2.3 Raku keemiline koostis. Makro- ja mikroelemendid

• Diagnostika

Video Tutorial 2: Orgaaniliste ühendite struktuur, omadused ja funktsioonid Biopolümeeride kontseptsioon

Loeng: raku keemiline koostis. Makro- ja mikroelemendid. Anorgaaniliste ja orgaaniliste ainete struktuuri ja funktsioonide seos

makrotoitained, mille sisaldus ei ole väiksem kui 0,01%;

mikroelemendid - mille kontsentratsioon on alla 0,01%.

Mistahes rakus on mikroelementide sisaldus alla 1%, makroelemendid vastavalt - üle 99%.

Naatrium, kaalium ja kloor tagavad paljude bioloogiliste protsesside - turgori (sisemine rakurõhk), närvi elektriliste impulsside väljanägemise.

Lämmastik, hapnik, vesinik, süsinik. Need on raku peamised komponendid.

Fosfor ja väävel on peptiidide (valkude) ja nukleiinhapete olulised komponendid.

Kaltsium on igasuguse skeleti moodustumise aluseks - hambad, luud, kestad, rakuseinad. Samuti osaleb see lihaste kokkutõmbumisel ja vere hüübimisel.

Magneesium on klorofülli komponent. Osaleb valkude sünteesil.

Raud on hemoglobiini komponent, osaleb fotosünteesis, määrab ensüümide efektiivsuse.

Mikroelemendid väga madalates kontsentratsioonides, mis on olulised füsioloogiliste protsesside jaoks: t

Tsink on insuliini komponent;

Vask - osaleb fotosünteesil ja hingamisel;

Koobalt - vitamiini B12 komponent;

Jood - osaleb ainevahetuse reguleerimises. See on kilpnäärme hormoonide oluline komponent;

Fluoriid on hambaemaili komponent.

Mikro- ja makroelementide kontsentratsiooni tasakaalustamatus põhjustab ainevahetushäireid, krooniliste haiguste arengut. Kaltsiumipuudus - ritsete põhjus, raua-aneemia, lämmastik - valkude puudus, jood - ainevahetusprotsesside intensiivsuse vähenemine.

Kaaluge orgaaniliste ja anorgaaniliste ainete seost rakus, nende struktuuri ja funktsiooni.

Rakud sisaldavad suurt hulka mikro- ja makromolekule, mis kuuluvad erinevatesse keemilistesse klassidesse.

Anorgaanilised rakuained

Vesi Elusorganismi kogumassist moodustab see suurima osa - 50-90% ja osaleb peaaegu kõigis eluprotsessides:

kapillaarprotsessid, kuna see on universaalne polaarne lahusti, mõjutab interstitsiaalse vedeliku, ainevahetuse kiiruse omadusi. Vee osas on kõik keemilised ühendid jaotatud hüdrofiilseteks (lahustuvad) ja lipofiilseteks (rasvades lahustuvad).

Ainevahetuse intensiivsus sõltub selle kontsentratsioonist rakus - mida rohkem vett, seda kiiremini toimub protsess. 12% vee kadumine inimkehast - nõuab taastamist arsti järelevalve all, 20% kaotus - surm.

Mineraalsoolad. Sisaldab elus süsteeme lahustatud kujul (dissotsieerudes ioonideks) ja lahustumata. Lahustatud soolad on seotud:

aine ülekanne läbi membraani. Metalli katioonid tagavad "kaalium-naatriumpumba", mis muudab raku osmootset rõhku. Sellepärast tungib vees, mis on selles lahustunud, tungib rakku või lahkub sellest, eemaldades tarbetu;

elektrokeemilise iseloomuga närviimpulsside teke;

on valkude osa;

fosfaatioon - nukleiinhapete ja ATP komponent;

karbonaatioon - toetab Ph tsütoplasmas.

Lahustumatud soolad tervete molekulide kujul moodustavad kestad, kestad, luud, hambad.

Rakkude orgaaniline aine

Orgaanilise aine ühiseks tunnuseks on süsiniku skeleti ahela olemasolu. Need on lihtsa struktuuriga biopolümeerid ja väikesed molekulid.

Elusorganismide peamised klassid:

Süsivesikud. Rakud sisaldavad erinevat tüüpi neid - lihtsaid suhkruid ja lahustumatuid polümeere (tselluloos). Protsendina on nende osakaal taimses kuivaines kuni 80%, loomad - 20%. Nad mängivad olulist rolli rakkude elu toetamisel:

Fruktoos ja glükoos (monosahhariidid) imenduvad organismis kiiresti, sisalduvad ainevahetuses, on energiaallikas.

Riboos ja deoksüriboos (monosahhariidid) on üks DNA ja RNA kolmest põhikomponendist.

Laktoos (mis viitab disaharamile) - sünteesitakse loomorganismi poolt, on osa imetajate piimast.

Taimedes moodustub sahharoos (disahhariid) - energiaallikas.

Maltoos (disahhariid) - tagab seemnete idanemise.

Lihtsad suhkrud täidavad ka muid funktsioone: signaal, kaitse, transport.
Polümeersed süsivesikud on vees lahustuvad glükogeenid, samuti lahustumatud tselluloos, kitiin, tärklis. Nad mängivad ainevahetuses olulist rolli, teostavad struktuuri-, ladustamis- ja kaitsefunktsioone.

Lipiidid või rasvad. Need on vees lahustumatud, kuid üksteisega hästi segunevad ja lahustuvad mittepolaarsetes vedelikes (mis ei sisalda hapnikku, näiteks petrool või tsüklilised süsivesinikud on mittepolaarsed lahustid). Lipiidid on kehas vajalikud selleks, et seda energiaga varustada - oksüdatsiooni ajal moodustub vesi ja vesi. Rasvad on väga energiasäästlikud - oksüdatsiooni käigus vabanenud 39 kJ grammi kohta saate tõsta 4 tonni kaaluvat koormust 1 m kõrguseni. Rasv annab ka kaitsva ja isoleeriva funktsiooni - loomadel võib selle paks kiht hoida soojust külmal aastaajal. Rasvataolised ained kaitsevad veelindude sulgede niiskuse eest, annavad loomakarvale tervisliku läikiva välimuse ja elastsuse, täidavad taimede lehtedele kattefunktsiooni. Mõnedel hormoonidel on lipiidide struktuur. Rasvad moodustavad membraani struktuuri aluse.

Valgud või valgud on biogeensete struktuuride heteropolümeerid. Need koosnevad aminohapetest, mille struktuuriüksused on: aminorühm, radikaal ja karboksüülrühm. Aminohapete omadused ja nende erinevused määravad radikaalid. Amfoteersete omaduste tõttu võivad nad omavahel sidemeid luua. Valk võib koosneda mitmest või sadast aminohappest. Kokku sisaldab valkude struktuur 20 aminohapet, nende kombinatsioonid määravad valkude vormide ja omaduste mitmekesisuse. Umbes tosin aminohapet on hädavajalikud - neid ei sünteesita loomade kehas ja nende tarbimist tagavad taimsed toidud. Seedetrakti proteiinid jagatakse individuaalseteks monomeerideks, mida kasutatakse oma valkude sünteesimiseks.

