2.3. Kemijski sastav stanica. Makro i elementi u tragovima

• Dijagnostika

Video vodič 2: Struktura, svojstva i funkcije organskih spojeva Koncept biopolimera

Predavanje: Kemijski sastav stanica. Makro i elementi u tragovima. Odnos strukture i funkcija anorganskih i organskih tvari

makronutrijente čiji sadržaj nije niži od 0,01%;

elementi u tragovima - čija je koncentracija manja od 0,01%.

U bilo kojoj ćeliji, sadržaj elemenata u tragovima je manji od 1%, makroelementi, odnosno - više od 99%.

Natrij, kalij i klor pružaju mnoge biološke procese - turgor (unutarnji stanični tlak), pojavu električnih impulsa živaca.

Dušik, kisik, vodik, ugljik. To su glavne komponente stanice.

Fosfor i sumpor su važne komponente peptida (proteina) i nukleinskih kiselina.

Kalcij je temelj svih skeletnih formacija - zubi, kosti, školjke, stanični zidovi. Također sudjeluje u kontrakciji mišića i zgrušavanju krvi.

Magnezij je komponenta klorofila. Sudjeluje u sintezi proteina.

Željezo je sastavni dio hemoglobina, uključeno je u fotosintezu, određuje učinkovitost enzima.

Elementi u tragovima sadržane u vrlo niskim koncentracijama, važne za fiziološke procese:

Cink je sastojak inzulina;

Bakar - sudjeluje u fotosintezi i disanju;

Kobalt - sastojak vitamina B12;

Jod - sudjeluje u regulaciji metabolizma. To je važna komponenta hormona štitnjače;

Fluor je sastavni dio zubne cakline.

Neravnoteža u koncentraciji mikro i makronutrijenata dovodi do metaboličkih poremećaja, razvoja kroničnih bolesti. Nedostatak kalcija - uzrok rahitisa, željeza - anemija, nedostatak proteina u dušiku, jod - smanjenje intenziteta metaboličkih procesa.

Uzeti u obzir odnos organskih i anorganskih tvari u stanici, njihovu strukturu i funkciju.

Stanice sadrže veliku količinu mikro i makromolekula koje pripadaju različitim kemijskim razredima.

Anorganska stanična materija

Voda. Od ukupne mase živog organizma čini najveći postotak - 50-90% i sudjeluje u gotovo svim životnim procesima:

Kapilarni proces, budući da je univerzalno polarno otapalo, utječe na svojstva intersticijalne tekućine, metaboličke brzine. U odnosu na vodu svi se kemijski spojevi dijele na hidrofilne (topljive) i lipofilne (topljive u masti).

Intenzitet metabolizma ovisi o njegovoj koncentraciji u stanici - što je više vode, to se brže odvijaju procesi. Gubitak 12% vode od strane ljudskog tijela - zahtijeva obnovu pod nadzorom liječnika, uz gubitak od 20% - smrt nastupi.

Mineralne soli. Sadrži se u živim sustavima u otopljenom obliku (disocijacija u ione) i neotopljena. Rastopljene soli su uključene u:

prijenos tvari kroz membranu. Metalni kationi osiguravaju "kalij-natrijevu pumpu", mijenjajući osmotski tlak stanice. Zbog toga voda s otopljenim tvarima ulazi u ćeliju ili je ostavlja, oduzimajući nepotrebno;

formiranje nervnih impulsa elektrokemijske prirode;

su dio proteina;

fosfatni ion - komponenta nukleinskih kiselina i ATP;

karbonatni ion - podupire Ph u citoplazmi.

Netopive soli u obliku cijelih molekula tvore strukture ljuski, školjki, kostiju, zuba.

Organska tvar stanica

Zajednička značajka organske tvari je prisutnost lanca ugljikova skeleta. To su biopolimeri i male molekule jednostavne strukture.

Glavne klase dostupne u živim organizmima:

Ugljikohidrata. Stanice sadrže različite vrste - jednostavne šećere i netopive polimere (celulozu). U postocima je njihov udio u suhoj tvari do 80%, životinja - 20%. Oni igraju važnu ulogu u životnoj potpori stanica:

Fruktoza i glukoza (monosaharidi) se brzo apsorbiraju u tijelu, uključeni su u metabolizam, izvor su energije.

Riboza i dezoksiriboza (monosaharidi) jedna su od tri glavne komponente DNA i RNA.

Laktoza (odnosi se na disaharam) - koju sintetizira životinjsko tijelo, dio je mlijeka sisavaca.

U biljkama nastaje saharoza (disaharid) - izvor energije.

Maltoza (disaharid) - omogućuje klijanje sjemena.

Također, jednostavni šećeri obavljaju druge funkcije: signalni, zaštitni, transportni.
Polimerni ugljikohidrati su u vodi topljivi glikogen, kao i netopljiva celuloza, hitin, škrob. Oni igraju važnu ulogu u metabolizmu, obavljaju strukturne, skladišne, zaštitne funkcije.

Lipidi ili masti. Oni su netopljivi u vodi, ali dobro se međusobno miješaju i rastapaju u nepolarnim tekućinama (ne sadrže kisik, na primjer, kerozin ili ciklički ugljikovodici su nepolarna otapala). Lipidi su neophodni u tijelu da bi se energiji osigurali - tijekom njihove oksidacijske energije i vode nastaju. Masti su vrlo energetski učinkovite - uz pomoć 39 kJ po gramu oslobođenog tijekom oksidacije, možete podići teret težine 4 tone na visinu od 1 m. Masnoća također pruža zaštitnu i izolacijsku funkciju - kod životinja njegov debeli sloj pomaže u očuvanju topline u hladnoj sezoni. Supstance poput masti štite perje od mokrenja, osiguravaju zdrav sjaj i elastičnost životinjske dlake, obavljaju pokrovnu funkciju na listovima biljaka. Neki hormoni imaju strukturu lipida. Masti tvore osnovu strukture membrane.

Proteini ili proteini su heteropolimeri biogene strukture. Sastoje se od amino kiselina, čije su strukturne jedinice: amino skupina, radikal i karboksilna skupina. Svojstva aminokiselina i njihove međusobne razlike određuju radikale. Zbog amfoternih svojstava mogu međusobno povezivati. Protein se može sastojati od nekoliko ili stotina aminokiselina. Ukupno, struktura proteina uključuje 20 aminokiselina, njihove kombinacije određuju raznolikost oblika i svojstava proteina. Neophodno je desetak aminokiselina - one se ne sintetiziraju u životinjskom tijelu i njihov unos se postiže biljnom hranom. U probavnom traktu proteini se dijele na pojedinačne monomere koji se koriste za sintezu vlastitih proteina.

Strukturne značajke proteina:

primarna struktura - lanac aminokiselina;

sekundarni - lanac uvijen u spiralu gdje se između zavojnica stvaraju vodikove veze;

tercijarni - spirala ili nekoliko njih, smotani u globulu i spojeni slabim vezama;

Kvartar ne postoji u svim proteinima. To su nekoliko globula spojenih nekovalentnim vezama.

