A. Biológiailag fontos kémiai elemek. Szervetlen vegyületek

A természetben 81 stabil kémiai elem található. Az élőanyag összetétele 15 elemet tartalmaz, további 8-10 elem csak bizonyos szervezetekben található. A diagram egy részt mutatja Elemek periódusos rendszere, amely minden biológiailag fontos kémiai elemet tartalmaz, ezek fizikai és kémiai jellemzői adottak, valamint az élőanyagban és az emberi szervezetben található tartalom. A periódusos rendszer alapjául szolgáló atomszerkezeti törvényeket részletesen tárgyalják a kémia tankönyvek.

Az élő szervezetek csaknem 99%-ban négy kémiai elemből állnak: hidrogén (H), oxigén (O), szén (C) és nitrogén (N). A hidrogén és az oxigén a víz alkotóelemei, amelyek a sejt tömegének 60-70%-át teszik ki (lásd). A szén és a nitrogén mellett ez a két elem is a fő komponens szerves vegyületek részt vesz a legtöbb életfolyamatban. Sok biomolekula kén- (S) és foszfor (P) atomokat is tartalmaz. Listázott makrotápanyagok minden élő szervezetben megtalálhatók.

A második biológiailag fontos csoportba tartozó kémiai elemek, amelyek összességében az ember tömegének körülbelül 0,5%-át teszik ki, kevés kivétellel formában vannak jelen ionok. Ebbe a csoportba tartozik alkálifémek nátrium (Na) és kálium (K), alkáliföldfémek magnézium (Mg) és kalcium (Ca). A halogén-klór (Cl) is mindig anion formájában van jelen a sejtekben. Más létfontosságú (esszenciális) kémiai elemek olyan kis mennyiségben vannak jelen, hogy ún nyomelemek. Ebbe a csoportba tartoznak az átmenetifémek a vas (Fe), a cink (Zn), a réz (Cu), a kobalt (Co) és a mangán (Mn). A létfontosságú mikroelemek közé tartozik néhány nemfém is, mint például a jód (I) és a szelén (Se).

Cikkek a „D. I. Mengyelejev elemeinek periódusos rendszere” rovatban:

A. Biológiailag fontos kémiai elemek

2012-2017. Vizuális biokémia. Molekuláris biológia. A szénhidrátok szerkezete és anyagcseréje.

A referencia kiadvány vizuális formában - színdiagramok formájában - minden biokémiai folyamatot leír. Figyelembe veszik a biokémiailag fontos kémiai vegyületeket, szerkezetüket és tulajdonságaikat, a részvételükkel zajló főbb folyamatokat, valamint az élő természetben zajló legfontosabb folyamatok mechanizmusait és biokémiáját. Kémiai, biológiai és orvosi egyetemek hallgatóinak és tanárainak, biokémikusoknak, biológusoknak, orvosoknak, valamint minden életfolyamatok iránt érdeklődőnek.

Küldje el a jó munkát a tudásbázis egyszerű. Használja az alábbi űrlapot

Diákok, végzős hallgatók, fiatal tudósok, akik a tudásbázist tanulmányaikban és munkájukban használják, nagyon hálásak lesznek Önnek.

közzétett http://www.allbest.ru/

A kémiai elemek biológiai szerepe az élő szervezetekben

1. Makro- és mikroelemek a környezetben és az emberi szervezetben

A kémiai elemek biológiai szerepe az emberi szervezetben rendkívül változatos.

A makroelemek fő funkciója a szövetek felépítése, az állandó ozmotikus nyomás, az ionos és sav-bázis összetétel fenntartása.

A mikroelemek, mint enzimek, hormonok, vitaminok, biológiailag aktív anyagok, mint komplexképzők vagy aktivátorok, részt vesznek az anyagcserében, a szaporodási folyamatokban, a szöveti légzésben, a mérgező anyagok semlegesítésében. A mikroelemek aktívan befolyásolják a vérképzés, az oxidáció - redukció, az erek és a szövetek permeabilitásának folyamatait. A makro- és mikroelemek - kalcium, foszfor, fluor, jód, alumínium, szilícium - meghatározzák a csont- és fogszövetek kialakulását.

Bizonyítékok vannak arra, hogy az emberi test egyes elemeinek tartalma az életkorral változik. Így az idős kor előrehaladtával növekszik a vesék kadmium és a máj molibdén tartalma. A maximális cinktartalom a pubertás korban figyelhető meg, majd csökken, és idős korban eléri a minimumot. Más nyomelemek, például vanádium és króm tartalma is csökken az életkorral.