Valkude struktuursed omadused:

primaarne struktuur - aminohappe ahel;

sekundaarne - kett, mis on keerutatud spiraali, kus vesiniksidemed moodustuvad spiraalide vahel;

kolmanda taseme - spiraal või mitu neist, mis on valtsitud globaalseks ja ühendatud nõrkade võlakirjadega;

Kvaternaari ei eksisteeri kõigis valkudes. Need on mitmed mittekovalentsete sidemetega ühendatud globulid.

Struktuuride tugevust saab katkestada ja seejärel taastada, samas kui valk kaotab ajutiselt oma iseloomulikud omadused ja bioloogilise aktiivsuse. Ainult esmase struktuuri hävitamine on pöördumatu.

Valgud täidavad rakus mitmeid funktsioone:

keemiliste reaktsioonide kiirendamine (ensümaatiline või katalüütiline funktsioon, millest igaüks vastutab konkreetse üksiku reaktsiooni eest);
transport - ioonide, hapniku, rasvhapete ülekanne rakumembraanide kaudu;

kaitsev - verevalgud, nagu fibriin ja fibrinogeen, on vereplasmas inaktiivses vormis, moodustavad hapniku tõttu vigastuse kohas verehüübed. Antikehad - tagavad immuunsuse.

struktuursed peptiidid on osaliselt või on rakumembraanide, kõõluste ja muude sidekudede, karvade, villade, küünte ja küünte, tiibade ja välimisseadmete aluseks. Aktiin ja müosiin tagavad kontraktiilse lihasaktiivsuse;

reguleerivad - hormoonvalgud tagavad humoraalse regulatsiooni;
energia - toitainete puudumise ajal hakkab keha oma valke lagundama, häirides nende enda elulise tegevuse protsessi. Sellepärast ei saa keha pärast pikka nälga alati ilma meditsiinilise abita taastuda.

Nukleiinhapped. Nad eksisteerivad 2 - DNA ja RNA. RNA on mitut tüüpi - informatiivne, transport ja ribosomaalne. Šveitsi Šveitsi F. Fisheri avastas 19. sajandi lõpus.

DNA on deoksüribonukleiinhape. Sisaldab tuumas, plastiidides ja mitokondrites. Struktuuriliselt on see lineaarne polümeer, mis moodustab komplementaarsete nukleotiidahelate kahekordse heeliksi. Selle ruumilise struktuuri kontseptsiooni lõid 1953. aastal ameeriklased D. Watson ja F. Crick.

Selle monomeersed ühikud on nukleotiidid, millel on põhimõtteliselt ühine struktuur:

lämmastiku alus (kuulub puriini rühma - adeniin, guaniin, pürimidiin - tümiin ja tsütosiin).

Polümeermolekuli struktuuris kombineeritakse nukleotiidid paarikaupa ja täiendavalt, mis on tingitud erinevatest vesiniksidemete arvust: adeniin + tümiin-kaks, guaniin + tsütosiin - kolm vesiniksidet.

Nukleotiidide järjestus kodeerib valgu molekulide struktuurseid aminohappejärjestusi. Mutatsioon on nukleotiidide järjestuse muutus, kuna kodeeritakse erineva struktuuriga valgu molekule.

RNA - ribonukleiinhape. DNA erinevusest tulenevad struktuurilised tunnused on järgmised:

tümiini nukleotiidi - uratsiili asemel;

riboosi deoksüriboosi asemel.

Transport RNA on polümeeri ahel, mis on tasandatud ristiku lehel kujul, mille peamine funktsioon on aminohappe viimine ribosoomidesse.

Maatriks (messenger) RNA moodustub tuumas pidevalt, mis on komplementaarne mis tahes DNA osaga. See on struktuurne maatriks, selle struktuuri alusel kogutakse ribosoomile valgu molekul. RNA molekulide kogusisaldusest on see tüüp 5%.

Ribosomaal - vastutab valgu molekuli valmistamise protsessi eest. See sünteesitakse nukleoolil. Selle puuris on 85%.

ATP - adenosiini trifosfaathape. See on nukleotiid, mis sisaldab:

Raku keemilised elemendid.

Elusorganismide rakud nende keemilises koostises erinevad märkimisväärselt ümbritsevast elusast keskkonnast ja keemiliste ühendite struktuurist ning keemiliste elementide kogusest ja sisaldusest. Kokku on elusorganismides olemas (praegu leitud) umbes 90 keemilist elementi, mis sõltuvalt nende sisust on jagatud kolme põhirühma: makro-toitained, mikroelemendid ja ultramikroelemendid.

Makroelemendid.

Olulistes kogustes on makroelemente esindatud elusorganismides, ulatudes sada protsenti protsentidest kümneteni. Kui mis tahes keemilise aine sisaldus kehas ületab 0,005% kehakaalust, nimetatakse seda ainet makroelementideks. Nad on osa peamistest kudedest: veri, luud ja lihased. Nende hulka kuuluvad näiteks järgmised keemilised elemendid: vesinik, hapnik, süsinik, lämmastik, fosfor, väävel, naatrium, kaltsium, kaalium, kloor. Makroelemendid moodustavad umbes 99% elusrakkude massist, enamus (98%) vesinikust, hapnikust, süsinikust ja lämmastikust.

Alltoodud tabelis on esitatud peamised keha makrotoitained:

Elusorganismide kõigi nelja kõige tavalisema elemendi (vesinik, hapnik, süsinik, lämmastik, nagu varem öeldud) puhul on iseloomulik üks ühine omadus. Neil elementidel puudub välis- orbiidil üks või mitu elektroni, mis moodustavad stabiilseid elektroonilisi sidemeid. Seega puudub stabiilse elektronsideme moodustamiseks vajalik vesinikuaatom välispinnal ühel elektronil, hapniku aatomitel, lämmastikul ja süsinikul - kaks, kolm ja neli elektroni. Sellega seoses moodustavad need keemilised elemendid elektronide sidumise tõttu kergesti kovalentseid sidemeid ja võivad üksteisega kergesti suhelda, täites nende välised elektronide kestad. Lisaks võivad hapnik, süsinik ja lämmastik moodustada mitte ainult üksikud sidemed, vaid ka kaksiksidemed. Selle tulemusena suureneb nendest elementidest moodustatavate keemiliste ühendite arv oluliselt.

Lisaks on kovalentseid sidemeid moodustavate elementide hulgas kõige kergem süsinik, vesinik ja hapnik. Seetõttu on need kõige sobivamad elusainet moodustavate ühendite moodustamiseks. Eraldi tuleb märkida veel üks oluline süsinikuaatomite omadus - võime moodustada korraga neli muud süsinikuaatomit kovalentseid sidemeid. Tänu sellele võimele luuakse skeletid suurest hulgast orgaanilistest molekulidest.

Mikroelemendid

Kuigi mikroelementide sisaldus ei ületa 0,005% iga üksiku elemendi kohta ja kokku moodustavad nad vaid umbes 1% rakkude massist, on mikroelemendid organismide elutähtsaks toimimiseks vajalikud. Sisu puudumisel või puudumisel võib esineda erinevaid haigusi. Paljud mikroelemendid on osa mitte-valgu ensüümi rühmadest ja on vajalikud nende katalüütilise funktsiooni rakendamiseks.
Näiteks on raud raua lahutamatu osa, mis on osa tsütokroomidest, mis on elektronide ülekandeahela komponendid, ja hemoglobiin, valk, mis transpordib hapnikku kopsudest kudedesse. Rauapuudus inimkehas põhjustab aneemia tekkimist. Kilpnäärmehormooni türoksiini osaks oleva joodi puudumine viib selliste hormoonide puudulikkusega seotud haiguste tekkeni, nagu endeemiline struuma või kretinism.

