Elementele chimice și funcțiile lor. Compoziția chimică a organismelor vii

Celulă

Din punctul de vedere al conceptului de sisteme vii după A. Lehninger.

O celulă vie este un sistem izoterm de molecule organice capabil de autoreglare și auto-reproducere, extragând energie și resurse din mediu.

Într-o celulă au loc un număr mare de reacții secvențiale, a căror viteză este reglată de celula însăși.

Celula se menține într-o stare dinamică staționară, departe de echilibrul cu mediul.

Celulele funcționează pe principiul consumului minim de componente și procese.

Acea. O celulă este un sistem deschis elementar, capabil de existență, reproducere și dezvoltare independentă. Este unitatea structurală și funcțională elementară a tuturor organismelor vii.

Compoziție chimică celule.

Din cele 110 elemente ale tabelului periodic al lui Mendeleev, s-a descoperit că 86 sunt prezente în mod constant în corpul uman. 25 dintre ele sunt necesare pentru o viață normală, 18 dintre ele sunt absolut necesare, iar 7 sunt utile. După procentul din celulă elemente chimiceîmpărțit în trei grupe:

Macroelemente Principalele elemente (organogeni) sunt hidrogenul, carbonul, oxigenul, azotul. Concentrația lor: 98 – 99,9%. Sunt componente universale ale compușilor organici celulari.

Microelemente - sodiu, magneziu, fosfor, sulf, clor, potasiu, calciu, fier. Concentrația lor este de 0,1%.

Ultramicroelemente - bor, siliciu, vanadiu, mangan, cobalt, cupru, zinc, molibden, seleniu, iod, brom, fluor. Ele afectează metabolismul. Absența lor este cauza bolilor (zinc – diabet zaharat, iod – gușă endemică, fier – anemie pernicioasă etc.).

Medicina modernă știe fapte despre interacțiunile negative dintre vitamine și minerale:

Zincul reduce absorbția cuprului și concurează cu fierul și calciul pentru absorbție; (iar deficiența de zinc provoacă o slăbire a sistemului imunitar și o serie de stări patologice din partea glandelor endocrine).

Calciul și fierul reduc absorbția manganului;

Vitamina E nu se combină bine cu fierul, iar vitamina C nu se combină bine cu vitaminele B.

Interacțiune pozitivă:

Vitamina E și seleniul, precum și calciul și vitamina K, acționează sinergic;

Vitamina D este necesară pentru absorbția calciului;

Cuprul favorizează absorbția și crește eficiența utilizării fierului în organism.

Componentele anorganice ale celulei.

Apă- cel mai important componentă celulele, mediul universal de dispersie al materiei vii. Celulele active ale organismelor terestre constau în 60-95% apă. În celulele și țesuturile în repaus (semințe, spori) există 10 - 20% apă. Apa din celulă este sub două forme - liberă și legată de coloizii celulari. Apa liberă este solventul și mediul de dispersie al sistemului coloidal al protoplasmei. Este de 95%. Apa legată (4–5%) din toată apa celulară formează legături slabe de hidrogen și hidroxil cu proteinele.

Proprietățile apei:

Apa este un solvent natural pentru ionii minerali și alte substanțe.

Apa este faza dispersivă a sistemului coloidal al protoplasmei.

Apa este mediul reacțiilor metabolice celulare, deoarece procesele fiziologice au loc într-un mediu exclusiv acvatic. Oferă reacții de hidroliză, hidratare, umflare.

Participă la multe reacții enzimatice ale celulei și se formează în timpul metabolismului.

Apa este o sursă de ioni de hidrogen în timpul fotosintezei la plante.

Semnificația biologică a apei:

Majoritatea reacțiilor biochimice apar numai în soluție apoasă; multe substanțe intră și ies din celule în formă dizolvată. Aceasta caracterizează funcția de transport a apei.

Apa asigură reacții de hidroliză - descompunerea proteinelor, grăsimilor, carbohidraților sub influența apei.

Datorită căldurii mari de evaporare, corpul este răcit. De exemplu, transpirația la oameni sau transpirația la plante.

Capacitatea ridicată de căldură și conductibilitatea termică a apei contribuie la distribuirea uniformă a căldurii în celulă.

Datorita fortelor de aderenta (apa - sol) si de coeziune (apa - apa), apa are proprietatea de capilaritate.