Snaga struktura se može slomiti, a zatim obnoviti, dok protein privremeno gubi svoja karakteristična svojstva i biološku aktivnost. Samo je uništenje primarne strukture nepovratno.

Proteini obavljaju mnoge funkcije u ćeliji:

ubrzanje kemijskih reakcija (enzimska ili katalitička funkcija, od kojih je svaka odgovorna za određenu pojedinačnu reakciju);
transport - prijenos iona, kisika, masnih kiselina kroz stanične membrane;

proteini krvi kao što su fibrin i fibrinogen prisutni su u krvnoj plazmi u neaktivnom obliku, tvore krvne ugruške na mjestu ozljede zbog kisika. Protutijela - osiguravaju imunitet.

strukturni peptidi su djelomice ili su osnova staničnih membrana, tetiva i drugih vezivnih tkiva, kose, vune, kopita i noktiju, krila i vanjskih pokrova. Aktin i miozin osiguravaju kontraktilnu mišićnu aktivnost;

regulatorni - hormonski proteini osiguravaju humoralnu regulaciju;
energija - tijekom nedostatka hranjivih tvari tijelo počinje razbijati vlastite proteine, ometajući proces vlastite životne aktivnosti. Zato se, nakon duge gladi, tijelo ne može uvijek oporaviti bez liječničke pomoći.

Nukleinske kiseline. Oni postoje 2 - DNA i RNA. RNK je više vrsta - informacijska, transportna i ribosomska. Otkrio ga je švicarski švicarski F. Fisher krajem 19. stoljeća.

DNA je dezoksiribonukleinska kiselina. Sadržano u jezgri, plastida i mitohondrija. Strukturno, to je linearni polimer koji tvori dvostruku spiralu komplementarnih nukleotidnih lanaca. Koncept njegove prostorne strukture su 1953. stvorili Amerikanci D. Watson i F. Crick.

Njegove monomerne jedinice su nukleotidi koji imaju temeljnu strukturu od:

dušična baza (koja pripada purinskoj skupini - adenin, gvanin, pirimidin - timin i citozin.)

U strukturi polimerne molekule nukleotidi se kombiniraju u parovima i komplementarno, što je posljedica različitog broja vodikovih veza: adenin + timin - dva, gvanin + citozin - tri vodikove veze.

Redoslijed nukleotida kodira strukturne aminokiselinske sekvence proteinskih molekula. Mutacija je promjena u redoslijedu nukleotida, budući da će biti kodirane proteinske molekule različite strukture.

RNA - ribonukleinska kiselina. Strukturne značajke njegove razlike od DNK su:

umjesto timinskog nukleotida - uracila;

riboza umjesto deoksiriboze.

Transportna RNA je polimerni lanac koji je presavijen u obliku djetelinog lista u ravnini, a njegova glavna funkcija je isporuka aminokiseline ribosomima.

Matrica (glasnik) RNA se konstantno formira u jezgri, komplementarna bilo kojem dijelu DNA. To je strukturna matrica, na temelju njene strukture, molekula proteina će biti sastavljena na ribosomu. Od ukupnog sadržaja RNA molekula, ovaj tip je 5%.

Ribosomal - odgovoran je za proces proizvodnje proteinskih molekula. Sintetizira se na jezgri. U kavezu je 85%.

ATP - adenozin trifosfatna kiselina. To je nukleotid koji sadrži:

Kemijski elementi stanice.

Stanice živih organizama u svom kemijskom sastavu bitno se razlikuju od okolne nežive okoline i strukture kemijskih spojeva, te skupa i sadržaja kemijskih elemenata. Ukupno je prisutno oko 90 kemijskih elemenata (koji se danas nalaze) u živim organizmima, koji su, ovisno o sadržaju, podijeljeni u 3 glavne skupine: makronutrijenti, mikroelementi i ultramikroelementi.

Makronutrijenata.

Makroelementi u značajnim količinama zastupljeni su u živim organizmima, u rasponu od stotinki postotka do desetaka posto. Ako sadržaj bilo koje kemijske tvari u tijelu prelazi 0,005% tjelesne težine, ta se tvar naziva makroelementima. Oni su dio glavnih tkiva: krvi, kostiju i mišića. To uključuje, na primjer, sljedeće kemijske elemente: vodik, kisik, ugljik, dušik, fosfor, sumpor, natrij, kalcij, kalij, klor. Makroelementi iznose oko 99% mase živih stanica, pri čemu je većina (98%) vodika, kisika, ugljika i dušika.

Donja tablica prikazuje glavne makronutrijente u tijelu:

Za sva četiri najčešća elementa u živim organizmima (vodik, kisik, ugljik, dušik, kao što je ranije rečeno) karakteristično je jedno zajedničko svojstvo. Tim elementima nedostaje jedan ili više elektrona u vanjskoj orbiti za stvaranje stabilnih elektronskih veza. Dakle, vodikovom atomu za stvaranje stabilne elektronske veze nedostaje jedan elektron u vanjskoj orbiti, atomi kisika, dušik i ugljik - dva, tri i četiri elektrona. U tom smislu, ovi kemijski elementi lako formiraju kovalentne veze zbog sparivanja elektrona, i lako mogu međusobno djelovati, ispunjavajući svoje vanjske elektronske ljuske. Osim toga, kisik, ugljik i dušik mogu tvoriti ne samo pojedinačne veze, nego i dvostruke veze. Kao rezultat toga, broj kemijskih spojeva koji se mogu formirati iz tih elemenata značajno se povećava.

Osim toga, ugljik, vodik i kisik - najlakši među elementima koji mogu tvoriti kovalentne veze. Pokazalo se da su oni najpogodniji za stvaranje spojeva koji čine živu materiju. Potrebno je posebno istaknuti još jedno važno svojstvo atoma ugljika - sposobnost stvaranja kovalentnih veza s četiri druga atoma ugljika odjednom. Zahvaljujući toj sposobnosti, kosturi se stvaraju iz ogromne raznolikosti organskih molekula.

Elementi u tragovima

Iako sadržaj elemenata u tragovima ne prelazi 0,005% za svaki pojedini element, a ukupno čine samo oko 1% mase stanica, elementi u tragovima potrebni su za vitalnu aktivnost organizama. U odsutnosti ili nedostatku sadržaja mogu se pojaviti razne bolesti. Mnogi elementi u tragovima su dio ne-proteinskih enzimskih skupina i neophodni su za provedbu njihove katalitičke funkcije.
Na primjer, željezo je sastavni dio hema, koji je dio citokroma, koji su dijelovi lanca prijenosa elektrona, i hemoglobina, proteina koji prenosi kisik iz pluća u tkiva. Nedostatak željeza u ljudskom tijelu uzrokuje razvoj anemije. Nedostatak joda, koji je dio tiroidnog hormona štitnjače, dovodi do pojave bolesti povezanih s nedostatkom ovog hormona, kao što je endemska gušavost ili kretenizam.

