Atliekamos išskyrimo funkcijos virškinimo trakto kelias; išorinio kvėpavimo organai; prakaito, riebalinės, ašarų, pieno ir kitos liaukos, taip pat inkstai (1.14 pav.), kurių pagalba iš organizmo pašalinami irimo produktai.

Ryžiai. 1.14.

Svarbus šalinimo sistemos organas yra inkstai, kurie tiesiogiai dalyvauja reguliuojant vandens ir mineralų apykaitą, užtikrina rūgščių ir šarmų pusiausvyrą (balansą) organizme, sudaro biologiškai aktyvias medžiagas, pavyzdžiui, reniną, kuris įtakoja vandens lygį. kraujo spaudimas.

Žmogaus kūno cheminė sandara

Žmogaus kūne yra organinių ir neorganinių medžiagų. Vanduo sudaro 60% kūno svorio, o mineralai - vidutiniškai 4%. Organines medžiagas daugiausia sudaro baltymai (18%), riebalai (15%), angliavandeniai (2-3%). Visos organizmo medžiagos, pvz negyvoji gamta, yra sudaryti iš įvairių cheminių elementų atomų.

Iš 110 žinomų cheminių elementų žmogaus organizmą daugiausia sudaro 24 (1.2 lentelė). Pagal jų kiekį organizme cheminiai elementai skirstomi į bazinius, makro-, mikro- ir ultramikroelementus.

Atkreipkite dėmesį, kad atskiri cheminiai elementai įvairiuose žmogaus kūno organuose ir audiniuose kaupiasi netolygiai. Taigi, pavyzdžiui, kauliniame audinyje kaupiasi kalcis ir fosforas, kraujas – geležis, skydliaukė – jodas, kepenys – varis, oda – stroncis ir kt.

Kiekybinė ir kokybinė organizmo cheminių elementų sudėtis priklauso tiek nuo išorinių aplinkos veiksnių (mitybos, ekologijos ir kt.), tiek nuo atskirų organų funkcijų.

Makroelementai o jų svarbą organizme lemia tai, kad jie būtini įgyvendinant daugelį biologinių

1.2 lentelė

Cheminiai elementai, sudarantys žmogaus kūną

(pagal N.I. Volkovą)

cheminiai procesai. Jie yra nepakeičiami mitybos veiksniai, nes organizme nesiformuoja. Mineralų kiekis yra palyginti mažas (4-10% sauso kūno svorio) ir priklauso nuo organizmo funkcinės būklės, amžiaus, mitybos būklės ir sąlygų. išorinė aplinka.

Kalcisžmogaus organizme yra 40% viso visų mineralų kiekio. Jis randamas dantų ir kaulų sudėtyje, suteikia jiems tvirtumo. Sumažėjus organizmo audinių aprūpinimui kalciu, jis išsiskiria iš kaulų, dėl ko mažėja jų stiprumas (osteoporozė), taip pat sutrinka nervų sistemos, kraujotakos, įskaitant raumenų veiklą, funkcijos.

Fosforas sudaro 22% visų mineralų. Apie 80% jo kiekio randama audiniuose kalcio fosfato pavidalu. Fosforas vaidina svarbų vaidmenį energijos gamybos procesuose, nes fosforo rūgšties likučių pavidalu jis yra energijos šaltinių - ATP, ADP, KrF, įvairių nukleotidų, taip pat vandenilio nešėjų ir kai kurių medžiagų apykaitos produktų dalis.

Natris ir kalis randama visuose audiniuose ir kūno skysčiuose. Kalio daugiausia yra ląstelių viduje, natrio – tarpląstelinėje erdvėje. Abu yra susiję su nervinio impulso laidumu, audinių sužadinimu, osmosinio kraujospūdžio (osmosinių aktyvių jonų) kūrimu, rūgščių ir šarmų pusiausvyros palaikymu, taip pat turi įtakos fermentų Na f, K f, ATPazės veiklai. Šie elementai reguliuoja vandens mainus organizme: natrio jonai sulaiko vandenį audiniuose ir sukelia baltymų pabrinkimą (koloidų susidarymą), dėl ko atsiranda edema; kalio jonai, priešingai, sustiprina natrio ir vandens išsiskyrimą iš organizmo. Dėl natrio ir kalio trūkumo organizme sutrinka centrinės nervų sistemos veikla, raumenų susitraukiamieji aparatai, širdies ir kraujagyslių bei virškinimo sistemos, dėl ko sumažėja fizinis darbingumas.

