i sopp. Karbohydrater spiller rollen som den viktigste energikilden i cellen. Ved oksidering av 1 g karbohydrater frigjøres 17,6 kJ (~4,2 kcal). Stivelse i planter og glykogen i dyr avsettes i celler og fungerer som energireserve.

Nukleinsyrer

Betydningen av nukleinsyrer i en celle er veldig stor. Det særegne ved deres kjemiske struktur gir muligheten til å lagre, overføre og arve til datterceller informasjon om strukturen til proteinmolekyler som syntetiseres i hvert vev på et bestemt stadium individuell utvikling. Siden de fleste egenskapene og egenskapene til celler bestemmes av proteiner, er det klart at stabiliteten til nukleinsyrer er den viktigste betingelsen for normal funksjon av celler og hele organismer. Eventuelle endringer i strukturen til celler eller aktiviteten til fysiologiske prosesser i dem, og påvirker dermed vital aktivitet. Studiet av strukturen til nukleinsyrer er ekstremt viktig for å forstå arven til egenskaper i organismer og funksjonsmønstrene til både individuelle celler og cellulære systemer - vev og organer.

Det er 2 typer nukleinsyrer - DNA og RNA. DNA er en polymer som består av to nukleotidhelikser arrangert for å danne en dobbel helix. Monomerer av DNA-molekyler er nukleotider som består av en nitrogenholdig base (adenin, tymin, guanin eller cytosin), et karbohydrat (deoksyribose) og en fosforsyrerest. Nitrogenbasene i DNA-molekylet er forbundet med hverandre med ulikt antall H-bindinger og er ordnet i par: adenin (A) er alltid mot tymin (T), guanin (G) mot cytosin (C).

Nukleotider er koblet til hverandre ikke tilfeldig, men selektivt. Evnen til selektiv interaksjon av adenin med tymin og guanin med cytosin kalles komplementaritet. Den komplementære interaksjonen mellom visse nukleotider er forklart av særegenhetene ved det romlige arrangementet av atomer i molekylene deres, som lar dem komme nærmere og danne H-bindinger. I en polynukleotidkjede er nabonukleotider knyttet til hverandre gjennom en sukker (deoksyribose) og en fosforsyrerest. RNA, som DNA, er en polymer hvis monomerer er nukleotider. Nitrogenbasene til tre nukleotider er de samme som de som utgjør DNA (A, G, C); den fjerde - uracil (U) - er tilstede i RNA-molekylet i stedet for tymin. RNA-nukleotider skiller seg fra DNA-nukleotider i strukturen til karbohydratet de inneholder (ribose i stedet for deoksyribose).

I en RNA-kjede bindes nukleotider sammen ved å danne kovalente bindinger mellom ribosen til ett nukleotid og fosforsyreresten til et annet. Strukturen er forskjellig mellom to-trådet RNA. Dobbelttrådet RNA er vokterne av genetisk informasjon i en rekke virus, dvs. De utfører funksjonene til kromosomer. Enkeltrådet RNA overfører informasjon om strukturen til proteiner fra kromosomet til stedet for deres syntese og deltar i proteinsyntesen.

Det finnes flere typer enkelttrådet RNA. Navnene deres bestemmes av funksjonen eller plasseringen i cellen. Det meste av RNA i cytoplasmaet (opptil 80-90%) er ribosomalt RNA (rRNA), inneholdt i ribosomer. rRNA-molekyler er relativt små og består av gjennomsnittlig 10 nukleotider. En annen type RNA (mRNA) som bærer informasjon om sekvensen av aminosyrer i proteiner som må syntetiseres til ribosomer. Størrelsen på disse RNA-ene avhenger av lengden på DNA-regionen de ble syntetisert fra. Overførings-RNA utfører flere funksjoner. De leverer aminosyrer til stedet for proteinsyntese, "gjenkjenner" (ved prinsippet om komplementaritet) tripletten og RNA som tilsvarer den overførte aminosyren, og utfører den nøyaktige orienteringen av aminosyren på ribosomet.

Fett og lipider

Fett er forbindelser av høymolekylære fettsyrer og trihydrisk alkoholglyserol. Fett løses ikke opp i vann - de er hydrofobe. Det er alltid andre komplekse hydrofobe fettlignende stoffer kalt lipoider i cellen. En av hovedfunksjonene til fett er energi. Under nedbrytningen av 1 g fett til CO 2 og H 2 O frigjøres en stor mengde energi - 38,9 kJ (~ 9,3 kcal). Fettinnholdet i cellen varierer fra 5-15 % av tørrstoffmassen. I levende vevsceller øker fettmengden til 90 %. Hovedfunksjonen til fett i dyre- (og delvis plante-) verden er lagring.

Når 1 g fett er fullstendig oksidert (til karbondioksid og vann), frigjøres ca. 9 kcal energi. (1 kcal = 1000 cal; kalori (cal) er en ekstrasystemenhet for mengden arbeid og energi, lik mengden varme som kreves for å varme 1 ml vann med 1 °C ved standard atmosfærisk trykk 101,325 kPa; 1 kcal = 4,19 kJ). Når 1 g proteiner eller karbohydrater oksideres (i kroppen), frigjøres kun ca. 4 kcal/g. I en rekke vannlevende organismer - fra encellede kiselalger til basking sharks - vil fett "flyte", og redusere gjennomsnittlig kroppstetthet. Tettheten av animalsk fett er omtrent 0,91-0,95 g/cm³. Tettheten av vertebratbeinvev er nær 1,7-1,8 g/cm³, og gjennomsnittlig tetthet for de fleste andre vev er nær 1 g/cm³. Det er klart at du trenger ganske mye fett for å "balansere" et tungt skjelett.