Primjeri elemenata u tragovima prikazani su u sljedećoj tablici:

Koji su kemijski elementi povezani s makro i mikronutrijentima stanice?

Koji su kemijski elementi povezani s makro i mikronutrijentima stanice?

Makroelementi (veliki postotak tijela prema sadržaju) uključuju sljedeće kemijske elemente:

• kisik (70%), ugljik (15%), vodik (10%), dušik (2%), kalij (0,3%), sumpor (0, 2%), fosfor (1%), klor (0, 1%), ostatak - magnezij, kalcij, natrij.

Elementi u tragovima (mali postotak sadržaja tijela) uključuju takve kemijske elemente:

• kobalt, cink, vanadij, fluor, selen, bakar, krom, nikal, germanij, jod, rutenij.

makronutrijenti

Makronutrijenti su kemijski elementi koje biljke apsorbiraju u velikim količinama. Sadržaj takvih tvari u biljkama varira od stotinki od postotka do nekoliko desetaka posto.

sadržaj:

elementi

Makroelementi su izravno uključeni u izgradnju organskih i anorganskih spojeva biljke, čineći glavninu njegove suhe tvari. Većina ih je u stanicama zastupljena s ionima.

Makronutrijenti i njihovi spojevi aktivne su tvari raznih mineralnih gnojiva. Ovisno o vrsti i obliku koriste se kao glavno gnojivo i gnojivo za sjetvu. Makroelementi uključuju: ugljik, vodik, kisik, dušik, fosfor, kalij, kalcij, magnezij, sumpor i neke druge, ali glavni elementi ishrane bilja su dušik, fosfor i kalij.

Tijelo odrasle osobe sadrži oko 4 grama željeza, 100 g natrij, 140 g kalija, 700 g fosfora i 1 kg kalcija. Unatoč tako različitim brojevima, zaključak je očigledan: tvari kombinirane pod nazivom "makro elementi" su vitalne za naše postojanje. Drugi organizmi također imaju veliku potrebu za njima: prokariotima, biljkama, životinjama.

Zagovornici teorije evolucije tvrde da je potreba za makronutrijentima određena uvjetima u kojima je nastao život na Zemlji. Kada se zemlja sastojala od čvrstih stijena, atmosfera je bila zasićena ugljičnim dioksidom, dušikom, metanom i vodenom parom, a umjesto kiše na tlo su padale otopine kiselina, odnosno makroelementi su bili jedina matrica na temelju koje su se mogle pojaviti prve organske tvari i primitivni oblici života. Stoga, čak i sada, milijarde godina kasnije, cijeli život na našoj planeti i dalje osjeća potrebu za ažuriranjem unutarnjih resursa magnezija, sumpora, dušika i drugih važnih elemenata koji čine fizičku strukturu bioloških objekata.

Fizikalna i kemijska svojstva

Makroelementi se razlikuju u kemijskim i fizikalnim svojstvima. Među njima su metali (kalij, kalcij, magnezij i drugi) i nemetali (fosfor, sumpor, dušik i drugi).

Neka fizikalna i kemijska svojstva makronutrijenata, prema podacima: [2]

Makro element

Fizičko stanje u normalnim uvjetima

srebrno-bijeli metal

čvrsti bijeli metal

srebrno-bijeli metal

krhki žuti kristali

srebrni metal

Sadržaj makronutrijenata u prirodi

Makroelementi se u prirodi nalaze svugdje: u tlu, stijenama, biljkama, živim organizmima. Neki od njih, kao što su dušik, kisik i ugljik, sastavni su elementi zemljine atmosfere.

Simptomi nedostatka određenih hranjivih tvari u usjevima, prema podacima: [6]

element

Uobičajeni simptomi

Osjetljive kulture

Promjena zelene boje lišća do blijedozelene, žućkaste i smeđe,

Veličina lista se smanjuje,

Listovi su uski i nalaze se pod oštrim kutom prema stablu,

Broj plodova (sjemenki, žitarice) naglo se smanjuje

Bijela i cvjetača,

Uvrtanje rubova lisne oštrice

Ljubičasta boja

Oštrica lišća,

Izbjeljivanje apikalnog pupoljaka,

Izbjeljivanje mladog lišća

Vrhovi lišća su savijeni,

Rubovi lišća su iskrivljeni

Bijela i cvjetača,

Bijela i cvjetača,

Promjena intenziteta zelene boje lišća,

Nizak sadržaj bjelančevina

Boja lista mijenja se u bijelu,

• Stanje vezano na dušik prisutno je u vodama rijeka, oceana, litosfere, atmosfere. Većina dušika u atmosferi je sadržana u slobodnom stanju. Bez dušika, formiranje molekula proteina je nemoguće. [2]
• Fosfor se lako oksidira i s tim u vezi ne nalazi se u prirodi u čistom obliku. Međutim, u spojevima koji se nalaze gotovo svugdje. To je važna komponenta biljnih i životinjskih proteina. [2]
• Kalij je prisutan u tlu u obliku soli. Kod biljaka se uglavnom taloži u stabljike. [2]
• Magnezij je sveprisutan. U masivnim stijenama nalazi se u obliku aluminata. Tlo sadrži sulfate, karbonate i kloride, ali prevladavaju silikati. U obliku iona sadržanog u morskoj vodi. [1]
• Kalcij je jedan od najčešćih elemenata u prirodi. Njegove naslage mogu se naći u obliku krede, vapnenca, mramora. U biljnim organizmima koji se nalaze u obliku fosfata, sulfata, karbonata. [4]
• Serav priroda je vrlo rasprostranjena: iu slobodnom stanju, iu obliku raznih spojeva. Nalazi se iu stijenama iu živim organizmima. [1]
• Željezo je jedan od najčešćih metala na zemlji, ali se u slobodnom stanju nalazi samo u meteoritima. U mineralima kopnenog podrijetla željezo je prisutno u sulfidima, oksidima, silikatima i mnogim drugim spojevima. [2]

Uloga u pogonu

Biokemijske funkcije

Visok prinos bilo kojeg poljoprivrednog usjeva moguć je samo pod uvjetom potpune i dostatne prehrane. Osim svjetla, topline i vode, biljke trebaju hranjive tvari. Sastav biljnih organizama obuhvaća više od 70 kemijskih elemenata, od kojih su 16 apsolutno nužni organogeni (ugljik, vodik, dušik, kisik), elementi u tragovima pepela (fosfor, kalij, kalcij, magnezij, sumpor), te željezo i mangan.

Svaki element obavlja svoje funkcije u biljkama i apsolutno je nemoguće zamijeniti jedan element s drugim.