Magnis organizmo audiniuose yra tam tikru santykiu su kalciu. Jis veikia energijos apykaitą, baltymų sintezę, nes yra daugelio fermentų, vadinamų, aktyvatorius kinazės ir atlieka fosfatinės grupės perkėlimo iš ATP molekulės į įvairius substratus funkciją. Magnis taip pat veikia raumenų jaudrumą, padeda pašalinti iš organizmo cholesterolį.

Dėl jo trūkumo padidėja nervų ir raumenų jaudrumas, atsiranda traukulių ir raumenų silpnumas.

Chloras reiškia osmosines veikliąsias medžiagas ir dalyvauja reguliuojant kūno ląstelių osmosinį slėgį ir vandens apykaitą, yra naudojamas vandenilio chlorido rūgščiai (HC1) – esminei skrandžio sulčių sudedamajai daliai – susidaryti. Trūkstant chloro organizme gali sumažėti kraujospūdis, atsirasti miokardo infarkto liga, atsiranda nuovargis, dirglumas, mieguistumas.

Mikro ir ultramikroelementai. Geležis vaidina labai svarbų vaidmenį organizme vykstančiuose aerobinės energijos gamybos procesuose. Tai dalis baltymų hemoglobino, mioglobino, kurie perneša O 2 ir CO 2 organizme, taip pat citochromų – ​​kvėpavimo grandinės komponentų, kuriuose vyksta biologinės oksidacijos ir LTP susidarymo procesai, dalis. . Geležies trūkumas organizme sukelia hemoglobino susidarymo pažeidimą ir jo koncentracijos kraujyje sumažėjimą. Dėl to gali išsivystyti geležies stokos anemija, sumažėti kraujo deguonies talpa ir smarkiai sumažėti fizinis darbingumas.

Cinkas yra daugelio energijos apykaitos fermentų, taip pat karboanhidrazės fermentų, kurie katalizuoja H2CO3 ir laktatdehidrogenazės mainus, reguliuojančių oksidacinį pieno rūgšties skilimą, dalis. Jis dalyvauja kuriant aktyvią baltymo insulino - kasos hormono - struktūrą, sustiprina hipofizės (gonadotropinio) ir lytinių liaukų (testosterono, estrogeno) hormonų poveikį baltymų sintezės procesams. Dėl cinko trūkumo gali susilpnėti imuninė sistema, sumažėti apetitas, sulėtėti augimo procesai.

Varis skatina organizmo augimą, stiprina hematopoezės procesus, veikia gliukozės oksidacijos greitį ir glikogeno skaidymą. Tai yra kvėpavimo grandinės fermentų dalis, padidina lipazės, pepsino ir kitų fermentų aktyvumą.

Manganas, kobalto, chromo organizmo naudojami kaip daugelio fermentų, dalyvaujančių angliavandenių, baltymų, lipidų apykaitoje, cholesterolio sintezėje, aktyvatoriai, veikia kraujodaros procesus, didina organizmo apsaugą. Chromas taip pat pagerina baltymų sintezę, turėdamas anabolinį poveikį. Manganas dalyvauja vitamino C sintezėje, o tai labai svarbu sportininkams.

Jodas būtini skydliaukės hormonų – tiroksino ir jo darinių – statybai. Jo trūkumas organizme sukelia skydliaukės ligas (endeminę gūžį): 150 mcg patenkina kasdienį organizmo jodo poreikį.

Fluoras yra danties emalio ir dentino dalis. Jo perteklius slopina audinių kvėpavimo ir oksidacijos procesus. riebalų rūgštys... Fluoro trūkumas sukelia dantų ligas (kariesą), o perteklius sukelia emalio dėmę (fluorozę).

Selenas turi antioksidacinį poveikį, t.y. apsaugo ląsteles nuo per didelės lipidų peroksidacijos, dėl kurios audiniuose kaupiasi kenksmingi vandenilio peroksidai. Naujausi tyrimai rodo, kad selenas stiprina imuninę sistemą ir neleidžia formuotis vėžinėms ląstelėms, dalyvauja perduodant genetinę informaciją.

Mineralai vaidina svarbų vaidmenį žmogaus organizme. Mineralinės medžiagos aktyviai dalyvauja visuose mūsų viduje vykstančiuose biocheminiuose ir tarpląsteliniuose procesuose.