Mikroelementide näited on esitatud järgmises tabelis:

Millised keemilised elemendid on seotud raku makro- ja mikroelementidega?

Millised keemilised elemendid on seotud raku makro- ja mikroelementidega?

Makroelemendid (suur osa kehast vastavalt selle sisule) sisaldavad järgmisi keemilisi elemente:

• hapnik (70%), süsinik (15%), vesinik (10%), lämmastik (2%), kaalium (0,3%), väävel (0, 2%), fosfor (1%), kloor (0, 0). 1%), ülejäänud - magneesium, kaltsium, naatrium.

Mikroelementide (väike osa keha sisaldusest) hulka kuuluvad sellised keemilised elemendid:

• koobalt, tsink, vanadiin, fluor, seleen, vask, kroom, nikkel, germanium, jood, ruteenium.

Makrotoitained

Makrotoitained on keemilised elemendid, mida taimed suurtes kogustes neelavad. Selliste ainete sisaldus taimedes varieerub sadade protsentide ja mitme kümne protsendi vahel.

Sisu:

Üksused

Makroelementid on otseselt seotud taime orgaaniliste ja anorgaaniliste ühendite ehitamisega, mis moodustab suurema osa selle kuivainest. Enamik neist on rakkudes esindatud ioonidega.

Makrotoitained ja nende ühendid on erinevate mineraalväetiste toimeained. Sõltuvalt tüübist ja kujust kasutatakse neid põhi-, külvi- ja väetisena. Makroelementide hulka kuuluvad: süsinik, vesinik, hapnik, lämmastik, fosfor, kaalium, kaltsium, magneesium, väävel ja mõned teised, kuid taimse toitumise põhielemendid on lämmastik, fosfor ja kaalium.

Täiskasvanu keha sisaldab umbes 4 grammi rauda, ​​100 g naatriumi, 140 g kaaliumi, 700 g fosforit ja 1 kg kaltsiumi. Sellistest erinevatest numbritest hoolimata on järeldus ilmselge: "makroelementide" all kombineeritud ained on meie olemasolu jaoks elulise tähtsusega. [8] Teistel organismidel on ka nende jaoks suur vajadus: prokarüootid, taimed, loomad.

Arengu teooria pooldajad väidavad, et makroelementide vajalikkust määravad tingimused, mille alusel elab Maa peal. Kui maa koosnes tahketest kivimitest, küllastati atmosfääri süsinikdioksiidi, lämmastiku, metaani ja veeauruga ning vihma asemel langesid maapinnale hapete lahused, nimelt olid makroelemendid ainsad maatriksid, mille põhjal ilmusid esimesed orgaanilised ained ja primitiivsed eluvormid. Seega, isegi nüüd, miljardeid aastaid hiljem, tunneb kogu meie planeedi elu endiselt vajadust uuendada magneesiumi, väävli, lämmastiku ja muude oluliste elementide sisemisi ressursse, mis moodustavad bioloogiliste objektide füüsilise struktuuri.

Füüsikalised ja keemilised omadused

Makroelemendid on erinevad nii keemiliste kui ka füüsikaliste omaduste poolest. Nende hulgas on metallid (kaalium, kaltsium, magneesium jt) ja mittemetallid (fosfor, väävel, lämmastik ja teised).

Mõned makroelementide füüsikalised ja keemilised omadused vastavalt andmetele: [2]

Makroelement

Füüsiline seisund normaalsetes tingimustes

hõbe-valge metall

tahke valge metall

hõbe-valge metall

nõrgad kollased kristallid

hõbedane metall

Makroelementide sisu looduses

Makroelemente leidub looduses kõikjal: pinnases, kivimites, taimedes, elusorganismides. Mõned neist, näiteks lämmastik, hapnik ja süsinik, on Maa atmosfääri lahutamatu osa.

Andmete kohaselt põllukultuuride teatud toitainete puudumise sümptomid: [6]

Element

Sage sümptomid

Tundlikud kultuurid

Lehtede rohelise värvi muutmine kahvaturoheliseks, kollakaks ja pruuniks,

Lehe suurus väheneb,

Lehed on kitsad ja paiknevad varre suhtes terava nurga all,

Viljade (seemnete, terade) arv väheneb järsult

Valge ja lillkapsas

Lehtpea servade keeramine

Lilla värvus

Lehtede serva põletamine,

Apikaalse punga valgendamine,

Noorte lehtede valgendamine

Lehtede otsad on painutatud,

Lehede servad on keerdunud

Valge ja lillkapsas

Valge ja lillkapsas

Lehtede rohelise värvi intensiivsuse muutus,

Madal valgusisaldus

Lehe värv muutub valge,

• Lämmastikuga seotud seisund on jõgede, ookeanide, litosfääri ja atmosfääri vetes. Suurem osa lämmastikust atmosfääris sisaldub vabas olekus. Ilma lämmastikuta on valgu molekulide moodustumine võimatu. [2]
• Fosfor on kergesti oksüdeeruv ja sellega seoses looduses ei leidu seda puhtal kujul. Kuid peaaegu kõikjal leitud ühendites. See on taime- ja loomsete valkude oluline komponent. [2]
• Kaalium esineb mullas soolade kujul. Taimedes ladestatakse seda peamiselt varred. [2]
• Magneesium on üldlevinud. Massiivsetes kivimites sisaldub see aluminaatidena. Muld sisaldab sulfaate, karbonaate ja kloriide, kuid domineerivad silikaadid. Merevees sisalduva iooni kujul. [1]
• Kaltsium on üks levinumaid elemente looduses. Selle hoiuseid võib leida kriidi, lubjakivi, marmori kujul. Fosfaatide, sulfaatide, karbonaatide kujul leiduvate taimede organismides. [4]
• Serav laad on väga levinud: nii vabas olekus kui ka erinevate ühendite vormis. Seda leidub nii kivimites kui ka elusorganismides. [1]
• Raud on üks levinumaid metalle maa peal, kuid vabas olekus on see ainult meteoriitides. Maismaa päritoluga mineraalides on rauda sulfide, oksiide, silikaate ja paljusid teisi ühendeid. [2]

Roll käitises

Biokeemilised funktsioonid

Iga põllumajanduskultuuri suur saagikus on võimalik ainult täis- ja piisava toitumise tingimustes. Lisaks valgusele, soojusele ja veele vajavad taimed toitained. Taimorganismide koosseisus on üle 70 keemilise elemendi, millest 16 on absoluutselt hädavajalikud orgaanilised ained (süsinik, vesinik, lämmastik, hapnik), tuhk-mikroelemendid (fosfor, kaalium, kaltsium, magneesium, väävel) ning raud ja mangaan.

Iga element täidab oma funktsioone taimedes ja on täiesti võimatu asendada ühte elementi teisega.