Incompresibilitatea apei determină starea de stres a pereților celulari (turgor) și scheletul hidrostatic la viermi rotunzi.

În celule diferite organisme Au fost descoperite aproximativ 70 de elemente ale sistemului periodic de elemente al lui D.I. Mendeleev, dar doar 24 dintre ele au o semnificație complet stabilită și se găsesc constant în toate tipurile de celule.

Cea mai mare pondere în compoziția elementară a celulei este formată din oxigen, carbon, hidrogen și azot. Acestea sunt așa-numitele de bază sau biogene elemente. Aceste elemente reprezintă mai mult de 95% din masa celulelor, iar conținutul lor relativ în materia vie este mult mai mare decât în ​​scoarța terestră. De asemenea, sunt vitale calciul, fosforul, sulful, potasiul, clorul, sodiul, magneziul, iodul și fierul. Conținutul lor în celulă este calculat în zecimi și sutimi de procent. Elementele enumerate formează un grup macronutrienti.

Alte elemente chimice: cupru, mangan, molibden, cobalt, zinc, bor, fluor, crom, seleniu, aluminiu, iod, fier, siliciu - sunt continute in cantitati extrem de mici (mai putin de 0,01% din masa celulara). Ei aparțin grupului microelemente.

Conținutul procentual al unui anumit element din organism nu caracterizează în niciun caz gradul de importanță și necesitate în organism. De exemplu, multe microelemente fac parte din diferite biologice substanțe active- enzime, vitamine (cobaltul face parte din vitamina B12), hormoni (iodul face parte din tiroxină); influențează creșterea și dezvoltarea organismelor (zinc, mangan, cupru), hematopoieza (fier, cupru), procesele de respirație celulară (cuprul, zinc), etc. Conținutul și semnificația pentru viața celulelor și a corpului în ansamblu a diferitelor elemente chimice este prezentată în tabel:

Celulă- unitatea elementară a vieții pe Pământ. Are toate caracteristicile unui organism viu: crește, se reproduce, schimbă substanțe și energie cu mediul înconjurător și reacționează la stimuli externi. Începutul evoluției biologice este asociat cu apariția formelor de viață celulară pe Pământ. Organismele unicelulare sunt celule care există separat unele de altele. Corpul tuturor organismelor pluricelulare - animale și plante - este construit dintr-un număr mai mare sau mai mic de celule, care sunt un fel de blocuri care alcătuiesc un organism complex. Indiferent dacă o celulă este un sistem viu integral - un organism separat sau constituie doar o parte a acestuia, ea este înzestrată cu un set de caracteristici și proprietăți comune tuturor celulelor.

Compoziția chimică a celulei

Aproximativ 60 de elemente din tabelul periodic al lui Mendeleev, care se găsesc și în natura neînsuflețită, au fost găsite în celule. Aceasta este una dintre dovezile comunității naturii vie și neînsuflețite. Cel mai frecvent la organismele vii hidrogen, oxigen, carbonȘi azot, care reprezintă aproximativ 98% din masa celulară. Acest lucru se datorează proprietăților chimice deosebite ale hidrogenului, oxigenului, carbonului și azotului, drept urmare s-au dovedit a fi cele mai potrivite pentru formarea de molecule care îndeplinesc funcții biologice. Aceste patru elemente sunt capabile să formeze legături covalente foarte puternice prin împerecherea electronilor aparținând la doi atomi. Atomii de carbon legați covalent pot forma cadrul a nenumărate molecule organice diferite. Deoarece atomii de carbon formează cu ușurință legături covalente cu oxigenul, hidrogenul, azotul și sulful, moleculele organice ating o complexitate și o diversitate structurală excepționale.

Pe lângă cele patru elemente principale, celula conține în cantități vizibile (fracțiunile a 10-a și a 100-a de procent) fier, potasiu, sodiu, calciu, magneziu, clor, fosforȘi sulf. Toate celelalte elemente ( zinc, cupru, iod, fluor, cobalt, mangan etc.) sunt prezente în celulă în cantități foarte mici și de aceea sunt numite microelemente.

Elementele chimice fac parte din compușii anorganici și organici. Compușii anorganici includ apă, săruri minerale, dioxid de carbon, acizi și baze. Compușii organici sunt veverite, acizi nucleici, carbohidrați, grăsimi(lipide) și lipoidele.