Periodinėje elementų lentelėje (Mendelejevo lentelė) šiuo metu yra beveik 120 cheminių elementų. Žmogaus kūne randama daugiau nei 80 elementų. Iš jų normaliam gyvenimui žmogui reikia apie 20 makro ir mikroelementų.

Esminiai elementai. Gyvybiniai (būtinieji) mikroelementai netiesiogiai veikia žmogaus organizmą, kontroliuoja hormonų, fermentų, baltymų, riebalų, angliavandenių, vitaminų ir kitų biologiškai aktyvių medžiagų gyvybinę veiklą. Ši kontrolė vyksta išlaikant tam tikrą santykį ir koncentraciją organizme.

Makroelementai:

a) Organogeniniai elementai

H, O, C, N - 98%

+ S, P- bioelementai, sudaro organinius junginius.

b) K, Na, Ca, Mg, Fe, Cl- apie 2 proc.

P, Ca- kaulų formavimasis, kaulų stiprumas.

Ca. Po 4 pagrindinių elementų užima penktą vietą. Suaugusiam žmogui iš kaulinio audinio per parą pasišalina iki 700 mg kalcio ir vėl nusėda toks pat kiekis. Vadinasi, kaulinis audinys, be pagalbinės funkcijos, atlieka kalcio ir fosforo depo vaidmenį, iš kurio organizmas juos išgauna, kai trūksta maisto.

Ca- užtikrina kraujo krešėjimą.

K, Na, Cl- ląstelių membranų pralaidumas, nervinių impulsų laidumas.

Fe- yra hemoglobino dalis.

Mg- yra augalų chlorofilo dalis, gyvūnų fermentų sudėtyje.

Mikroelementai- kiekis apie 0,02%

Zn yra insulino dalis – kasos hormonas, stiprina lytinių liaukų veiklą.

Cu užtikrina audinių augimą, yra fermentų dalis.

aš yra tiroksino, skydliaukės hormono, dalis.

Zn yra insulino, kasos hormono, dalis.

F yra dantų emalio dalis.

Co dalis vitamino B12 (kobalamino)

Mn suteikia medžiagų apykaitą.

B yra atsakingas už augimo procesą.

Mo atsakingas už geležies naudojimą, už fluoro sulaikymą organizme.

Trūkumas makro ir mikroelementai sukelia įvairias ligas. O norint jų išvengti, reikia valgyti tam tikrą maistą. Bet kurio iš šių elementų trūkumas arba perteklius sukelia rimtų jo gyvenimo pokyčių ir dažnai gali sukelti rimtų komplikacijų. Todėl normaliam organizmo funkcionavimui jame turi būti palaikomas tam tikras mineralinių medžiagų balansas.

Deficitas labiausiai paplitęs Ukrainoje jodas, cinko, seleno, magnio, mangano ir vario... Be to, moterims nėštumo metu ir vaikams stipraus augimo laikotarpiais organizme dažnai būna trūkumas liauka.

• 
  Su trūkumu kalcio vystosi osteoporozė (kaulų minkštumas, poringumas), skeleto augimo sulėtėjimas. Jūs turite valgyti pieno produktus.
• 
  Su trūkumu magnio raumenų mėšlungis, organizmo skysčių netekimas. Produktai: daržovės, pupelės, riešutai, pienas, vaisiai.
• 
  Su trūkumu chloro- sausa oda. Produktai: vanduo, valgomoji druska.
• 
  Su trūkumu natrio – galvos skausmas, prasta atmintis, apetito praradimas. Produktai: pomidorai, abrikosai, žirniai, valgomoji druska.
• 
  Su trūkumu kalio– Širdies susitraukimų aritmija, staigi mirtis didėjant krūviui. Produktai – bananai, džiovinti vaisiai, bulvės, pomidorai, cukinijos.
• 
  Fosforas – išoriniai ženklai trūkumai nežinomi. Sudėtyje yra žuvyje, pieno produktuose, graikiniai riešutai, grikiai.
• 
  Su trūkumu liauka vystosi anemija. Būtina valgyti kepenėles, mėsą, žalius daržovių lapus.
• 
  Su trūkumu fluoras a – dantų ėduonis. Produktai – žuvis, vanduo.
• 
  Su trūkumu cinko- odos pažeidimas. Produktai – mėsa, jūros gėrybės.
• 
  Su trūkumu jodo išsivysto gūžys. Būtina naudoti persimoną, jūros gėrybes, joduotą druską.
• 
  Su trūkumu vario- vėžys, sutrikusi kepenų funkcija. Maistas – kepenys, kiaušinio trynys, nesmulkinti grūdai.
• 
  Trūkstant kobalto, išsivysto piktybinė anemija. Produktai – kepenys, gyvuliniai baltymai.