Iz atmosfere

• Ugljik se apsorbira iz zraka lišćem biljaka i malo korijenima iz tla u obliku ugljičnog dioksida (CO₂). Temelj je sastava svih organskih spojeva: masti, bjelančevina, ugljikohidrata i drugih.
• Vodik se troši u sastavu vode, izuzetno je potreban za sintezu organskih tvari.
• Kisik apsorbira lišće iz zraka, korijenje iz tla, a oslobađa se i iz drugih spojeva. Potrebno je i za disanje i za sintezu organskih spojeva. [7]

Sljedeća po važnosti

• Dušik je bitan element za razvoj biljaka, naime, stvaranje proteinskih tvari. Sadržaj proteina varira od 15 do 19%. Dio je klorofila i stoga sudjeluje u fotosintezi. Dušik se nalazi u enzimima - katalizatorima različitih procesa u organizmima. [7]
• Fosfor je prisutan u sastavu staničnih jezgri, enzima, fitina, vitamina i drugih jednako važnih spojeva. Sudjeluje u procesima pretvorbe ugljikohidrata i tvari koje sadrže dušik. U biljkama se nalazi u organskom i mineralnom obliku. Mineralni spojevi - soli ortofosforne kiseline - koriste se u sintezi ugljikohidrata. Biljke koriste organske fosforne spojeve (heksofosfate, fosfatide, nukleoproteine, šećerne fosfate, fitin). [7]
• Kalij ima važnu ulogu u metabolizmu proteina i ugljikohidrata, pojačava učinak uporabe dušika iz oblika amonijaka. Prehrana kalijem snažan je čimbenik u razvoju pojedinih biljnih organa. Ovaj element pogoduje nakupljanju šećera u staničnom soku, što povećava otpornost biljaka na nepovoljne prirodne čimbenike u zimskom razdoblju, doprinosi razvoju vaskularnih snopova i zgušnjava stanice. [7]

Sljedeći makronutrijenti

• Sumpor je sastavni dio aminokiselina - cistein i metionin, koji igra važnu ulogu u metabolizmu proteina i redoks procesima. Pozitivan učinak na formiranje klorofila pridonosi formiranju kvržica na korijenu mahunarki, kao i nodulnih bakterija koje asimiliraju dušik iz atmosfere. [7]
• Kalcij - sudionik u metabolizmu ugljikohidrata i proteina ima pozitivan učinak na rast korijena. Bitno je za normalnu ishranu biljaka. Kalcifikacija kiselih tala s kalcijem povećava plodnost tla. [7]
• Magnezij je uključen u fotosintezu, čiji sadržaj u klorofilu doseže 10% ukupnog sadržaja u zelenim dijelovima biljaka. Potreba za magnezijem u biljkama nije ista. [7]
• Željezo nije dio klorofila, ali sudjeluje u redoks procesima, koji su bitni za stvaranje klorofila. Igra veliku ulogu u disanju, jer je sastavni dio respiratornih enzima. To je potrebno i za zelene biljke i za organizme bez klora. [7]

Nedostatak (nedostatak) makroelemenata u biljkama

Na nedostatak makro u tlu, a time i u biljci jasno pokazuju vanjske znakove. Osjetljivost svake biljne vrste na nedostatak makronutrijenata je strogo individualna, ali postoje i neki slični znakovi. Primjerice, kada postoji manjak dušika, fosfora, kalija i magnezija, stara lišća donjih slojeva pate, dok nedostatak kalcija, sumpora i željeza - mladi organi, svježe lišće i točka rasta.

Osobito je jasno da se nedostatak prehrane očituje u visokoprinosnim usjevima.

Višak makronutrijenata u biljkama

Na stanje biljaka utječe ne samo nedostatak, nego i višak makronutrijenata. Ona se očituje prvenstveno u starim organima i usporava rast biljaka. Često su znakovi nedostatka i viška istih elemenata donekle slični. [6]

Makro i elementi u tragovima

Oko 80 kemijskih elemenata nalazi se u živim organizmima, ali samo za 27 od tih elemenata utvrđene su njihove funkcije u stanici i organizmu. Preostali elementi su prisutni u malim količinama i, očito, ulaze u tijelo s hranom, vodom i zrakom.

Ovisno o njihovoj koncentraciji, oni se dijele na makronutrijente i mikroelemente.

Koncentracija svakog od makroelemenata u tijelu prelazi 0,01%, a njihov ukupni sadržaj je 99%. Makroelementi uključuju kisik, ugljik, vodik, dušik, fosfor, sumpor, kalij, kalcij, natrij, klor, magnezij i željezo. Prva četiri navedena elementa (kisik, ugljik, vodik i dušik) također se nazivaju organogenim, jer su dio glavnih organskih spojeva. Fosfor i sumpor također su sastavni dijelovi brojnih organskih tvari, kao što su proteini i nukleinske kiseline. Fosfor je potreban za stvaranje kostiju i zuba.

Bez preostalih makronutrijenata nemoguće je normalno funkcioniranje tijela.

Dakle, kalij, natrij i klor su uključeni u procese stanične ekscitacije. Kalcij je dio staničnih stijenki biljaka, kostiju, zuba i školjki mekušaca, potreban je za kontrakciju mišićnih stanica i zgrušavanje krvi. Magnezij je sastavni dio klorofila - pigmenta koji osigurava protok fotosinteze. Sudjeluje u biosintezi proteina i nukleinskih kiselina. Željezo je dio hemoglobina i neophodno je za funkcioniranje mnogih enzima.

Elementi u tragovima nalaze se u tijelu u koncentracijama manjim od 0,01%, a njihova ukupna koncentracija u stanici ne doseže 0,1%. Mikroelementi uključuju cink, bakar, mangan, kobalt, jod, fluor itd.

Cink je dio molekule hormona gušterače, inzulina, bakra je potrebna za fotosintezu i disanje. Kobalt je sastavni dio vitamina B12, čije odsustvo dovodi do anemije. Jod je neophodan za sintezu hormona štitnjače, osiguravajući normalan protok metabolizma, a fluor je povezan s formiranjem zubne cakline.

Nedostatak i prekomjerni ili smanjeni metabolizam makro- i mikroelemenata dovode do razvoja raznih bolesti.

Osobito nedostatak kalcija i fosfora uzrokuje rahitis, nedostatak dušika - ozbiljan nedostatak proteina, nedostatak željeza - anemiju, nedostatak joda - oštećenje nastajanja hormona štitnjače i smanjenje metabolizma, smanjen unos fluora - karijes. Olovo je otrovno za gotovo sve organizme.

Nedostatak makro i mikroelemenata može se nadoknaditi povećanjem njihovog sadržaja u hrani i pitkoj vodi, kao i uzimanjem lijekova.

Kemijski elementi stanice tvore različite spojeve - anorganske i organske.

Tema 2.2. Sastav kemijskih stanica. - razred 10-11, Syvozlazov (radna knjiga, dio 1)

1. Dajte definicije pojmova.
Element je skup atoma s istim nuklearnim nabojem i brojem protona koji se poklapaju s rednim (atomskim) brojem u periodnom sustavu.
Element u tragovima - element koji je u tijelu u vrlo niskim koncentracijama.
Makroelement - element koji je u tijelu u visokim koncentracijama.
Bioelement - kemijski element koji je uključen u aktivnost stanica, čini osnovu biomolekula.
Sastav elementne celije je postotak kemijskih elemenata u ćeliji.