Unele proteine ​​conțin sulf. O componentă a acizilor nucleici este fosfor. Molecula de hemoglobină conține fier, magneziu participă la construcția moleculei clorofilă. Microelementele, în ciuda conținutului lor extrem de scăzut în organismele vii, joacă un rol important în procesele vieții. Iod face parte din hormonul tiroidian - tiroxina, cobalt– vitamina B 12 conține hormonul părții insulare a pancreasului – insulina – zinc. La unii pești, cuprul ia locul fierului în moleculele de pigment care transportă oxigen.

Substante anorganice

Apă

H 2 O este compusul cel mai comun în organismele vii. Conținutul său în diferite celule variază destul de mult: de la 10% în smalțul dinților până la 98% în corpul unei meduze, dar în medie reprezintă aproximativ 80% din greutatea corporală. Rolul extrem de important al apei în susținerea proceselor vitale se datorează proprietăților sale fizico-chimice. Polaritatea moleculelor și capacitatea de a forma legături de hidrogen fac din apa un solvent bun pentru un număr mare de substanțe. Majoritatea reacțiilor chimice care au loc într-o celulă pot avea loc numai într-o soluție apoasă. Apa este, de asemenea, implicată în multe transformări chimice.

Numărul total de legături de hidrogen dintre moleculele de apă variază în funcție de t °. La or ° Când gheața se topește, aproximativ 15% din legăturile de hidrogen sunt distruse, la t° 40°C - jumătate. La trecerea la starea gazoasă, toate legăturile de hidrogen sunt distruse. Aceasta explică capacitatea ridicată de căldură specifică a apei. Când temperatura mediului extern se modifică, apa absoarbe sau eliberează căldură din cauza rupturii sau formării noi a legăturilor de hidrogen. În acest fel, fluctuațiile de temperatură în interiorul celulei se dovedesc a fi mai mici decât în ​​interiorul celulei mediu inconjurator. Căldura mare de evaporare stă la baza mecanismului eficient de transfer de căldură la plante și animale.

Apa ca solvent participă la fenomenele de osmoză, care joacă un rol important în viața celulelor organismului. Osmoza este pătrunderea moleculelor de solvent printr-o membrană semi-permeabilă într-o soluție de substanță. Membranele semi-permeabile sunt cele care permit trecerea moleculelor de solvent, dar nu permit trecerea moleculelor de solut (sau ionilor). Prin urmare, osmoza este difuzia unidirecțională a moleculelor de apă în direcția soluției.

Saruri minerale

Majoritatea celor anorganice celule in-in aflate sub formă de săruri în stare disociată sau solidă. Concentrația de cationi și anioni în celulă și în mediul ei nu este aceeași. Celula conține destul de mult K și mult Na. În mediul extracelular, de exemplu în plasma sanguină, în apa de mare, dimpotrivă, există mult sodiu și puțin potasiu. Iritabilitatea celulară depinde de raportul dintre concentrațiile ionilor de Na +, K +, Ca 2+, Mg 2+. În țesuturile animalelor pluricelulare, K face parte din substanța multicelulară care asigură coeziunea celulelor și aranjarea ordonată a acestora. Presiunea osmotică din celulă și proprietățile sale de tamponare depind în mare măsură de concentrația de săruri. Buffering-ul este capacitatea unei celule de a menține reacția ușor alcalină a conținutului său la un nivel constant. Soluția tampon în interiorul celulei este asigurată în principal de ionii H2PO4 și HPO42-. În fluidele extracelulare și în sânge, rolul de tampon este jucat de H 2 CO 3 și HCO 3 -. Anionii leagă ionii de H și ionii de hidroxid (OH -), datorită cărora reacția din interiorul celulei a fluidelor extracelulare rămâne practic neschimbată. Sărurile minerale insolubile (de exemplu, fosfatul de calciu) oferă rezistență țesutului osos al vertebratelor și cochiliilor de moluște.