• 
  Be vandens, tarp neorganinių medžiagų, sudarančių ląstelę, būtina įvardyti druskas, kurios yra joniniai junginiai. Vandeniniame tirpale jie disocijuoja, sudarydami metalo katijoną ir rūgšties likučio anijoną.
• 
  Gyvybiniams procesams ląstelės yra svarbiausios
• 
  Katijonai: K, Na, Ca, Mg.
• 
  Anijonai: H2PO4, Cl, HCO3.
• 
  Jonų koncentracija išoriniame ląstelės paviršiuje skiriasi nuo jų koncentracijos vidiniame paviršiuje. Išoriniame ląstelės membranos paviršiuje yra labai didelė natrio jonų koncentracija, o vidiniame – didelė kalio jonų koncentracija. Dėl to tarp vidinio ir išorinio ląstelės membranos paviršių susidaro potencialų skirtumas, dėl kurio sužadinimas perduodamas išilgai nervo ar raumens.
• 
  Kalcio ir magnio jonai yra daugelio fermentų aktyvatoriai.
• 
  Druskų koncentracija ląstelės viduje priklauso nuo jos buferinių savybių.
• 
  Buferis Ar ląstelės gebėjimas palaikyti šiek tiek šarminę reakciją pastoviu lygiu. Anijonai užtikrina buferį ląstelės viduje H 2 PO 4 ir NRA 4 .
• 
  Ekstraląsteliniame skystyje ir kraujyje atlieka buferio vaidmenį N 2 CO 3 ir NSO 3 .
• 
  Silpnų rūgščių ir silpnų šarmų anijonai suriša vandenilio jonus ir hidroksido jonus, dėl to reakcija ląstelės viduje nekinta.
• 
  Druskos rūgštis sukuria rūgštinę terpę skrandyje, pagreitindama maisto baltymų virškinimą.
• 
  Kalcio ir fosforo jonai randami kauliniame audinyje.
• 
  Mineralinės druskos į organizmo ląsteles patenka iš išorinės aplinkos. Druskų perteklius kartu su vandeniu iš organizmo pasišalina į išorinę aplinką.

Įvadas

Aš pasirinkau pakankamai sunki tema, nes jame apjungiama daugybė mokslų, kurių studijos pasaulyje labai svarbios: biologija, ekologija, chemija ir kt. Mano tema reikšminga mokyklos chemijos ir biologijos kursuose. Žmogus yra labai sudėtingas gyvas organizmas, bet jo tyrimas man pasirodė gana įdomus. Manau, kad kiekvienas žmogus turi žinoti, iš ko jis susideda.

Tikslas: išsamiau ištirti žmogų sudarančius cheminius elementus ir jų sąveiką organizme.

Šiam tikslui pasiekti buvo nustatyti šie. užduotys:

• 1) Ištirti elementarią gyvų organizmų sudėtį;
• 2) Pasirinkti pagrindines cheminių elementų grupes: mikro ir makro elementus;
• 3) Nustatyti, kurie cheminiai elementai yra atsakingi už augimą, raumenų funkciją, nervų sistemą ir kt.;
• 4) Atlikti laboratorinius eksperimentus, patvirtinančius anglies, azoto ir geležies buvimą žmogaus organizme.

Metodai ir metodai: mokslinės literatūros analizė, lyginamoji analizė, pasirinktos medžiagos sintezė, klasifikavimas ir apibendrinimas; stebėjimo metodas, eksperimentas (fizinis ir cheminis).

Cheminiai elementai žmogaus organizme

Visi gyvi organizmai Žemėje, įskaitant žmones, glaudžiai bendrauja su aplinka. Maistas ir geriamas vanduo prisideda prie beveik visų cheminių elementų patekimo į organizmą. Jie įvedami į kūną ir pašalinami iš jo kasdien. Analizės parodė, kad atskirų cheminių elementų kiekis ir jų santykis skirtingų žmonių sveikame organizme yra maždaug vienodas.