Õhust

• Süsinikdioksiid (CO₂). See on kõigi orgaaniliste ühendite koostise aluseks: rasvad, valgud, süsivesikud ja teised.
• Vesinikku tarbitakse vee koostises, see on orgaaniliste ainete sünteesiks äärmiselt vajalik.
• Hapniku neelavad lehed õhust, muldade juurtest ja vabanevad ka muudest ühenditest. See on vajalik nii hingamisel kui ka orgaaniliste ühendite sünteesimisel. [7]

Järgmine tähtsus

• Lämmastik on taimede arengu oluline osa, nimelt valguainete moodustumine. Selle sisaldus valkudes varieerub 15 kuni 19%. See on osa klorofüllist ja osaleb seega fotosünteesis. Lämmastikku leidub ensüümides - erinevate protsesside katalüsaatorites organismides. [7]
• Fosfor sisaldub raku tuumade, ensüümide, fütiini, vitamiinide ja teiste sama tähtsate ühendite koostises. Osaleb süsivesikute ja lämmastikku sisaldavate ainete muundamise protsessides. Taimedes sisaldub see nii orgaanilises kui ka mineraalses vormis. Mineraalühendid - ortofosforhappe soolad - kasutatakse süsivesikute sünteesiks. Taimed kasutavad orgaanilisi fosforiühendeid (heksofosfaate, fosfatiide, nukleoproteiine, suhkrufosfaate, fütiini). [7]
• Kaaliumil on oluline osa valkude ja süsivesikute ainevahetuses, mis suurendab lämmastiku kasutamise mõju ammoniaagi vormidest. Toitumine kaaliumiga on üksikute taimeorganite arengu võimas tegur. See element soosib suhkru kogunemist rakumahus, mis suurendab taimede vastupanuvõimet talveperioodil ebasoodsatele looduslikele teguritele, aitab kaasa vaskulaarsete kimpude arengule ja rakkude paksenemisele. [7]

Järgmised makrotoitained

• Väävel on aminohapete komponent - tsüsteiin ja metioniin mängivad olulist rolli nii valgu ainevahetuses kui ka redoksprotsessides. Positiivne mõju klorofülli moodustumisele aitab kaasa kaunviljade juurte sõlmede moodustumisele, samuti sõlme bakteritele, mis omastavad lämmastiku atmosfäärist. [7]
• Kaltsium - süsivesikute ja valkude ainevahetuses osaleja omab positiivset mõju juurekasvule. Peamiselt vajalik normaalseks taimede toitumiseks. Happeliste muldade kaltsineerimine kaltsiumiga suurendab mulla viljakust. [7]
• Magneesium on seotud fotosünteesiga, selle sisaldus klorofüllis ulatub 10% -ni taimede roheliste osade kogusisaldusest. Magneesiumi vajadus taimedes ei ole sama. [7]
• Raud ei kuulu klorofülli hulka, kuid osaleb redoksprotsessides, mis on klorofülli moodustamiseks hädavajalikud. Mängib suurt rolli hingamisel, kuna see on hingamisteede ensüümide lahutamatu osa. See on vajalik nii roheliste taimede kui kloorivabade organismide puhul. [7]

Makroelementide puudumine (puudus) taimedes

Makro puudumisel mullas ja sellest tulenevalt on taimedel selgelt välised märgid. Iga taimeliigi tundlikkus makroelementide puudumise suhtes on rangelt individuaalne, kuid sarnaseid märke on. Näiteks, kui on lämmastiku, fosfori, kaaliumi ja magneesiumi puudus, kannatavad madalamate tasandite vanad lehed, samas kui kaltsiumi, väävli ja raua-noorte elundite, värskete lehtede ja kasvava punkti puudumine.

Eriti selgelt ilmneb toitumise puudumine kõrge saagikusega kultuurides.

Ülemäärased makro-toitained taimedes

Taimede seisundit mõjutavad mitte ainult makroelementide puudumine, vaid ka liigne hulk. See avaldub peamiselt vanades elundites ja aeglustab taimede kasvu. Sageli on samade elementide puudumise ja liigse märgi märgid mõnevõrra sarnased. [6]

Makro- ja mikroelemendid

Elusorganismides leidub umbes 80 keemilist elementi, kuid ainult 27 neist elementidest on loodud nende funktsioonid rakus ja organismis. Ülejäänud elemendid on väikeses koguses ja ilmselt sisenevad kehasse toidu, vee ja õhuga.

Sõltuvalt nende kontsentratsioonist jagunevad nad makroelementidesse ja mikroelementidesse.

Iga makroelementi kontsentratsioon kehas ületab 0,01% ja nende kogusisaldus on 99%. Makroelementide hulka kuuluvad hapnik, süsinik, vesinik, lämmastik, fosfor, väävel, kaalium, kaltsium, naatrium, kloor, magneesium ja raud. Neli esimest loetletud elementidest (hapnik, süsinik, vesinik ja lämmastik) nimetatakse ka organogeenseks, kuna need on osa peamistest orgaanilistest ühenditest. Fosfor ja väävel on samuti mitme orgaanilise aine, näiteks valkude ja nukleiinhapete komponendid. Fosfor on vajalik luude ja hammaste moodustumiseks.

Ilma järelejäänud makroelementidena on keha normaalne toimimine võimatu.

Niisiis osalevad raku ergutamisprotsessides kaalium, naatrium ja kloor. Kaltsium on osa taimede, luude, hammaste ja molluskite kestade raku seintest, see on vajalik lihasrakkude kokkutõmbumiseks ja vere hüübimiseks. Magneesium on klorofülli komponent - pigment, mis tagab fotosünteesi voolu. Ta osaleb ka valkude ja nukleiinhapete biosünteesil. Raud on osa hemoglobiinist ja on vajalik paljude ensüümide toimimiseks.

Mikroelemendid sisalduvad kehas kontsentratsioonis alla 0,01% ja nende üldkontsentratsioon rakus ei ületa 0,1%. Mikroelemendid hõlmavad tsinki, vaske, mangaani, koobaltit, joodi, fluori jne.

Tsink on pankrease hormooni molekuli osa, insuliin, fotosünteesiks ja hingamiseks on vajalik vask. Kobalt on B12-vitamiini komponent, mille puudumine põhjustab aneemia. Jood on vajalik kilpnäärme hormoonide sünteesiks, tagades normaalse ainevahetuse voolu ja fluori seostatakse hambaemaili moodustumisega.

Makro- ja mikroelementide nii puudulikkus kui ka liigne või halvenenud ainevahetus viivad erinevate haiguste tekkeni.

Eelkõige põhjustavad kaltsiumi ja fosfori puudulikkus ritsete, lämmastiku puudulikkuse - raske valgu puudulikkuse, rauapuuduse - aneemia, joodi puudumise - kilpnäärmehormooni moodustumise vähenemise ja metabolismi vähenemise, vähenenud fluoriidi tarbimine. Plii on mürgine peaaegu kõigile organismidele.

Makro- ja mikroelementide puudumist saab kompenseerida nende sisalduse suurendamisega toidu- ja joogivees ning ravimite võtmisega.

Raku keemilised elemendid moodustavad erinevaid ühendeid - anorgaanilisi ja orgaanilisi.

Teema 2.2. Keemiarakkude koostis. - 10-11 klass, Syvozlazov (töövihiku 1. osa)

1. Esitage mõistete määratlused.
Elemendiks on sama tuumaenergiaga aatomite komplekt ja perioodiliste tabelite järjestikuse (aatomi) numbriga kokku langevate prootonite arv.
Mikroelement - element, mis on kehas väga madalates kontsentratsioonides.
Makroelement - element, mis on kehas kõrge kontsentratsiooniga.
Bioelement - keemiline element, mis on seotud raku aktiivsusega, moodustab biomolekulide aluse.
Raku elementide koostis on keemiliste elementide protsent rakus.