Materia organică celulară

Veverițe

Dintre substanțele organice ale celulei, proteinele sunt pe primul loc atât cantitativ (10 - 12% din masa totala celule) și după valoare. Proteinele sunt polimeri cu o greutate moleculară mare (cu o greutate moleculară de la 6000 la 1 milion și mai mult), ai căror monomeri sunt aminoacizi. Organismele vii folosesc 20 de aminoacizi, deși sunt mult mai mulți. Compoziția oricărui aminoacid include o grupare amino (-NH2), care are proprietăți bazice și o grupare carboxil (-COOH), care are proprietăți acide. Doi aminoacizi sunt combinați într-o moleculă prin stabilirea unei legături HN-CO, eliberând o moleculă de apă. Legătura dintre gruparea amino a unui aminoacid și gruparea carboxil a altuia se numește legătură peptidică. Proteinele sunt polipeptide care conțin zeci și sute de aminoacizi. Moleculele diferitelor proteine ​​diferă unele de altele prin greutatea moleculară, numărul, compoziția aminoacizilor și secvența locației lor în lanțul polipeptidic. Prin urmare, este clar că proteinele sunt extrem de diverse; numărul lor în toate tipurile de organisme vii este estimat la 10 10 - 10 12.

Un lanț de unități de aminoacizi conectate covalent prin legături peptidice într-o anumită secvență se numește structura primară a unei proteine. În celule, proteinele arată ca fibre sau bile (globuli) răsucite în spirală. Acest lucru se explică prin faptul că, în proteina naturală, lanțul polipeptidic este așezat într-un mod strict definit, în funcție de structura chimica aminoacizii pe care ii contine.

În primul rând, lanțul polipeptidic se pliază într-o spirală. Atracția are loc între atomii din spire învecinate și se formează legături de hidrogen, în special, între grupările NH și CO situate pe spire adiacente. Un lanț de aminoacizi, răsucite sub formă de spirală, formează structura secundară a proteinei. Ca urmare a plierii în continuare a helixului, apare o configurație specifică fiecărei proteine, numită structură terțiară. Structura terțiară se datorează acțiunii forțelor de coeziune dintre radicalii hidrofobi găsiți în unii aminoacizi și legăturilor covalente dintre grupările SH ale aminoacidului cisteină ( Conexiuni S-S). Numărul de aminoacizi cu radicali hidrofobi și cisteină, precum și ordinea dispunerii acestora în lanțul polipeptidic, sunt specifice fiecărei proteine. În consecință, caracteristicile structurii terțiare a unei proteine ​​sunt determinate de structura sa primară. Proteina prezintă activitate biologică numai sub forma unei structuri terțiare. Prin urmare, înlocuirea chiar și a unui aminoacid într-un lanț polipeptidic poate duce la o modificare a configurației proteinei și la o scădere sau pierdere a activității sale biologice.

În unele cazuri, moleculele de proteine ​​se combină între ele și își pot îndeplini funcția doar sub formă de complexe. Astfel, hemoglobina este un complex de patru molecule si numai sub aceasta forma este capabila sa ataseze si sa transporte oxigen.Asemenea agregate reprezinta structura cuaternara a proteinei. Pe baza compoziției lor, proteinele sunt împărțite în două clase principale - simple și complexe. Proteinele simple constau numai din aminoacizi, acizi nucleici (nucleotide), lipide (lipoproteine), Me (metaloproteine), P (fosfoproteine).

Funcțiile proteinelor dintr-o celulă sunt extrem de diverse. Una dintre cele mai importante este funcția de construcție: proteinele sunt implicate în formarea tuturor membranelor celulare și a organitelor celulare, precum și a structurilor intracelulare. Rolul enzimatic (catalitic) al proteinelor este extrem de important. Enzimele accelerează reacțiile chimice care au loc în celulă de 10 și 100 de milioane de ori. Funcția motorie este asigurată de proteine ​​contractile speciale. Aceste proteine ​​sunt implicate în toate tipurile de mișcări de care celulele și organismele sunt capabile: pâlpâirea cililor și bătaia flagelilor la protozoare, contracția musculară la animale, mișcarea frunzelor la plante etc. Funcția de transport a proteinelor este de a atașați elemente chimice (de exemplu, hemoglobina adaugă O) sau substanțe biologic active (hormoni) și transferați-le în țesuturile și organele corpului. Funcția de protecție se exprimă sub forma producerii de proteine ​​speciale, numite anticorpi, ca răspuns la pătrunderea proteinelor sau a celulelor străine în organism. Anticorpii leagă și neutralizează substanțele străine. Proteinele joacă un rol important ca surse de energie. Cu despicare completa 1g. Se eliberează 17,6 kJ (~4,2 kcal) de proteine.