Daugelis mokslininkų mano, kad gyvame organizme yra ne tik visi cheminiai elementai, bet kiekvienas iš jų atlieka tam tikrą biologinę funkciją. Patikimai nustatytas apie 30 cheminių elementų, be kurių žmogaus organizmas negali normaliai funkcionuoti, vaidmuo. Šie elementai vadinami gyvybiškai svarbiais. Žmogaus kūnas susideda iš 60% vandens, 34% organinių ir 6% neorganinių medžiagų.

70 kg sveriančio žmogaus kūną sudaro:

Anglis-12,6 kg Chloras-200 gramų

Deguonis-45,5 kg Fosforas-0,7 kg

Vandenilis-7 kg Siera-175 gramai

Azotas - 2,1 kg Geležis - 5 gramai

Kalcis - 1,4 kg Fluoras - 100 gramų

Natris - 150 gramų Silicis - 3 gramai

Kalis - 100 gramų Jodas - 0,1 gramo

Magnis - 200 gramų Arsenas - 0,0005 gramai

4 gyvenimo banginiai

Anglis, deguonis, azotas ir vandenilis yra keturi cheminiai elementai, kuriuos chemikai vadina „chemijos banginiais“ ir kurie kartu yra pagrindiniai gyvybės elementai. Iš šių keturių elementų molekulių susidaro ne tik gyvi baltymai, bet ir visa mus supanti ir mumyse esanti gamta.

Vien anglis yra negyvas akmuo. Azotas, kaip ir deguonis, yra laisvos dujos. Azotas niekuo nesurištas. Vandenilis kartu su deguonimi sudaro vandenį ir kartu sukuria visatą.

Savo paprastos jungtys- tai vanduo Žemėje, debesys atmosferoje ir ore. Sudėtingesniuose junginiuose tai yra angliavandeniai, druskos, rūgštys, šarmai, alkoholiai, cukrūs, riebalai ir baltymai. Dar labiau apsunkindami, jie pasiekia aukščiausią vystymosi stadiją – kuria gyvybę.

Anglis - gyvenimo pagrindas.

Visos organinės medžiagos, iš kurių sudaryti gyvi organizmai, skiriasi nuo neorganinių tuo, kad jų pagrindą sudaro cheminis elementas anglis. Kiti elementai taip pat yra organinių medžiagų dalis: vandenilis, deguonis, azotas, siera ir fosforas. Tačiau jie visi telkiasi aplink anglį, kuri yra pagrindinė centrinė dalis.

Akademikas Fersmanas tai pavadino gyvybės pagrindu, nes be anglies gyvenimas neįmanomas. Nėra kito cheminio elemento, turinčio tokias savotiškas savybes kaip anglis.

Tačiau tai visiškai nereiškia, kad anglis sudaro didžiąją gyvosios medžiagos dalį. Bet kuriame organizme yra tik 10% anglies, 80% vandens, o likę dešimt procentų yra kiti cheminiai elementai, sudarantys kūną.

Būdinga anglies, esančios organiniuose junginiuose, savybė yra neribota jos galimybė įvairiais deriniais surišti skirtingus elementus į atomines grupes.

Žmogaus organizmas- atvira biologinė sistema. Žmogaus kūnas yra daugiapakopė sistema. Jį sudaro organų sistemos, kiekviena organų sistema – iš organų, kiekvienas organas – iš audinių, audinys – iš ląstelių. Kiekviena ląstelė yra tarpusavyje susijusių organelių sistema.

Žmogaus kūnas yra atvira sistema, kuri nuolat keičiasi medžiagomis ir energija su aplinka. Iš jo deguonis patenka į organizmą vykstant dujų mainams, o kartu su maistu, vandeniu ir maistinių medžiagų... Išorėje organizmas pašalina anglies dvideginį, nesuvirškintus maisto likučius, šlapimą, prakaitą, riebalinių liaukų sekreciją.

Išoriškai kūnas gauna šiluminė energija ir maistinės medžiagos (baltymai, riebalai, angliavandeniai), kurių molekulės kaupia cheminę energiją. Jis išsiskiria organizme vykstant šių medžiagų irimo reakcijoms. Dalis cheminės energijos išleidžiama jos gyvybinės veiklos procesui, o perteklius šilumos pavidalu grąžinamas į išorinę aplinką.