2. Mis on üks tõendeid elusliku ja elutu looduse kogukonnast?
Keemilise koostise ühtsus. Puuduvad ainult eluks olemata elemendid.

3. Täitke tabel.

ELEKTROONILINE KOOSTIS

4. Andke näiteid orgaanilistest ainetest, mille molekulid koosnevad kolmest, neljast ja viiest makroainest.
3 elementi: süsivesikud ja lipiidid.
4 elementi: oravad.
5 elementi: nukleiinhapped, valgud.

5. Täitke tabel.

ELEMENTIDE BIOLOOGILINE ROLL

6. Uurige paragrahvis 2.2 jagu „Väliste tegurite roll eluslooduse keemilise koostise moodustamisel” ja vastake küsimusele: „Mis on biokeemilised endeemiad ja millised on nende päritolu põhjused?”
Biokeemilised endeemiad on taimede, loomade ja inimeste haigused, mis on tingitud teatud ala akuutsest puudusest või elemendi liigsest ületamisest.

7. Millised on teadaolevad haigused, mis on seotud mikroelementide puudumisega?
Joodi puudulikkus - endeemiline struuma. Toksoksiini sünteesi vähenemine ja sellest tulenev kilpnäärme koe proliferatsioon.
Rauapuudus - rauapuuduse aneemia.

8. Pidage meeles, millisel alusel jaotatakse keemilised elemendid makro-, mikro- ja ultramikroelementidel. Paku oma keemiliste elementide alternatiivset klassifikatsiooni (näiteks elusrakus olevate funktsioonide järgi).
Mikro-, makro- ja ultraheli-toitained jagatakse vastavalt märgile, mis põhineb nende protsendil rakus. Lisaks on võimalik klassifitseerida elemendid vastavalt funktsioonidele, mis reguleerivad teatud elundisüsteemide aktiivsust: närviline, lihaseline, vereringe ja südame-veresoonkond, seedimine jne.

9. Valige õige vastus.
Katse 1.
Millised keemilised elemendid moodustavad enamiku orgaanilistest ainetest?
2) C, O, H, N;

Katse 2.
Makroelemente ei kohaldata:
4) mangaan.

Katse 3.
Elusorganismid vajavad lämmastikku, kuna see teenib:
1) valkude ja nukleiinhapete komponent; 10. Määrake sümptom, mille järgi kõik allpool loetletud elemendid, välja arvatud üks, ühendatakse ühte rühma. Allkirjastage see “ekstra” element.
Hapnik, vesinik, väävel, raud, süsinik, fosfor, lämmastik. Kaasatud ainult DNA-s. Ja ülejäänud on kõik valkudes.

11. Selgitage sõna (termin) päritolu ja üldist tähendust, lähtudes selle aluseks olevate juurte tähendusest.

12. Valige mõiste ja selgitage, kuidas selle praegune väärtus vastab selle algväärtusele.
Valitud termin on orgaaniline.
Vastavus: mõiste vastab põhimõtteliselt selle algsele tähendusele, kuid täna on täpsem määratlus. Varem oli väärtus selline, et elemendid on seotud ainult elundite kudede ja rakkude ehitamisega. Nüüd on leitud, et bioloogiliselt olulised elemendid mitte ainult ei moodusta rakkudes keemilisi molekule, vaid ka reguleerivad kõiki protsesse rakkudes, kudedes ja organites. Need on osa hormoonidest, vitamiinidest, ensüümidest ja teistest biomolekulidest.

13. Kujundada ja kirjutada § 2.2 põhiideed.
Raku elementide koostis on keemiliste elementide protsent rakus. Rakkude elemendid klassifitseeritakse tavaliselt sõltuvalt nende protsendist mikro-, makro- ja ultramikroelementidest. Need elemendid, mis on seotud raku elutegevusega, moodustavad biomolekulide aluse, mida nimetatakse bioelemenditeks.
Makroelementide hulka kuuluvad: C N H O. Need on rakus kõikide orgaaniliste ühendite peamised komponendid. Lisaks on kõikides peamistes biomolekulides kaasatud PSK Ca Na FeCl Mg. Ilma nendeta on keha toimimine võimatu. Nende puudumine viib surmani.
Mikroelemendid: Al Cu Mn Zn Mo Co Ni I Se Br F B jne. Need on vajalikud ka keha normaalseks toimimiseks, kuid mitte nii kriitilised. Nende puudumine põhjustab haigust. Nad on osa bioloogiliselt aktiivsetest ühenditest, mõjutavad ainevahetust.
On ultramikroelseid elemente: Au Ag Be ja teised Füsioloogiline roll ei ole täielikult kindlaks tehtud. Kuid nad on rakule olulised.
On olemas mõiste "biokeemiline endeemia" - taimede, loomade ja inimeste haigused, mis on põhjustatud akuutsest puudusest või mistahes elemendi ülemäärasest ületamisest konkreetses piirkonnas. Näiteks endeemiline struuma (joodipuudus).
Mis puudutab toitumisviisi tõttu elementi, võivad esineda ka haigused või tervisehäired. Näiteks raua-aneemia puudumisel. Kaltsiumi - sagedaste murdude, juuste, hammaste, lihasvalu vähenemise tõttu.

I.2. Raku keemiline koostis. Mikro- ja makroelemendid

Tavaliselt on 70–80% rakumassist vesi, milles lahustuvad erinevad soolad ja madala molekulmassiga orgaanilised ühendid. Raku kõige iseloomulikumad komponendid on valgud ja nukleiinhapped. Mõned valgud on raku struktuursed komponendid, teised on ensüümid, s.o. katalüsaatorid, mis määravad rakkudes esinevate keemiliste reaktsioonide kiiruse ja suuna. Nukleiinhapped toimivad päriliku informatsiooni kandjatena, mida rakendatakse rakusisese valgu sünteesi protsessis. Sageli sisaldavad rakud teatud kogust reservainet, mis toimivad toidu reservina. Taimrakud säilitavad peamiselt tärklist, süsivesikute polümeerset vormi. Maksa ja lihaste rakkudes säilitatakse teine ​​süsivesikute polümeer - glükogeen. Sageli säilitatakse ka rasvatooteid, kuigi mõned rasvad täidavad teistsugust funktsiooni, nimelt need on kõige olulisemad struktuuri komponendid. Tavaliselt ei säilitata rakkudes olevaid valke (välja arvatud seemnekotid). Raku tüüpilist koostist ei ole võimalik kirjeldada, peamiselt seetõttu, et ladustatud toidu ja vee koguses on suured erinevused. Maksarakud sisaldavad näiteks 70% vett, 17% valku, 5% rasva, 2% süsivesikuid ja 0,1% nukleiinhappeid; ülejäänud 6% on soolad ja madala molekulmassiga orgaanilised ühendid, eriti aminohapped. Taimrakud sisaldavad tavaliselt vähem valku, oluliselt rohkem süsivesikuid ja veel rohkem vett; erandid on rahulolevad rakud. Nisu terade puhkeelement, mis on embrüo toitainete allikas, sisaldab umbes 12% valke (peamiselt ladustatud valku), 2% rasvu ja 72% süsivesikuid. Vee kogus jõuab normaalsele tasemele (70–80%) ainult teravilja idanemise alguses. Iga rakk sisaldab mitmeid keemilisi elemente, mis on seotud erinevate keemiliste reaktsioonidega. Rakus esinevad keemilised protsessid on üks selle elu, arengu ja toimimise põhitingimusi. Mõned keemilised elemendid rakus rohkem, teised - vähem. Aatomi tasandil ei ole elusloomade orgaaniliste ja anorgaaniliste maailmade vahel erinevusi: elusorganismid koosnevad samadest aatomitest kui elumata loodusega kehad. Erinevate keemiliste elementide suhe elusorganismides ja maakoores varieerub siiski suuresti. Lisaks võivad elusorganismid keemiliste elementide isotoopkoostises oma keskkonnast erineda. Tavaliselt võib kõik raku elemendid jagada kolme rühma:

Makroelemendid. Makroelemendid hõlmavad hapnikku (65–75%), süsinikku (15–18%), vesinikku (8–10%), lämmastikku (2,0–3,0%), kaaliumi (0,15–0,4%). väävel (0,15–0,2%), fosfor (0,2–1,0%), kloor (0,05–0,1%), magneesium (0,02–0,03%), naatrium (0,02–0,03%), kaltsium (0,04–2,00%), raud (0,01–0,0155%). Elemendid nagu C, O, H, N, S, P on osa orgaanilistest ühenditest. Süsinik - on osa kõikidest orgaanilistest ainetest; süsinikuaatomite karkass on nende aluseks. Lisaks on CO 2 kujul fikseeritud fotosünteesi protsessis ja vabaneb hingamise ajal, CO (väikestes kontsentratsioonides) vormis osaleb rakuliste funktsioonide reguleerimises, CaCO3 kujul on osa mineraalsetest luustikest. Hapnik - on osa peaaegu kõigist rakus olevatest orgaanilistest ainetest. See moodustub fotosünteesi käigus vee fotolüüsi käigus. Aeroobsete organismide puhul toimib see oksüdeeriva ainena raku hingamise ajal, andes rakkudele energiat. Suuremates kogustes elusrakkudes sisaldub vee koostis. Vesinik - on osa rakus sisalduvatest orgaanilistest ainetest. Suurimates kogustes, mis sisalduvad vee koostises. Mõned bakterid oksüdeerivad molekulaarse vesiniku energiaks. Lämmastik - on valkude, nukleiinhapete ja nende monomeeride - aminohapete ja nukleotiidide osa. Loomade kehast saadakse ammoniaagi, uurea, guaniini või kusihappe koostis lämmastiku ainevahetuse lõppsaadusena. Lämmastikoksiidi kujul on NO (madalates kontsentratsioonides) seotud vererõhu reguleerimisega. Väävel - osa väävlit sisaldavatest aminohapetest on seetõttu leitud enamikus valkudes. Väikestes kogustes esineb rakkude ja ekstratsellulaarsete vedelike tsütoplasmas sulfaat-ioonina. Fosfor - on osa ATP-st, teistest nukleotiididest ja nukleiinhapetest (fosforhappejääkide kujul), luukoe ja hambaemaili koostises (mineraalsoolade vormis) ning samuti tsütoplasmas ja rakkudevahelistes vedelikes (fosfaatioonidena). Magneesium on paljude energia metabolismi ja DNA sünteesiga seotud ensüümide kofaktor; säilitab ribosoomide ja mitokondrite terviklikkuse, on osa klorofüllist. Loomarakkudes on see vajalik lihas- ja luusüsteemide toimimiseks. Kaltsium osaleb vere hüübimises ja toimib ka ühe universaalse sekundaarse vahendajana, mis reguleerib kõige olulisemaid rakusiseseid protsesse (sealhulgas osalemine membraani potentsiaali säilitamises, mis on vajalik lihaste kokkutõmbumiseks ja eksotsütoosiks). Selgrootute ja mineraalsete skelettide luude ja hammaste moodustumisel osalevad lahustumatud kaltsiumisoolad. Naatrium osaleb membraanipotentsiaali säilitamises, närviimpulsside tekitamises, osmoreguleerimise protsessides (sealhulgas inimeste neerude töös) ja puhververesüsteemi loomises. Kaalium osaleb membraanipotentsiaali säilitamises, närviimpulsside tekitamises, südame lihaste kokkutõmbumise reguleerimises. Sisaldab rakuväliseid aineid. Kloor - säilitab raku elektroneutraalsuse.

Mikroelemendid: mikroelemendid, mis moodustavad 0,001% kuni 0,000001% elusolendite kehakaalust, on vanadiin, germanium, jood (osa tiroksiinist, kilpnäärmehormoon), koobalt (vitamiin B12), mangaan, nikkel, ruteenium, seleen, fluor (hammaste email), vask, kroom, tsink, tsink - on osa alkoholi kääritamisel osalevatest ensüümidest, on insuliini osa. Vask - on osa tsütokroomide sünteesiga seotud oksüdatiivsetest ensüümidest. Seleen - osaleb organismi regulatiivsetes protsessides.

Ultra-mikroelemendid. Ultramicroelements moodustab elusolendite organismides vähem kui 0,0000001%, nende hulka kuuluvad kuld, hõbedal on bakteritsiidne toime, elavhõbe pärsib vee imendumist neerutorudes, mõjutades ensüüme. Plaatina ja tseesium kuuluvad ka ultramikroelementidesse. Osa sellest rühmast hõlmab ka seleeni, mille puudulikkus tekitab vähki. Ultramikroelementide funktsioonid on endiselt halvasti mõistetavad. Raku molekulaarne koostis (tab nr 1)

Raku keemiline koostis

Raku keemilise koostise elementide rühmad

Teadust, mis uurib elusrakkude koostisosi ja struktuuri, nimetatakse tsütoloogiaks.

Kõiki keha keemilise struktuuri elemente võib jagada kolme rühma:

• makro-toitained;
• mikroelemendid;
• ultramicro elemendid.

Makroelementide hulka kuuluvad vesinik, süsinik, hapnik ja lämmastik. Peaaegu 98% kõigist koostisosadest langeb nende osakaalule.

Mikroelementide arv on kümnendik ja sajandik protsenti. Ja väga väike ultramikroelementide sisaldus - sajandik ja tuhandik protsenti.

Kreeka keelest tõlgitud on makro suur ja „mikro” on väike.

Joonis fig. 1 Keemiliste elementide sisu rakus

Teadlased on leidnud, et elusorganismidele ei ole erilisi elemente. Seepärast koosneb elav, elutu olemus samadest elementidest. See tõestab nende suhet.

Hoolimata keemilise elemendi kvantitatiivsest sisaldusest viib vähemalt ühe neist puudumine või vähenemine kogu organismi surma. Lõppude lõpuks on igal neist oma tähendus.

Raku keemilise koostise roll

Makroelementide aluseks on biopolümeerid, nimelt valgud, süsivesikud, nukleiinhapped ja lipiidid.

Mikroelemendid on osa olulistest orgaanilistest ainetest, mis on seotud ainevahetusprotsessidega. Need on mineraalsoolade koostisosad, mis on katioonide ja anioonide kujul, nende suhe määrab leeliselise keskkonna. Enamasti on see veidi leeliseline, sest mineraalsoolade suhe ei muutu.