Carbohidrați

Carbohidrați sau zaharide - materie organică cu formula generală (CH 2 O) n. Majoritatea carbohidraților au un număr de atomi de H de două ori mai mare decât numărul de atomi de O, ca în moleculele de apă. De aceea aceste substanțe au fost numite carbohidrați. Într-o celulă vie, carbohidrații se găsesc în cantități care nu depășesc 1-2, uneori 5% (în ficat, în mușchi). Celulele vegetale sunt cele mai bogate în carbohidrați, unde conținutul lor ajunge în unele cazuri la 90% din masa de substanță uscată (semințe, tuberculi de cartofi etc.).

Carbohidrații sunt simpli și complexi. Carbohidrații simpli se numesc monozaharide. În funcție de numărul de atomi de carbohidrați din moleculă, monozaharidele se numesc trioze, tetroze, pentoze sau hexoze. Dintre cele șase monozaharide de carbon - hexozele - cele mai importante sunt glucoza, fructoza și galactoza. Glucoza este conținută în sânge (0,1-0,12%). Pentozele riboza și deoxiriboza se găsesc în acizii nucleici și ATP. Dacă două monozaharide sunt combinate într-o moleculă, compusul se numește dizaharidă. Zahărul de masă, obținut din trestie sau sfeclă de zahăr, este format dintr-o moleculă de glucoză și o moleculă de fructoză, zahăr din lapte - de glucoză și galactoză.

Carbohidrații complecși formați din multe monozaharide se numesc polizaharide. Monomerul polizaharidelor precum amidonul, glicogenul, celuloza este glucoza. Carbohidrații îndeplinesc două funcții principale: construcție și energie. Celuloza formează pereții celulelor vegetale. Chitina polizaharidă complexă servește ca principală componentă structurală a exoscheletului artropodelor. Chitina îndeplinește și o funcție de construcție în ciuperci. Carbohidrații joacă rolul principalei surse de energie din celulă. În timpul oxidării a 1 g de carbohidrați, se eliberează 17,6 kJ (~4,2 kcal). Amidonul din plante și glicogenul la animale sunt depuse în celule și servesc drept rezervă de energie.

Acizi nucleici

Importanța acizilor nucleici într-o celulă este foarte mare. Particularitățile structurii lor chimice oferă posibilitatea de a stoca, transfera și moșteni către celulele fiice informații despre structura moleculelor de proteine ​​care sunt sintetizate în fiecare țesut la o anumită etapă. dezvoltarea individuală. Deoarece majoritatea proprietăților și caracteristicilor celulelor sunt determinate de proteine, este clar că stabilitatea acizilor nucleici este cea mai importantă condiție pentru funcționarea normală a celulelor și a organismelor întregi. Orice modificări ale structurii celulelor sau ale activității proceselor fiziologice din acestea, afectând astfel activitatea vitală. Studiul structurii acizilor nucleici este extrem de important pentru înțelegerea moștenirii trăsăturilor în organisme și a modelelor de funcționare atât a celulelor individuale, cât și a sistemelor celulare - țesuturi și organe.

Există 2 tipuri de acizi nucleici - ADN și ARN. ADN-ul este un polimer format din două elice de nucleotide aranjate pentru a forma o dublă helix. Monomerii moleculelor de ADN sunt nucleotide formate dintr-o bază azotată (adenină, timină, guanină sau citozină), un carbohidrat (dezoxiriboză) și un reziduu de acid fosforic. Bazele azotate din molecula de ADN sunt legate între ele printr-un număr inegal de legături H și sunt dispuse în perechi: adenina (A) este întotdeauna împotriva timinei (T), guanina (G) împotriva citozinei (C).

Nucleotidele sunt conectate între ele nu aleatoriu, ci selectiv. Capacitatea de interacțiune selectivă a adeninei cu timină și a guaninei cu citozină se numește complementaritate. Interacțiunea complementară a anumitor nucleotide se explică prin particularitățile aranjamentului spațial al atomilor în moleculele lor, care le permit să se apropie și să formeze legături H. Într-un lanț de polinucleotide, nucleotidele învecinate sunt legate între ele printr-un zahăr (dezoxiriboză) și un reziduu de acid fosforic. ARN, ca și ADN-ul, este un polimer ai cărui monomeri sunt nucleotide. Bazele azotate a trei nucleotide sunt aceleași cu cele care alcătuiesc ADN-ul (A, G, C); al patrulea - uracil (U) - este prezent în molecula de ARN în loc de timină. Nucleotidele ARN diferă de nucleotidele ADN prin structura carbohidraților pe care îl conțin (riboză în loc de dezoxiriboză).