Neorganinės medžiagos

Iš visų neorganinių medžiagų vandens kiekis žmogaus organizme yra didžiausias. Jis sudaro iki 90% embriono masės ir iki 70% pagyvenusio žmogaus kūno masės. Vanduo yra tirpiklis, pernešantis medžiagas organizme. Vandenyje ištirpusios medžiagos įgyja savybę sąveikauti. Vanduo taip pat dalyvauja šilumos mainų tarp kūno ir aplinkos procesuose.

Žmogaus kūne yra daug neorganinių medžiagų. Dalis jų yra molekulių pavidalu, pavyzdžiui, kalcio junginiai kauluose, medžiagos jonų pavidalu. Taigi geležies jonai dalyvauja pernešant deguonį kraujyje, kalcio jonai reikalingi raumenims susitraukti, o kalio ir natrio jonai reikalingi nerviniams impulsams formuoti ir perduoti.

Organinės medžiagos

Daugelio organinių medžiagų molekulės susideda iš blokų – paprastų organinių molekulių. Tokią struktūrą turi visi baltymai. Jie susidaro iš aminorūgščių molekulių. Paprastai aminorūgščių grandinė susilanksto į pluoštines arba į klubus panašias struktūras. Taigi baltymo molekulė tampa kompaktiškesnė ir užima mažiau vietos ląstelėje.

Kiekviename organizme vykstančiame procese dalyvauja dešimtys ar net šimtai skirtingų baltymų. Baltymų dalis sudaro daugiau nei 50% sausos ląstelių masės. Kai kurie baltymai yra Statybinė medžiaga ląstelės, kiti dirba raumenų susitraukimo metu, treti saugo organizmą nuo infekcijų. Beveik visos cheminės reakcijos organizme vyksta fermentų – katalizinių baltymų – pagalba.

Sudėtingi angliavandeniai

Taip pat baltymai, kompleksiniai angliavandeniai susidaro iš blokinių molekulių. Taigi, glikogeno blokai yra paprastų angliavandenių – gliukozės – molekulės. Gliukozė organizme atlieka energijos šaltinio vaidmenį, o gliukozės atsargos susidaro glikogeno pavidalu. Kartu su baltymais ir kitomis organinėmis medžiagomis angliavandeniai atlieka struktūrinę funkciją.

Riebalai

Riebalai- vandenyje netirpios organinės medžiagos. Riebalų molekulėje paprastai yra glicerolio ir riebalų rūgščių molekulių. Riebalai sudaro ląstelių plazmines membranas, kaupiasi riebalinio audinio ląstelėse, kurios atlieka organizme. apsaugines funkcijas... Riebalai, kaip ir gliukozė, yra energijos šaltinis. Riebalų molekulė sukaupia daugiau energijos nei gliukozės molekulė, tačiau ląstelė energiją iš riebalų pasiima daug ilgiau nei iš angliavandenių.

Pirmas cheminių medžiagų pabaigoje klasifikavo arabų mokslininkas Abu Bakr al-Razi. Jis, remdamasis medžiagų kilme, suskirstė jas į tris grupes. Pirmoje grupėje jis skyrė vietą mineralinėms medžiagoms, antroje - augalinėms ir trečioje - gyvūninėms medžiagoms.

Šiai klasifikacijai buvo lemta egzistuoti beveik visą tūkstantmetį. Tik XIX amžiuje susiformavo dvi iš tų grupių – organinės ir neorganinės medžiagos. Abiejų tipų cheminės medžiagos yra pagamintos dėl devyniasdešimties elementų, įtrauktų į DI Mendelejevo lentelę.

Neorganinių medžiagų grupė

Tarp neorganinių junginių išskiriamos paprastos ir sudėtingos medžiagos. Paprastųjų medžiagų grupė jungia metalus, nemetalus ir tauriąsias dujas. Sudėtingos medžiagosžymimos oksidais, hidroksidais, rūgštimis ir druskomis. Visos neorganinės medžiagos gali būti pagamintos iš bet kokių cheminių elementų.

Organinių medžiagų grupė

Į visų organinių junginių sudėtį be abejo įeina anglis ir vandenilis (tai yra esminis jų skirtumas nuo mineralinių medžiagų). Medžiagos, kurias sudaro C ir H, vadinamos angliavandeniliais – paprasčiausiais organiniais junginiais. Angliavandenilių dariniuose yra azoto ir deguonies. Jie savo ruožtu skirstomi į deguonies ir azoto turinčius junginius.