Fett og lipider utfører også en konstruksjonsfunksjon: de er en del av cellemembraner. På grunn av dårlig varmeledningsevne er fett i stand til å ha en beskyttende funksjon. Hos noen dyr (sel, hval) avsettes det i det subkutane fettvevet, og danner et lag opp til 1 m tykt.Danningen av noen lipoider går foran syntesen av en rekke hormoner. Følgelig har disse stoffene også funksjonen til å regulere metabolske prosesser.

I menneskekroppen har 86 elementer av Mendeleevs periodiske system blitt oppdaget som er konstant tilstede, hvorav 25 er nødvendige for normalt liv, 18 av dem er absolutt, og 7 er nyttige. Professor V.R. Williams kalte dem livets elementer.

Sammensetningen av stoffene som er involvert i reaksjoner knyttet til celleliv inkluderer alle kjente kjemiske elementer, de fleste av dem er oksygen (65 - 75 %), karbon (15 - 18 %), hydrogen (8 - 10 %) og nitrogen (1 . 5 - 3,0 %). De resterende elementene er delt inn i 2 grupper: makroelementer (ca. 1,9%) og mikroelementer (ca. 0,1%). Makroelementer er svovel, fosfor, klor, kalium, natrium, magnesium, kalsium og jern, og mikroelementer inkluderer sink, kobber, jod, fluor, mangan, selen, kobolt, molybden, strontium, nikkel, krom, vanadium, etc. Mikroelementer er kl. minst og er små i antall, men spiller en viktig rolle - de påvirker stoffskiftet. Uten dem er normal funksjon av hver celle individuelt og organismen som helhet umulig.

Tabell over kjemiske elementer i menneskekroppen og deres rolle

_______________

En kilde til informasjon: Menneskets biologi i diagrammer / V.R. Pickering - 2003.

Som biokjemi. Som vi allerede vet, består alle levende organismer av celler. Celler består på sin side av kjemiske elementer. Kjemiske grunnstoffer uten hvilke liv på jorden ville vært umulig kalles næringsstoffer.

Biogene elementer er kjemiske elementer, som er en del av cellene i kroppen, så vel som de elementene uten hvilke den vitale aktiviteten til cellene er umulig: organiske og uorganiske stoffer, polymer og lav molekylvekt. Hver av oss vet fra barndommen at mer enn halvparten av en person består av vann. Følgelig er det første og viktigste næringsstoffet vann.

Grunnleggende kjemiske elementer i organismer:

- hydrogen;

- oksygen;

- fosfor;

- svovel;

- nitrogen;

- karbon.

Uorganiske forbindelser i levende organismer:

- karbonater;

- fosfater;

- ammoniumsalter;

- sulfater.

Følgende kan også klassifiseres som biogene elementer: ikke-metaller:

1) Jod og jodforbindelser er svært viktige for kroppen, spiller en stor rolle i metabolske prosesser. Jod er en del av tyroksin, et skjoldbruskhormon.

2) Klor. Anionene av dette elementet opprettholder saltmiljøet i kroppen på et nivå som er nødvendig for riktig funksjon. Inngår også i enkelte organiske forbindelser.

3) Silisium. En del av leddbånd og brusk (ortosilicic acid), fungerer som et bindemiddel i noen polysakkaridkjeder.

4) Selen og dens derivater. Inneholder noen enzymer (selenocestein).

Andre organiske stoffer som utgjør en levende organisme:

• Acetaldehyd;
• Eddiksyre;
• Etanol er et produkt og et substrat for biokjemiske reaksjoner.

Like viktig er følgende tilkoblinger:

HEM er en forbindelse av jern med et parafinmolekyl;

Kobalamin er en koboltforbindelse (vitamin B12).

Kalsium og magnesium- grunnleggende metaller, som sammen med jern oftest funnet i biologiske systemer. Magnesium og dets ioner spiller en viktig rolle for cellens funksjon, nærmere bestemt ribosomer og proteinsyntese i cellen. Magnesium er også en del klorofyll. Kalsium i en levende kropp kan være tilstede i form av uløselige salter:

- kalsiumkarbonat- stoffet som bløtdyrskall er laget av;

- kalsiumfosfat- deltar i konstruksjonen av skjelettet.

Enzymer inneholder mange metaller fra den fjerde perioden i det periodiske systemet:

1) Jern er involvert i prosessen med å mette celler med oksygen, og er en del av hemoglobin.

2) Sinkioner finnes i nesten alle enzymer.

3) Mangan er også en del av noen enzymer, men spiller en viktigere rolle for å opprettholde en normal ekstern biosfære: den sikrer frigjøring av oksygen til atmosfæren, og deltar også i fotokjemisk reduksjon av vann.

4) Molybden er integrert del nitrodinase er et enzym av nitrogenfikserende bakterier som fremmer reduksjonen av eksternt nitrogen til ammoniakk.

5) Kobolt- som vi allerede har sagt, er en del kobalamin eller vitamin B12.

Lavmolekylære forbindelser som er en del av levende organismer:

• Aminosyrer– Proteiner er laget av dem.
• Mono og oligosakkarider– De utgjør strukturvevet til organismer.
• Nukleamider– Nukleinsyrer er bygd opp av dem.
• Lipider- komponenter av cellemembraner.

Det er også mange andre stoffer som aktivt deltar i livet til levende organismer: koenzymer, terpener og mange andre.