Hemoglobiin sisaldab rauda, ​​klorofülli - magneesiumi, valke - väävlit, nukleiinhappeid - fosforit, metabolismi tekib piisava koguse kaltsiumiga.

Joonis fig. 2. Rakkude koostis

Mõned keemilised elemendid on anorgaaniliste ainete komponendid, näiteks vesi. See mängib olulist rolli nii taime- kui loomarakkude elulises tegevuses. Vesi on hea lahusti, seetõttu jagunevad kõik kehas olevad ained järgmiselt:

• Hüdrofiilne - vees lahustuv;
• Hüdrofoobne - ei lahustu vees.

Vee olemasolu tõttu muutub rakk elastseks, soodustab orgaaniliste ainete liikumist tsütoplasmas.

Joonis fig. 3. Rakkude ained.

Tabel "Raku keemilise koostise omadused"

Selleks, et selgelt mõista, millised keemilised elemendid on raku osad, oleme need loetletud järgmises tabelis:

Makrotoitained

Makroelementide hulka kuuluvad need elemendid, mille sisaldust rakkudes mõõdetakse kümnendikutes ja sajandites protsendist raku kuivainest (harva on nende sisaldus mitu protsenti): kaalium, naatrium, kaltsium, magneesium, raud, väävel, kloor, jood. Makroelementide sisaldust rakkudes väljendatakse protsendina raku kuivmassist.

Kaalium (kuni 1%). See imendub hüdraatunud K + ioonidena, mis läbivad hästi läbi membraanide. Kaaliumi põhifunktsioonid:

• 1. Reguleerib süsivesikute ainevahetust.
• 2. Reguleerib osmootilist rõhku.
• 3. osaleb membraanipotentsiaalide moodustamisel.
• 4. aktiveerib fotosünteesi ajal ensüüme.
• 5. Radioaktiivne isotoob 40K on peamine sisemise radioaktiivsuse allikas.

Märkus Osmootne rõhk on väärtus, mis peegeldab vee ja kuivaine suhet rakus. Mida suurem on osmootne rõhk rakus, seda lihtsam on rakk neelata ekstratsellulaarsest keskkonnast vett, ja vastupidi, seda madalam on rakusisese osmootse rõhk, seda kiiremini kaotab rakk vett.

Naatrium (kuni 0,1%). See imendub hüdraatunud Na + ioonidena, mis ei läbi membraane. See reguleerib süsivesikute ainevahetust, osmootilist rõhku, osaleb membraanipotentsiaali moodustamises.

Kaltsium. (kuni 2%). Rakku esindavad hüdraatunud Ca2 + ioonid, lahustumatud soolad (näiteks oksaalhappe, fosforhappe, vesinikfluoriidhappe soolad), metallorgaanilised kompleksid. See reguleerib paljude ensüümide aktiivsust (näiteks kaltsium-sõltuva ATPaasi aktiivsus kontraktiilsetes kompleksides), stabiliseerib kromosoomide struktuuri. Kaltsiumpektaadid on taimekudedes keskplaatide alus; kaltsiumfluoriidid ja fosfaadid - luukoe aluseks. Kaltsiumi liig on kahjulik rakule, kuna sellisel juhul muutuvad suure energiaga sidemete moodustamiseks vajalikud fosfaadid lahustumatuks, Ca3 (PO4) 2.

Magneesium (kuni 3%). Rakud sisalduvad metallorgaaniliste kompleksidena, harvemini ioonidena. Stabiliseerib ribosoomi struktuuri, reguleerib ensüümide aktiivsust, on osa ATPaasist, on osa taimerakkude klorofülli molekulist.

Raud (kuni 0,1%). See imendub kahevalentsete ioonide Fe2 +, harvemini - metallorgaaniliste komplekside Fe3 + kujul. Rakud sisalduvad muutuvate oksüdatsioonitingimustega metallorgaaniliste komplekside koostises, harvem Fe2 + ioonide kujul. Oskust muuta oksüdatsiooni astet (Fe + 3 + h - Fe + 2) kasutatakse laialdaselt mitmesugustes ainevahetusprotsessides. Raud on osa hemororgaanilisest kompleksist, mis sisaldab porfüriinituuma ja muutuva oksüdatsiooniga raua iooni. Heme on hapniku kandjate kohustuslik komponent: hemoglobiinid ja müoglobiin. Heme on osa erinevatest oksidoreduktaasidest: tsütokroomid (elektronide membraankandjad), katalaas (2 H2O2> 2 H2O + O2 ^), peroksidaasid (H2O2> H2O + O), oksüdaasid (O2 + 2C> O22-), dehüdrogenaasid (vesiniku kandjad). ), ferredoksiin (elektronide kandja fotosünteesi ajal).

Väävel (kuni 1%). Neeldunud sulfaat SO42 - kujul. Rakk sisaldub vaba sulfaatioonide kujul, oksüdeeritud ja redutseeritud kujul orgaaniliste ühendite koostises. Väävel on väävlit sisaldavate aminohapete komponent: metioniin, tsüsteiin; nende aminohapete vahel moodustuvad disulfiidsildad, mis toetavad valgu tertsiaarset struktuuri. Väävel on osa CoA kofaktorist, mis teenindab Krebsi tsüklit ja teisi ainevahetusprotsesse. Oksüdatsiooniastme muutumise tõttu on väävlil oluline roll kemosünteesil ja anaeroobsel oksüdatsioonil:

vesiniksulfiid, sulfiidid, molekulaarsed väävelsulfaat

redoksoksüdeerija redoksoksüdant

Vesiniksulfiid ja muud redutseeritud väävliühendid toimivad bakteriaalse fotosünteesi jaoks elektronidoonoritena.

Kloor (kuni 4%). See imendub ja sisaldub rakus kloriidide vormis Cl-Osaleb osmootse rõhu reguleerimises.

Jood (kuni 0,01%). Sisaldab Jodide J- ja organometallikomplekside kujul olevaid rakke. Hõlmatud kilpnäärme hormooni, mis reguleerib membraani läbilaskvust, koosseisu.

Makrotoitained

Makroelemendid on kehale kasulikud ained, mille päevane määr inimesele on 200 mg.

Makroelementide puudumine põhjustab ainevahetushäireid, enamiku elundite ja süsteemide talitlushäireid.

On olemas ütlus: me oleme see, mida me sööme. Aga muidugi, kui te küsite oma sõpradele, kui nad viimast korda sõid, näiteks väävlit või kloori, ei saa te vastupidi üllatusi vältida. Vahepeal inimkehas elab peaaegu 60 keemilist elementi, mille varud, mõnikord ilma seda mõistmata, täiendatakse toidust. Ja umbes 96 protsenti igaüks meist koosneb ainult 4 keemilisest nimetusest, mis esindavad makrotoitainete rühma. Ja see:

• hapnik (65% igas inimkehas);
• süsinik (18%);
• vesinik (10%);
• lämmastik (3%).

Ülejäänud 4 protsenti on muid perioodilise tabeli aineid. Tõsi, nad on palju väiksemad ja esindavad teist gruppi kasulikke toitaineid - mikroelemente.

Kõige tavalisemate keemiliste elementide - makroelementide - puhul on tavapärane kasutada terminit CHON, mis koosneb tähtede suurtähtedest: süsinik, vesinik, hapnik ja lämmastik ladina keeles (süsinik, vesinik, hapnik, lämmastik).