Deguonies turinčių medžiagų grupę sudaro alkoholiai ir eteriai, aldehidai ir ketonai, karboksirūgštys, riebalai, vaškai ir angliavandeniai. Azoto turintys junginiai apima aminus, aminorūgštis, nitro junginius ir baltymus. Heterociklinėms medžiagoms padėtis yra dvejopa – jos, priklausomai nuo struktūros, gali reikšti abiejų tipų angliavandenilius.

Ląstelių cheminės medžiagos

Ląstelių egzistavimas įmanomas, jei jose yra organinių ir neorganinių medžiagų. Jie žūva, kai trūksta vandens, mineralinių druskų. Ląstelės miršta, jei jose labai trūksta nukleorūgščių, riebalų, angliavandenių ir baltymų.

Jie gali normaliai gyventi, jei juose yra keli tūkstančiai organinių ir neorganinių junginių, galinčių patekti į daugybę skirtingų cheminės reakcijos... Biocheminiai procesai ląstelėje yra jos gyvybinės veiklos, normalios raidos ir funkcionavimo pagrindas.

Cheminiai elementai, kurie prisotina ląstelę

Gyvų sistemų ląstelėse yra cheminių elementų grupės. Jie praturtinti makro-, mikro- ir ultra-mikroelementais.

• Makroelementus daugiausia sudaro anglis, vandenilis, deguonis ir azotas. Šios neorganinės ląstelės medžiagos sudaro beveik visus jos organinius junginius. Jie taip pat apima gyvybiškai svarbius elementus. Ląstelė negali gyventi ir vystytis be kalcio, fosforo, sieros, kalio, chloro, natrio, magnio ir geležies.
• Mikroelementų grupę sudaro cinkas, chromas, kobaltas ir varis.
• Ultramikroelementai yra kita grupė, atstovaujanti svarbiausias neorganines ląstelės medžiagas. Grupę sudaro auksas ir sidabras, pasižymintis baktericidiniu poveikiu, gyvsidabris, kuris neleidžia reabsorbuoti vandens, užpildančio inkstų kanalėlius, o tai veikia fermentus. Jame taip pat yra platinos ir cezio. Tam tikras vaidmuo jame priskiriamas selenui, kurio trūkumas lemia skirtingi tipai vėžys.

Vanduo ląstelėje

Vandens, žemėje paplitusios medžiagos, svarba ląstelių gyvybei yra neabejotina. Jame ištirpsta daug organinių ir neorganinių medžiagų. Vanduo yra derlinga aplinka, kurioje vyksta neįtikėtinai daug cheminių reakcijų. Jis gali ištirpinti skilimo ir medžiagų apykaitos produktus. Jos dėka iš ląstelės pasišalina toksinai ir šlakai.

Šis skystis pasižymi dideliu šilumos laidumu. Tai leidžia šilumai tolygiai pasklisti po visus kūno audinius. Jis turi didelę šiluminę talpą (gebėjimą sugerti šilumą, kai jos pačios temperatūra kinta minimaliai). Šis gebėjimas neleidžia staigių temperatūros pokyčių ląstelėje.

Vanduo turi itin didelį paviršiaus įtempimą. Jo dėka ištirpusios neorganinės medžiagos, kaip ir organinės, lengvai juda per audinius. Daugelis mažų organizmų, pasinaudodami paviršiaus įtempimo savybe, prilimpa prie vandens paviršiaus ir laisvai slysta juo.

Augalų ląstelių turgoras priklauso nuo vandens. Tam tikrų rūšių gyvūnų palaikomąją funkciją atlieka vanduo, o ne kitos neorganinės medžiagos. Biologija nustatė ir ištyrė gyvūnus su hidrostatiniais skeletais. Tai yra dygiaodžių, apvalių ir anelidžių, medūzų ir anemonų atstovai.

Ląstelių prisotinimas vandeniu

Darbinės ląstelės užpildomos vandeniu iki 80% viso jų tūrio. Skystis juose yra laisvos ir surištos formos. Baltymų molekulės tvirtai jungiasi su surištas vanduo... Jie, apsupti vandens apvalkalo, yra izoliuoti vienas nuo kito.

Vandens molekulės yra polinės. Jie sudaro vandenilio ryšius. Dėl vandenilio tiltelių vanduo pasižymi dideliu šilumos laidumu. Surištas vanduo leidžia ląstelėms atlaikyti žemesnę temperatūrą. Nemokamas vanduo sudaro 95 proc. Jis skatina medžiagų, dalyvaujančių ląstelių metabolizme, tirpimą.