2. Što je jedan od dokaza o zajednici žive i nežive prirode?
Jedinstvo kemijskog sastava. Ne postoje elementi karakteristični samo za neživu prirodu.

3. Ispunite tablicu.

ELEMENTALNA SASTAV STANJA

4. Navedite primjere organskih tvari čije se molekule sastoje od tri, četiri i pet makronutrijenata.
3 elementa: ugljikohidrati i lipidi.
4 elementa: vjeverice.
5 elemenata: nukleinske kiseline, proteini.

5. Ispunite tablicu.

BIOLOŠKA ULOGA ELEMENTA

6. Istražiti u § 2.2 odjeljak „Uloga vanjskih čimbenika u oblikovanju kemijskog sastava žive prirode“ i odgovoriti na pitanje: „Što su biokemijske endemije i koji su razlozi za njihovo porijeklo?“
Biokemijske endemije su bolesti biljaka, životinja i ljudi uzrokovane akutnim nedostatkom ili viškom elementa u određenom području.

7. Koje su poznate bolesti povezane s nedostatkom mikronutrijenata?
Nedostatak joda - endemska gušavost. Smanjena sinteza tiroksina i proliferacija tkiva štitnjače.
Nedostatak željeza - nedostatak željeza.

8. Upamtite, na temelju čega su kemijski elementi raspoređeni na makro-, mikro- i ultramikroelemente. Ponudite svoju, alternativnu klasifikaciju kemijskih elemenata (na primjer, funkcijama u živoj ćeliji).
Mikro, makro i ultra mikronutrijenti podijeljeni su prema znaku koji se temelji na njihovom postotku u ćeliji. Osim toga, moguće je klasificirati elemente prema funkcijama koje reguliraju aktivnost pojedinih organskih sustava: živčanog, mišićnog, krvožilnog i kardiovaskularnog, probavnog, itd.

9. Odaberite točan odgovor.
Test 1.
Koji kemijski elementi čine većinu organskih tvari?
2) C, O, H, N;

Test 2.
Elementi makroa se ne primjenjuju:
4) mangan.

Test 3.
Živi organizmi trebaju dušik, jer služi:
1) komponenta proteina i nukleinskih kiselina; 10. Odredite simptom kojim se svi dolje navedeni elementi, osim jednog, kombiniraju u jednu skupinu. Podcrtajte ovu „dodatnu“ stavku.
Kisik, vodik, sumpor, željezo, ugljik, fosfor, dušik. Uključeno je samo u DNA. A ostalo je sve u proteinima.

11. Objasnite podrijetlo i opće značenje riječi (pojma), na temelju značenja korijena koji ga čine.

12. Odaberite termin i objasnite kako njegova trenutna vrijednost odgovara izvornoj vrijednosti njezinih korijena.
Izraz je organogen.
Usklađenost: pojam u načelu odgovara izvornom značenju, ali danas postoji preciznija definicija. Prije toga, vrijednost je bila takva da su elementi uključeni samo u izgradnju tkiva i stanica organa. Sada je utvrđeno da biološki važni elementi ne samo da formiraju kemijske molekule u stanicama, itd., Već također reguliraju sve procese u stanicama, tkivima i organima. Oni su dio hormona, vitamina, enzima i drugih biomolekula.

13. Formulirati i zapisati osnovne ideje § 2.2.
Elementarni sastav ćelije je postotak kemijskih elemenata u ćeliji. Elementi stanica obično su klasificirani, ovisno o njihovom postotku, o mikro-, makro- i ultramikroelementima. Elementi koji su uključeni u vitalnu aktivnost stanice čine osnovu biomolekula, nazvanih bioelementi.
Makroelementi uključuju: C N H O. Oni su glavne komponente svih organskih spojeva u stanici. Osim toga, P S K Ca Na Fe Cl Mg - uključeni su u sve veće biomolekule. Bez njih funkcioniranje tijela je nemoguće. Nedostatak njih dovodi do smrti.
Elementi u tragovima: Al Cu Mn Zn Mo Co Ni I Se Br F B, itd. Također su potrebni za normalno funkcioniranje tijela, ali nisu toliko kritični. Nedostatak njih uzrokuje bolest. Oni su dio biološki aktivnih spojeva, utječu na metabolizam.
Postoje ultramikroelementi: Au Ag Be i dr. Fiziološka uloga nije u potpunosti uspostavljena. Ali oni su važni za stanicu.
Postoji pojam "biokemijske endemije" - bolesti biljaka, životinja i ljudi, uzrokovanih akutnim nedostatkom ili viškom bilo kojeg elementa u određenom području. Primjerice, endemska gušavost (nedostatak joda).
Uz nedostatak elemenata zbog načina hranjenja, mogu se pojaviti i bolesti ili bolesti. Na primjer, s nedostatkom željeza - anemija. Uz nedostatak kalcija - česte frakture, gubitak kose, zubi, bolovi u mišićima.

I.2. Kemijski sastav stanice. Mikro i makro elementi

Tipično, 70-80% stanične mase je voda, u kojoj se otapaju različite soli i organski spojevi male molekularne težine. Najkarakterističnije komponente stanice su proteini i nukleinske kiseline. Neki proteini su strukturne komponente stanice, drugi su enzimi, tj. katalizatora koji određuju brzinu i smjer kemijskih reakcija koje se odvijaju u stanicama. Nukleinske kiseline služe kao nositelji nasljednih informacija, koje se provode u procesu intracelularne sinteze proteina. Često stanice sadrže određenu količinu rezervnih tvari koje služe kao rezerva hrane. Biljne stanice uglavnom skladište škrob, polimerni oblik ugljikohidrata. U stanicama jetre i mišića nalazi se još jedan ugljikohidratni polimer - glikogen. Često se pohranjuju i proizvodi od masti, iako neke masti imaju drugačiju funkciju, odnosno najvažnije su strukturne komponente. Proteini u stanicama (osim stanica sjemena) obično se ne pohranjuju. Nije moguće opisati tipični sastav stanice, prvenstveno zato što postoje velike razlike u količini pohranjene hrane i vode. Stanice jetre sadrže, na primjer, 70% vode, 17% proteina, 5% masti, 2% ugljikohidrata i 0,1% nukleinskih kiselina; preostalih 6% su soli i organski spojevi male molekularne težine, posebno amino kiseline. Biljne stanice obično sadrže manje proteina, znatno više ugljikohidrata i nešto više vode; iznimke su stanice koje su u mirovanju. Stanica za odmaranje pšeničnog zrna, koja je izvor hranjivih tvari za embrij, sadrži oko 12% proteina (uglavnom pohranjenih proteina), 2% masti i 72% ugljikohidrata. Količina vode dostiže normalnu razinu (70–80%) samo na početku klijanja zrna. Svaka stanica sadrži mnoge kemijske elemente uključene u različite kemijske reakcije. Kemijski procesi koji se odvijaju u ćeliji jedan su od osnovnih uvjeta za njegov život, razvoj i funkcioniranje. Neki kemijski elementi u ćeliji više, drugi - manje. Na atomskoj razini ne postoje razlike između organskog i neorganskog svijeta žive prirode: živi organizmi se sastoje od istih atoma kao tijela nežive prirode. Međutim, omjer različitih kemijskih elemenata u živim organizmima iu zemljinoj kori uvelike varira. Osim toga, živi organizmi mogu se razlikovati od svoje okoline u izotopskom sastavu kemijskih elemenata. Uobičajeno, svi elementi ćelije mogu se podijeliti u tri skupine:

Makronutrijenata. Makroelementi obuhvaćaju kisik (65–75%), ugljik (15-18%), vodik (8-10%), dušik (2,0–3,0%), kalij (0,15–0,4%)., sumpor (0,15 - 0,2%), fosfor (0,2 - 1,0%), klor (0,05 - 0,1%), magnezij (0,02 - 0,03%), natrij (0,02-0,03%), kalcij (0,04–2,00%), željezo (0,01-0,0155%). Elementi kao što su C, O, H, N, S, P su dio organskih spojeva. Ugljik - dio je svih organskih tvari; kostur ugljikovih atoma je njihova osnova. Osim toga, u obliku CO2 je fiksiran u procesu fotosinteze i oslobođen tijekom disanja, u obliku CO (u niskim koncentracijama) sudjeluje u regulaciji staničnih funkcija, u obliku CaCO3 je dio mineralnih skeleta. Kisik - dio je gotovo svih organskih tvari u ćeliji. Nastaje tijekom fotosinteze tijekom fotolize vode. Za aerobne organizme služi kao oksidacijsko sredstvo tijekom staničnog disanja, osiguravajući energiju stanicama. U najvećim količinama u živim stanicama nalazi se sastav vode. Vodik - dio je svih organskih tvari u ćeliji. U najvećoj količini sadržanoj u sastavu vode. Neke bakterije oksidiraju molekularni vodik za energiju. Dušik - dio je proteina, nukleinskih kiselina i njihovih monomera - aminokiselina i nukleotida. Iz tijela životinja izveden je sastav amonijaka, uree, gvanina ili mokraćne kiseline kao konačnog produkta metabolizma dušika. U obliku dušikovog oksida NO (u niskim koncentracijama) sudjeluje u regulaciji krvnog tlaka. Sumpor - dio aminokiselina koje sadrže sumpor, dakle, nalazi se u većini proteina. U malim količinama prisutan je kao sulfat-ion u citoplazmi stanica i izvanstaničnih tekućina. Fosfor - je dio ATP-a, drugih nukleotida i nukleinskih kiselina (u obliku ostataka fosforne kiseline), u sastavu koštanog tkiva i zubne cakline (u obliku mineralnih soli), a prisutan je iu citoplazmi i međustaničnim tekućinama (u obliku fosfatnih iona). Magnezij je kofaktor mnogih enzima uključenih u energetski metabolizam i sintezu DNA; održava integritet ribosoma i mitohondrija, dio je klorofila. U životinjskim stanicama neophodan je za funkcioniranje mišićnog i koštanog sustava. Kalcij je uključen u zgrušavanje krvi, a služi i kao jedan od univerzalnih sekundarnih medijatora koji reguliraju najvažnije unutarstanične procese (uključujući sudjelovanje u održavanju membranskog potencijala, neophodnog za kontrakciju mišića i egzocitozu). Netopljive soli kalcija sudjeluju u formiranju kostiju i zuba kralježnjaka i mineralnih kostura beskralježnjaka. Natrij sudjeluje u održavanju membranskog potencijala, stvaranju živčanih impulsa, procesima osmoregulacije (uključujući rad bubrega kod ljudi) i stvaranju sustava pufera krvi. Kalij sudjeluje u održavanju membranskog potencijala, stvaranju živčanih impulsa, regulaciji kontrakcije srčanog mišića. Sadržano u izvanstaničnim tvarima. Klor - održava elektroneutralnost stanice.

Elementi u tragovima: elementi u tragovima koji čine od 0,001% do 0,000001% tjelesne težine živih bića uključuju vanadij, germanij, jod (dio tiroksina, hormoni štitnjače), kobalt (vitamin B12), mangan, nikal, rutenij, selen, fluor (zubna caklina), bakar, krom, cink, cink - dio je enzima uključenih u alkoholno vrenje, dio je inzulina. Bakar - dio je oksidativnih enzima uključenih u sintezu citokroma. Selen - uključen je u procese regulacije tijela.

Ultra-mikro elementi. Ultramikroelementi čine manje od 0,0000001% u organizmima živih bića, uključuju zlato, srebro ima baktericidno djelovanje, živa inhibira reapsorpciju vode u bubrežnim tubulima, utječući na enzime. Platina i cezij također pripadaju ultramikroelementima. Neke od ovih skupina uključuju i selen, s nedostatkom raka. Funkcije ultramikroelemenata još uvijek su slabo shvaćene. Molekularni sastav stanice (tab. 1)

Kemijski sastav stanica

Skupine elemenata kemijskog sastava stanice

Znanost koja proučava sastavne dijelove i strukturu žive stanice naziva se citologija.

Svi elementi uključeni u kemijsku strukturu tijela mogu se podijeliti u tri skupine:

• makronutrijenti;
• elementi u tragovima;
• ultramicro elementa.

Makroelementi uključuju vodik, ugljik, kisik i dušik. Gotovo 98% svih sastavnih elemenata pada na njihov udio.

Elementi u tragovima su u broju desetina i stotinki postotka. I vrlo nizak sadržaj ultramikroelemenata - stotinjak i tisućinki posto.

Prevedeno s grčkog, "makro" je velik, a "mikro" je mali.

Sl. 1 Sadržaj kemijskih elemenata u ćeliji

Znanstvenici su otkrili da ne postoje posebni elementi koji su jedinstveni za žive organizme. Dakle, ono živo, ta nežive prirode čine isti elementi. To dokazuje njihovu vezu.

Usprkos kvantitativnom sadržaju kemijskog elementa, odsutnost ili redukcija barem jednog od njih dovodi do smrti cijelog organizma. Uostalom, svaki od njih ima svoje značenje.

Uloga kemijskog sastava stanice

Makroelementi su osnova biopolimera, odnosno proteina, ugljikohidrata, nukleinskih kiselina i lipida.

Elementi u tragovima dio su vitalnih organskih tvari uključenih u metaboličke procese. Sastavni su sastavni dijelovi mineralnih soli, koje su u obliku kationa i aniona, a njihov omjer određuje alkalno okruženje. Najčešće je blago alkalna, jer se omjer mineralnih soli ne mijenja.