Makroelementid inimkehas, loodus on tühistanud üsna laialdased volitused. See sõltub neist:

• skeleti ja rakkude moodustumine;
• keha pH;
• närviimpulsside nõuetekohane transport;
• keemiliste reaktsioonide piisavus.

Paljude katsete tulemusena loodi: iga päev vajavad inimesed 12 mineraali (kaltsium, raud, fosfor, jood, magneesium, tsink, seleen, vask, mangaan, kroom, molübdeen, kloor). Kuid isegi need 12 ei suuda toitainete funktsioone asendada.

Toitainete elemendid

Peaaegu iga keemiline element mängib olulist rolli kogu elu elus Maal, kuid ainult 20 neist on peamised.

Need elemendid jagunevad:

• 6 peamist toitainet (esindatud peaaegu kõigis elusolendites maa peal ja sageli üsna suurtes kogustes);
• 5 väiksemat toitainet (leidub paljudes elusolendites suhteliselt väikestes kogustes);
• mikroelemendid (olulised ained, mida on vaja väikestes kogustes, et säilitada biokeemilised reaktsioonid, mis sõltuvad elust).

Toitainete hulgas eristatakse:

Peamised biogeensed elemendid või orgaanilised ained on rühm süsinikku, vesinikku, hapnikku, lämmastikku, väävlit ja fosforit. Väiksemaid toitaineid esindab naatrium, kaalium, magneesium, kaltsium, kloor.

Hapnik (O)

See on teine ​​Maa kõige levinumate ainete loendis. See on vee komponent ja nagu te teate, moodustab see umbes 60 protsenti inimkehast. Gaasilises vormis muutub hapnik osaks atmosfääri. Selles vormis mängib see otsustavat rolli Maa elu toetamisel, fotosünteesi edendamisel (taimedes) ja hingamisel (loomadel ja inimestel).

Süsinik (C)

Süsinikku võib pidada ka elu sünonüümiks: kõikide planeedi olendite kuded sisaldavad süsinikuühendit. Lisaks aitab süsiniku sidemete moodustumine kaasa teatud energiakoguse arengule, mis mängib olulist rolli oluliste keemiliste protsesside voolamisel rakutasandil. Paljud süsinikku sisaldavad ühendid süttivad kergesti, vabastades soojust ja valgust.

Vesinik (H)

See on universumi kõige lihtsam ja kõige tavalisem element (eriti diatomiidi gaasi H2 kujul). Vesinik on reaktiivne ja tuleohtlik aine. Hapnikuga moodustub plahvatusohtlik segu. Sellel on 3 isotoopi.

Lämmastik (N)

Aatomi number 7 on Maa atmosfääri peamine gaas. Lämmastik on osa paljudest orgaanilistest molekulidest, sealhulgas aminohapetest, mis on DNA ja nukleiinhapete koostisosad. Peaaegu kogu lämmastik toodetakse kosmoses - nn planeetide udud, mis on loodud vananevate tähtede poolt, rikastavad Universumit selle makroelemendiga.

Muud makrotoitained

Kaalium (K)

Kaalium (0,25%) on oluline aine, mis vastutab kehas elektrolüüdi protsesside eest. Lihtsate sõnadega: see transpordib tasu vedelike kaudu. See aitab reguleerida närvisüsteemi südamelööke ja edastada impulsse. Samuti osaleb homeostaasis. Elementide puudus põhjustab südameprobleeme, isegi peatades selle.

Kaltsium (Ca)

Kaltsium (1,5%) on inimkehas kõige tavalisem toitaine - peaaegu kõik selle aine varud on koondunud hammaste ja luude kudedesse. Kaltsium on vastutav lihaste kokkutõmbumise ja valgu reguleerimise eest. Aga keha „sööb” seda elementi luudest (mis on osteoporoosi tekke tõttu ohtlik), kui ta tunneb oma puudust igapäevases toidus.

Nõutav taimed rakumembraanide moodustamiseks. Loomad ja inimesed vajavad seda makroelementi tervete luude ja hammaste säilitamiseks. Lisaks mängib kaltsium rakkude tsütoplasmas protsesside "moderaatorina" rolli. Looduses esindatud paljude kivimite (kriit, lubjakivi) koosseisus.

Kaltsium inimestel:

• mõjutab neuromuskulaarset erutuvust - osaleb lihaste kontraktsioonis (hüpokaltseemia põhjustab krampe);
• reguleerib glükogenolüüsi (glükogeeni lagunemine glükoosi olekusse) lihastes ja glükoneogeneesis (glükoosi moodustumine mitte-süsivesikute moodustumistest) neerudes ja maksas;
• vähendab kapillaarseinte ja rakumembraani läbilaskvust, suurendades seeläbi põletikuvastast ja allergiavastast toimet;
• soodustab vere hüübimist.

Kaltsiumi ioonid on olulised rakusisesed sõnumitoojad, mis mõjutavad insuliini ja seedetrakti ensüüme peensooles.

Ca imendumine sõltub fosfori sisaldusest kehas. Kaltsiumi ja fosfaadi vahetust reguleeritakse hormonaalselt. Paratüreoidhormoon (paratüreoidhormoon) vabastab luudest Ca verd ja kaltsitoniin (kilpnäärmehormoon) soodustab elementide ladestumist luudes, mis vähendab selle kontsentratsiooni veres.

Magneesium (Mg)

Magneesium (0,05%) mängib olulist rolli skeleti ja lihaste struktuuris.

See on enam kui 300 metaboolse reaktsiooni liige. Tüüpiline intratsellulaarne katioon, klorofülli oluline komponent. Esineb skeletis (70% koguhulgast) ja lihastes. Kudede ja kehavedelike lahutamatu osa.

Inimorganismis vastutab magneesium lihaste lõõgastumise, toksiinide eritumise ja südame verevoolu paranemise eest. Aine puudulikkus häirib seedimist ja aeglustab kasvu, põhjustab kiiret väsimust, tahhükardiat, unetust, PMS suureneb naistel. Kuid makromajandus on peaaegu alati urolithiaasi areng.

Naatrium (Na)

Naatrium (0,15%) on elektrolüüdi soodustav element. See aitab edastada närviimpulsse kogu kehas ja vastutab ka vedeliku taseme reguleerimise eest organismis, kaitstes seda dehüdratsiooni eest.

Väävel (S)

Väävlit (0,25%) leidub kahes aminohappes, mis moodustavad valke.

Fosfor (P)

Fosfor (1%) on kontsentreeritud luudes, eelistatavalt. Kuid lisaks on olemas ATP molekul, mis annab rakkudele energiat. Esitatakse nukleiinhapetes, rakumembraanides, luudes. Nagu kaltsium, on see vajalik ka luu- ja lihaskonna süsteemi nõuetekohaseks arendamiseks ja toimimiseks. Inimkehas täidab struktuurilist funktsiooni.

Kloor (Cl)

Kloori (0,15%) leidub tavaliselt kehas negatiivse iooni (kloriid) kujul. Selle funktsioonid hõlmavad vee tasakaalu säilitamist kehas. Toatemperatuuril on kloor mürgine roheline gaas. Tugev oksüdeerija võib kergesti sattuda keemilistesse reaktsioonidesse, moodustades kloriide.