Într-un lanț de ARN, nucleotidele sunt unite prin formarea de legături covalente între riboza unei nucleotide și restul de acid fosforic al alteia. Structura diferă între ARN-ul cu două catete. ARN-urile dublu catenare sunt depozitarii informațiilor genetice într-un număr de viruși, de ex. Ei îndeplinesc funcțiile cromozomilor. ARN monocatenar transferă informații despre structura proteinelor de la cromozom la locul sintezei lor și participă la sinteza proteinelor.

Există mai multe tipuri de ARN monocatenar. Numele lor sunt determinate de funcția sau locația lor în celulă. Majoritatea ARN-ului din citoplasmă (până la 80-90%) este ARN ribozomal (ARNr), conținut în ribozomi. Moleculele de ARNr sunt relativ mici și constau în medie din 10 nucleotide. Un alt tip de ARN (ARNm) care poartă informații despre secvența de aminoacizi din proteinele care trebuie sintetizate în ribozomi. Mărimea acestor ARN depinde de lungimea regiunii ADN din care au fost sintetizate. ARN-urile de transfer îndeplinesc mai multe funcții. Ei furnizează aminoacizi la locul sintezei proteinelor, „recunoaște” (prin principiul complementarității) tripletul și ARN-ul corespunzător aminoacidului transferat și realizează orientarea exactă a aminoacidului pe ribozom.

Grăsimi și lipide

Grăsimile sunt compuși ai acizilor grași cu molecul mare și a glicerolului alcoolului trihidroxilic. Grăsimile nu se dizolvă în apă - sunt hidrofobe. În celulă există întotdeauna și alte substanțe hidrofobe complexe, asemănătoare grăsimilor, numite lipoide. Una dintre funcțiile principale ale grăsimilor este energia. În timpul descompunerii a 1 g de grăsimi în CO 2 și H 2 O, se eliberează o cantitate mare de energie - 38,9 kJ (~ 9,3 kcal). Conținutul de grăsime din celulă variază între 5-15% din greutatea substanței uscate. În celulele țesuturilor vii, cantitatea de grăsime crește la 90%. Funcția principală a grăsimilor în lumea animală (și parțial vegetală) este depozitarea.

Când 1 g de grăsime este complet oxidată (la dioxid de carbon și apă), se eliberează aproximativ 9 kcal de energie. (1 kcal = 1000 cal; caloria (cal) este o unitate extra-sistem a cantității de lucru și energie, egală cu cantitatea de căldură necesară pentru a încălzi 1 ml de apă cu 1 °C la presiunea atmosferică standard 101,325 kPa; 1 kcal = 4,19 kJ). Când 1 g de proteine ​​sau carbohidrați este oxidat (în organism), se eliberează doar aproximativ 4 kcal/g. Într-o varietate de organisme acvatice - de la diatomee unicelulare la rechini roșeni - grăsimea va „pluti”, reducând densitatea medie a corpului. Densitatea grăsimilor animale este de aproximativ 0,91-0,95 g/cm³. Densitatea țesutului osos al vertebratelor este aproape de 1,7-1,8 g/cm³, iar densitatea medie a majorității celorlalte țesuturi este aproape de 1 g/cm³. Este clar că aveți nevoie de multă grăsime pentru a „echilibra” un schelet greu.

Grăsimile și lipidele îndeplinesc și o funcție de construcție: fac parte din membranele celulare. Datorită conductivității termice slabe, grăsimea este capabilă de o funcție de protecție. La unele animale (foci, balene) se depune în țesutul adipos subcutanat, formând un strat de până la 1 m grosime.Formarea unor lipoizi precede sinteza unui număr de hormoni. În consecință, aceste substanțe au și funcția de reglare a proceselor metabolice.

În corpul uman, au fost descoperite 86 de elemente ale tabelului periodic al lui Mendeleev care sunt prezente în mod constant, dintre care 25 sunt necesare pentru viața normală, dintre care 18 sunt absolut și 7 sunt utile. Profesorul V.R. Williams le-a numit elementele vieții.