Hemoglobin sadrži željezo, klorofil - magnezij, proteine ​​- sumpor, nukleinske kiseline - fosfor, metabolizam se odvija s dovoljnom količinom kalcija.

Sl. 2. Sastav stanica

Neki kemijski elementi su komponente anorganskih tvari, na primjer voda. Ima važnu ulogu u vitalnoj aktivnosti biljnih i životinjskih stanica. Voda je dobro otapalo, zbog toga se sve tvari u tijelu dijele na:

• Hidrofilni - topljivi u vodi;
• Hidrofobni - ne otapajte u vodi.

Zbog prisutnosti vode, stanica postaje elastična, potiče kretanje organskih tvari u citoplazmi.

Sl. 3. Stanične tvari.

Tablica "Svojstva kemijskog sastava stanice"

Kako bismo jasno razumjeli koji su kemijski elementi dio stanice, popisali smo ih u sljedećoj tablici:

makronutrijenti

Makroelementi uključuju one elemente čiji se sadržaj u stanicama mjeri u desetinama i stotinkama postotka suhe tvari (rijetko njihov sadržaj doseže nekoliko postotaka): kalij, natrij, kalcij, magnezij, željezo, sumpor, klor, jod. Sadržaj makronutrienata u stanicama izražen je kao postotak ukupne suhe mase stanice.

Kalij (do 1%). Apsorbira se u obliku hidratiziranih K + iona, koji dobro prolaze kroz membrane. Glavne funkcije kalija:

• 1. Regulira metabolizam ugljikohidrata.
• 2. Regulira osmotski tlak.
• 3. Sudjeluje u formiranju membranskih potencijala.
• 4. Aktivira enzime tijekom fotosinteze.
• 5. Radioaktivni izotop 40K je glavni izvor unutarnje radioaktivnosti.

Napomena. Osmotski tlak je vrijednost koja odražava omjer vode i suhe tvari u stanici. Što je viši osmotski tlak u stanici, to će stanica lakše apsorbirati vodu iz izvanstaničnog okruženja, i obrnuto, što je niži unutarstanični osmotski tlak, to će stanica brže izgubiti vodu.

Natrij (do 0,1%). On se apsorbira u obliku hidriranih Na + iona koji ne prolaze kroz membrane. Regulira metabolizam ugljikohidrata, osmotski tlak, sudjeluje u stvaranju membranskih potencijala.

Kalcij. (do 2%). Stanica je predstavljena hidratiranim Ca2 + ionima, netopljivim solima (na primjer, soli oksalne, fosforne, fluorovodične kiseline), organometalnim kompleksima. Regulira aktivnost mnogih enzima (na primjer, aktivnost ATPaze ovisne o kalciju u kontraktilnim kompleksima), stabilizira strukturu kromosoma. Kalcijevi pektati su osnova medijanskih pločica u biljnim tkivima; kalcijevi fluoridi i fosfati - osnova koštanog tkiva. Suvišak kalcija je štetan za stanicu, jer u ovom slučaju fosfati potrebni za stvaranje visokoenergetskih veza postaju netopivi, Ca3 (PO4) 2.

Magnezij (do 3%). Stanice su sadržane u obliku organometalnih kompleksa, rjeđe u obliku iona. Stabilizira strukturu ribosoma, regulira aktivnost enzima, dio je ATPaze, dio je molekule klorofila u biljnim stanicama.

Željezo (do 0,1%). Apsorbira se u obliku dvovalentnih iona Fe2 +, rjeđe - organometalnih kompleksa Fe3 +. Stanice se nalaze u sastavu organometalnih kompleksa s promjenjivim oksidacijskim stanjem, rjeđe u obliku Fe2 + iona. Sposobnost promjene stupnja oksidacije (Fe + 3 + h - Fe + 2) široko se primjenjuje u raznim metaboličkim procesima. Željezo je dio heme - organometalnog kompleksa koji sadrži porfirinsku jezgru i ion željeza s promjenjivim oksidacijskim stanjem. Heme je obvezna komponenta nositelja kisika: hemoglobina i mioglobina. Hem je dio raznih oksidoreduktaza: citokroma (membranski prijenosnici elektrona), katalaze (2 H2O2> 2 H2O + O2 ^), peroksidaze (H2O2> H2O + O), oksidaze (O2 + 2C> O22-), dehidrogenaze (nositelji vodika) ), ferredoksin (prijenosnik elektrona tijekom fotosinteze).

Sumpor (do 1%). Apsorbira se u obliku sulfata SO42 -. Stanica se nalazi u obliku slobodnih sulfatnih iona, u oksidiranom i reduciranom obliku u sastavu organskih spojeva. Sumpor je sastojak aminokiselina koje sadrže sumpor: metionin, cistein; Između ovih aminokiselina formiraju se disulfidni mostovi koji podržavaju tercijarnu strukturu proteina. Sumpor je dio kofaktora CoA, koji služi Krebsovom ciklusu i drugim metaboličkim procesima. Zbog promjene stupnja oksidacije, sumpor igra veliku ulogu u kemosintezi i anaerobnoj oksidaciji:

sumporovodik, sulfidni molekularni sumporni sulfat

redox oksidator redoks oksidans

Vodikov sulfid i drugi reducirani sumporni spojevi služe kao donori elektrona za bakterijsku fotosintezu.

Klor (do 4%). Apsorbira se i sadrži u stanici u obliku klorida Cl- Sudjeluje u regulaciji osmotskog tlaka.

Jod (do 0.01%). Sadrži se u stanicama u obliku jodida J- i organometalnih kompleksa. Uključeno u sastav tiroksina - hormona štitnjače koji regulira propusnost membrane.

makronutrijenti

Makroelementi su korisne tvari za tijelo, čija je dnevna stopa za osobu 200 mg.

Nedostatak makronutrijenata dovodi do metaboličkih poremećaja, disfunkcije većine organa i sustava.

Postoji izreka: mi smo ono što jedemo. Ali, naravno, ako pitate svoje prijatelje kad jedu posljednji put, na primjer, sumpor ili klor, ne možete izbjeći iznenađenje zauzvrat. U međuvremenu, gotovo 60 kemijskih elemenata "živi" u ljudskom tijelu, čije se rezerve, ponekad ne shvaćajući, obnavljaju iz hrane. A za oko 96 posto svaki od nas ima samo 4 kemijska imena koja predstavljaju skupinu makronutrijenata. I ovo:

• kisik (65% u svakom ljudskom tijelu);
• ugljik (18%);
• vodik (10%);
• dušik (3%).

Preostalih 4 posto su ostale tvari iz periodnog sustava. Istina, oni su mnogo manji i predstavljaju drugu skupinu korisnih hranjivih tvari - mikroelemente.

Za najčešće kemijske elemente - makronutrijente, uobičajeno je koristiti naziv CHON, sastavljen od velikih slova termina: ugljik, vodik, kisik i dušik na latinskom (ugljik, vodik, kisik, dušik).