Labai aktyvios ląstelės smegenų audiniuose turi iki 85% vandens. Raumenų ląstelės yra 70% prisotintos vandens. Mažiau aktyvioms ląstelėms, formuojančioms riebalinį audinį, reikia 40% vandens. Gyvose ląstelėse jis ne tik tirpdo neorganines chemines medžiagas, bet ir yra pagrindinis organinių junginių hidrolizės dalyvis. Jam veikiant, organinės medžiagos, skyldamos, virsta tarpinėmis ir galutinėmis medžiagomis.

Mineralinių druskų svarba ląstelei

Mineralinės druskos ląstelėse pateikiamos kalio, natrio, kalcio, magnio katijonais ir anijonais HPO 4 2-, H 2 PO 4 -, Cl -, HCO 3 -. Tinkamos anijonų ir katijonų proporcijos sukuria ląstelių gyvybei reikalingą rūgštingumą. Daugelyje ląstelių palaikoma silpnai šarminė aplinka, kuri praktiškai nekinta ir užtikrina stabilų jų funkcionavimą.

Katijonų ir anijonų koncentracija ląstelėse skiriasi nuo jų santykio tarpląstelinėje erdvėje. To priežastis – aktyvus reguliavimas, nukreiptas į transportavimą cheminiai junginiai... Tokia procesų eiga lemia pastovumą cheminės kompozicijos gyvose ląstelėse. Po ląstelės mirties cheminių junginių koncentracija tarpląstelinėje erdvėje ir citoplazmoje susibalansuoja.

Neorganinės medžiagos cheminėje ląstelės organizacijoje

Gyvų ląstelių cheminėje sudėtyje nėra specialių elementų, būdingų tik joms. Tai lemia gyvų ir negyvų objektų cheminės sudėties vienovę. Neorganinės medžiagos ląstelės sudėtyje vaidina didžiulį vaidmenį.

Siera ir azotas padeda formuotis baltymams. Fosforas dalyvauja DNR ir RNR sintezėje. Magnis yra svarbi chlorofilo fermentų ir molekulių sudedamoji dalis. Varis yra būtinas oksidaciniams fermentams. Geležis yra hemoglobino molekulės centras, cinkas yra kasos gaminamų hormonų dalis.

Neorganinių junginių svarba ląstelėms

Azoto junginiai paverčia baltymus, aminorūgštis, DNR, RNR ir ATP. V augalų ląstelės amonio jonai ir nitratai redokso reakcijų procese virsta NH 2, tampa aminorūgščių sintezės dalyviais. Gyvi organizmai naudoja aminorūgštis, kad susidarytų savo baltymus, kurie yra būtini kūnams kurti. Organizmams žuvus, į medžiagų apykaitą patenka baltymai, o jų irimo metu azotas išsiskiria laisvu pavidalu.

Neorganinės medžiagos, kuriose yra kalio, atlieka „siurblio“ vaidmenį. Dėl „kalio pompos“ medžiagos, kurioms jų labai reikia, pro membraną prasiskverbia į ląsteles. Kalio junginiai skatina ląstelių gyvybinę veiklą, jų dėka vyksta sužadinimas ir impulsai. Kalio jonų koncentracija ląstelėse yra labai didelė, priešingai aplinką... Kalio jonai po gyvų organizmų mirties lengvai patenka į natūralią aplinką.

Fosforo turinčios medžiagos prisideda prie membranų struktūrų ir audinių susidarymo. Esant jiems susidaro fermentai ir nukleino rūgštys... Įvairūs dirvožemio sluoksniai yra vienokiu ar kitokiu laipsniu prisotinti fosforo druskų. Augalų šaknų išskyros, tirpindamos fosfatus, juos pasisavina. Po organizmų mirties fosfatų likučiai mineralizuojasi, virsdami druskomis.

Kalcio turinčios neorganinės medžiagos prisideda prie tarpląstelinės medžiagos ir kristalų susidarymo augalų ląstelėse. Iš jų kalcis patenka į kraują, reguliuodamas jo krešėjimo procesą. Jo dėka gyvuose organizmuose susidaro kaulai, kriauklės, kalkiniai skeletai, koralų polipai. Ląstelėse yra kalcio jonų ir kalcio druskų kristalų.