Compoziția substanțelor implicate în reacțiile asociate cu viața celulară include toate elementele chimice cunoscute, cele mai multe dintre ele sunt oxigen (65 - 75%), carbon (15 - 18%), hidrogen (8 - 10%) și azot (1 . 5 - 3,0%). Elementele rămase sunt împărțite în 2 grupe: macroelemente (aproximativ 1,9%) și microelemente (aproximativ 0,1%). Macroelementele sunt sulf, fosfor, clor, potasiu, sodiu, magneziu, calciu și fier, iar microelementele includ zinc, cupru, iod, fluor, mangan, seleniu, cobalt, molibden, stronțiu, nichel, crom, vanadiu etc. cel puțin și sunt mici ca număr, dar joacă un rol important - afectează metabolismul. Fără ele, funcționarea normală a fiecărei celule în mod individual și a organismului în ansamblu este imposibilă.

Tabelul elementelor chimice din corpul uman și rolul lor

_______________

O sursa de informatii: Biologia umană în diagrame / V.R. Pickering - 2003.

Ca biochimia. După cum știm deja, toate organismele vii sunt formate din celule. Celulele, la rândul lor, constau din elemente chimice. Sunt numite elemente chimice fără de care viața pe Pământ ar fi imposibilă nutrienți.

Elementele biogene sunt elemente chimice, care fac parte din celulele corpului, precum și acele elemente fără de care activitatea vitală a celulelor este imposibilă: substanțe organice și anorganice, polimer și greutate moleculară mică. Fiecare dintre noi știe din copilărie că mai mult de jumătate dintr-o persoană este formată din apă. Prin urmare, primul și cel mai important nutrient este apa.

Elementele chimice de bază ale organismelor:

- hidrogen;

- oxigen;

- fosfor;

- sulf;

- azot;

- carbon.

Compuși anorganiciîn organismele vii:

- carbonați;

- fosfati;

- săruri de amoniu;

- sulfați.

Următoarele pot fi, de asemenea, clasificate ca elemente biogene: nemetale:

1) Iod iar compușii de iod sunt foarte importanți pentru organism, joacă un rol important în procesele metabolice. Iodul face parte din tiroxina, un hormon tiroidian.

2) Clor. Anionii acestui element mențin mediul sărat al organismului la un nivel necesar pentru buna funcționare. Inclus și în unii compuși organici.

3) Siliciu. Parte din ligamente și cartilaj (acid ortosilicic), servește ca liant în unele lanțuri de polizaharide.

4) Seleniuși derivatele sale. Conține unele enzime (selenocesteină).

Alte substanțe organice care alcătuiesc un organism viu:

• acetaldehidă;
• Acid acetic;
• Etanolul este un produs și un substrat al reacțiilor biochimice.

La fel de importante sunt următoarele conexiuni:

HEM este un compus de fier cu o moleculă de parafină;

Cobalamina este un compus de cobalt (vitamina B12).

Calciu și magneziu- metale de bază, care, împreună cu fier cel mai des întâlnit în sistemele biologice. Magneziul și ionii săi joacă un rol important pentru funcționarea celulei, mai exact, ribozomii și sinteza proteinelor în celulă. Magneziul este, de asemenea, parte clorofilă. Calciul dintr-un organism viu poate fi prezent sub formă de săruri insolubile:

- carbonat de calciu- substanța din care sunt făcute cochilii de moluște;

- fosfat de calciu- participă la construcția scheletului.

Enzimele conțin multe metale din perioada a 4-a a tabelului periodic:

1) Fierul este implicat în procesul de saturare a celulelor cu oxigen, fiind parte a hemoglobinei.

2) Ioni de zinc găsit în aproape toate enzimele.

3) Mangan face parte și din unele enzime, dar joacă un rol mai important în menținerea unei biosfere externe normale: asigură eliberarea de oxigen în atmosferă și, de asemenea, participă la reducerea fotochimică a apei.

4) Molibden este parte integrantă nitrodinaza este o enzimă a bacteriilor fixatoare de azot care promovează reducerea azotului extern la amoniac.

5) Cobalt- după cum am spus deja, face parte cobalamina sau vitamina B12.

Compuși cu greutate moleculară mică care fac parte din organismele vii:

• Aminoacizi- Proteinele sunt făcute din ele.
• Mono și oligozaharide- Ele alcătuiesc țesuturile structurale ale organismelor.
• Nucleamide- Acizii nucleici sunt formați din ei.
• Lipidele- componente ale membranelor celulare.

Există, de asemenea, multe alte substanțe care participă activ la viața organismelor vii: coenzime, terpene și multe altele.