Makroelementi u ljudskom tijelu, priroda je povukla prilično široke moći. Ovisi o njima:

• formiranje kostura i stanica;
• pH tijela;
• pravilan transport živčanih impulsa;
• adekvatnost kemijskih reakcija.

Kao rezultat mnogih eksperimenata, utvrđeno je: ljudi svakodnevno trebaju 12 minerala (kalcij, željezo, fosfor, jod, magnezij, cink, selen, bakar, mangan, krom, molibden, klor). Ali čak i tih 12 neće moći zamijeniti funkcije hranjivih tvari.

Hranjivi elementi

Gotovo svaki kemijski element igra značajnu ulogu u postojanju cjelokupnog života na Zemlji, ali samo ih je 20 glavnih.

Ovi elementi se dijele na:

• 6 glavnih hranjivih tvari (zastupljenih u gotovo svim živim bićima na zemlji i često u prilično velikim količinama);
• 5 manjih hranjivih tvari (pronađenih u mnogim živim bićima u relativno malim količinama);
• elementi u tragovima (esencijalne tvari potrebne u malim količinama za održavanje biokemijskih reakcija od kojih život ovisi).

Među hranjivim tvarima razlikuju se:

Glavni biogeni elementi ili organogeni su skupina ugljika, vodika, kisika, dušika, sumpora i fosfora. Manje hranjive tvari predstavljaju natrij, kalij, magnezij, kalcij, klor.

Kisik (O)

Ovo je drugi na popisu najčešćih supstanci na Zemlji. Ona je sastavni dio vode i, kao što znate, čini oko 60 posto ljudskog tijela. U plinovitom obliku, kisik postaje dio atmosfere. U tom obliku igra odlučujuću ulogu u podržavanju života na Zemlji, promovirajući fotosintezu (u biljkama) i disanju (kod životinja i ljudi).

Ugljik (C)

Ugljik se također može smatrati sinonimom za život: tkiva svih stvorenja na planeti sadrže ugljikov spoj. Osim toga, stvaranje karbonskih veza pridonosi razvoju određene količine energije, koja igra značajnu ulogu za protok važnih kemijskih procesa na razini stanice. Mnogi spojevi koji sadrže ugljik lako se pale, oslobađajući toplinu i svjetlost.

Vodik (H)

To je najlakši i najčešći element u svemiru (osobito u obliku dijatomejskog plina H2). Vodik je reaktivna i zapaljiva tvar. S kisikom stvara eksplozivne smjese. Ima 3 izotopa.

Dušik (N)

Element s atomskim brojem 7 je glavni plin u atmosferi Zemlje. Dušik je dio mnogih organskih molekula, uključujući aminokiseline, koje su sastavni dio proteina i nukleinskih kiselina koje tvore DNA. Gotovo sav dušik se proizvodi u svemiru - takozvane planetarne maglice stvorene zvijezdama starenja obogaćuju Univerzum ovim makro elementom.

Ostali makronutrijenti

Kalij (K)

Kalij (0,25%) važna je tvar odgovorna za procese elektrolita u tijelu. Jednostavnim riječima: prenosi punjenje kroz tekućine. Pomaže regulirati rad srca i prenositi impulse živčanog sustava. Također sudjeluje u homeostazi. Nedostatak elementa dovodi do srčanih problema, čak ga i zaustavlja.

Kalcij (Ca)

Kalcij (1,5%) najčešći je nutrijent u ljudskom tijelu - gotovo sve rezerve ove tvari koncentrirane su u tkivima zuba i kostiju. Kalcij je odgovoran za kontrakcije mišića i regulaciju proteina. No, tijelo će "pojesti" ovaj element iz kostiju (što je opasno po razvoj osteoporoze), ako se osjeća njegov nedostatak u svakodnevnoj prehrani.

Zahtjevana od biljaka za stvaranje staničnih membrana. Životinje i ljudi trebaju ovaj makronutrijent za održavanje zdravih kostiju i zuba. Osim toga, kalcij igra ulogu "moderatora" procesa u citoplazmi stanica. U prirodi, zastupljena u sastavu mnogih stijena (kreda, vapnenac).

Kalcij u ljudima:

• utječe na živčano-mišićnu podražljivost - sudjeluje u kontrakciji mišića (hipokalcemija dovodi do konvulzija);
• regulira glikogenolizu (razgradnju glikogena na stanje glukoze) u mišićima i glukoneogenezu (stvaranje glukoze iz ne-ugljikohidratnih formacija) u bubrezima i jetri;
• smanjuje propusnost stijenki kapilara i stanične membrane, čime se pojačavaju protuupalni i antialergijski učinci;
• potiče zgrušavanje krvi.

Kalcijevi ioni su važni unutarstanični glasnici koji utječu na inzulin i probavne enzime u tankom crijevu.

Apsorpcija Ca ovisi o sadržaju fosfora u tijelu. Razmjena kalcija i fosfata regulirana je hormonalno. Paratiroidni hormon (paratiroidni hormon) oslobađa Ca iz kostiju u krv, a kalcitonin (hormon štitnjače) potiče odlaganje elementa u kostima, što smanjuje njegovu koncentraciju u krvi.

Magnezij (Mg)

Magnezij (0,05%) igra značajnu ulogu u strukturi kostura i mišića.

Član je više od 300 metaboličkih reakcija. Tipičan unutarstanični kation, važna komponenta klorofila. Prisutna je u kosturu (70% od ukupnog broja) iu mišićima. Sastavni dio tkiva i tjelesnih tekućina.

U ljudskom tijelu, magnezij je odgovoran za opuštanje mišića, izlučivanje toksina i poboljšanje protoka krvi u srce. Nedostatak tvari ometa probavu i usporava rast, što dovodi do brzog umora, tahikardije, nesanice, PMS-a kod žena. Ali višak makroa je gotovo uvijek razvoj urolitijaze.

Natrij (Na)

Natrij (0,15%) je element koji potiče elektrolite. Pomaže u prijenosu živčanih impulsa u cijelom tijelu te je također odgovoran za reguliranje razine tekućine u tijelu, štiteći je od dehidracije.

Sumpor (S)

Sumpor (0,25%) nalazi se u 2 aminokiseline koje tvore proteine.

Fosfor (P)

Fosfor (1%) je koncentriran u kostima, po mogućnosti. Osim toga, postoji ATP molekula koja stanicama daje energiju. Prikazane su u nukleinskim kiselinama, staničnim membranama, kostima. Poput kalcija, nužan je za pravilan razvoj i rad mišićno-koštanog sustava. U ljudskom tijelu obavlja strukturalnu funkciju.

Klor (Cl)

Klor (0,15%) obično se nalazi u tijelu u obliku negativnog iona (klorida). Njegove funkcije uključuju održavanje ravnoteže vode u tijelu. Na sobnoj temperaturi klor je otrovni zeleni plin. Jako oksidirajuće sredstvo, lako ulazi u kemijske reakcije, tvore kloride.