Számos olyan betegséget azonosítottak, amely különböző mikroelemek hiányával vagy túlzott felhalmozódásával jár. A fluorhiány fogszuvasodást, a jódhiány endemikus golyvát, a felesleges molibdén pedig endemikus köszvényt okoz. Az ilyen mintázatok azzal a ténnyel járnak, hogy az emberi szervezet fenntartja a biogén elemek optimális koncentrációinak egyensúlyát – a kémiai homeosztázist. Ennek az egyensúlynak az elem hiánya vagy túlzott mennyisége miatti felborulása különféle betegségekhez vezethet.

A szénhidrátokat, zsírokat, fehérjéket és nukleinsavakat alkotó hat fő makroelem --- organogének -- szén, hidrogén, nitrogén, oxigén, kén és foszfor mellett a "szervetlen" makroelemek szükségesek az emberek és állatok normál táplálkozásához. - kalcium, klór, magnézium, kálium, nátrium - és nyomelemek - réz, fluor, jód, vas, molibdén, cink, valamint esetleg (állatok számára bevált) szelén, arzén, króm, nikkel, szilícium, ón, vanádium .

Az olyan elemek hiánya, mint a vas, a réz, a fluor, a cink, a jód, a kalcium, a foszfor, a magnézium és mások, súlyos következményekkel jár az emberi egészségre nézve.

Nem szabad azonban elfelejteni, hogy nemcsak a tápanyagok hiánya, hanem a túlzott mennyisége is káros a szervezetre, mivel a kémiai homeosztázis megzavarodik. Például, ha többlet mangánt fogyasztanak étellel, a plazmában nő a réz szintje (a Mn és a réz szinergizmusa), a vesékben pedig csökken (antagonizmus). Az élelmiszerek molibdéntartalmának növekedése a réz mennyiségének növekedéséhez vezet a májban. A túlzott cink az élelmiszerekben gátolja a vastartalmú enzimek aktivitását (a Zn és a Fe antagonizmusa).

Az elhanyagolható mennyiségben létfontosságú ásványi összetevők nagyobb koncentrációban mérgezővé válnak.

Számos elem (ezüst, higany, ólom, kadmium stb.) mérgezőnek minősül, mivel a szervezetbe jutásuk már mikromennyiségben is súlyos kóros jelenségekhez vezet. Egyes nyomelemek toxikus hatásának kémiai mechanizmusát az alábbiakban tárgyaljuk.

A biogén elemeket széles körben használják a mezőgazdaságban. Kis mennyiségű mikroelem – bór, réz, mangán, cink, kobalt, molibdén – talajba juttatása drámaian megnöveli számos növény terméshozamát. Kiderült, hogy a mikroelemek a növények enzimaktivitásának fokozásával elősegítik a fehérjék, vitaminok, nukleinsavak, cukrok és keményítő szintézisét. A kémiai elemek egy része pozitív hatással van a fotoszintézisre, felgyorsítja a növények növekedését, fejlődését, a magok érését. Az állati takarmányhoz mikroelemeket adnak, hogy növeljék azok termelékenységét.

Különféle elemeket és vegyületeiket széles körben használják gyógyszerként.

Így a kémiai elemek biológiai szerepének tanulmányozása, ezen elemek és más biológiailag aktív anyagok - enzimek, hormonok, vitaminok - cseréje közötti kapcsolat tisztázása hozzájárul új gyógyszerek létrehozásához és az optimális adagolási rend kidolgozásához terápiás és megelőző célokra egyaránt. .

Az elemek tulajdonságainak és különösen biológiai szerepük vizsgálatának alapja a D.I. periodikus törvénye. Mengyelejev. A fizikai-kémiai tulajdonságokat, következésképpen fiziológiai és patológiai szerepüket ezen elemek D.I. periódusos rendszerében elfoglalt helyzete határozza meg. Mengyelejev.

Általános szabály, hogy az atomok nukleáris töltésének növekedésével az adott csoport elemeinek toxicitása növekszik, és tartalmuk a szervezetben csökken. A tartalom csökkenése nyilvánvalóan abból adódik, hogy sok hosszú periódusú elemet a nagy atom- és ionsugár, a nagy magtöltés, az elektronikai konfigurációk bonyolultsága és a vegyületek alacsony oldhatósága miatt az élő szervezetek rosszul abszorbeálnak. A test jelentős mennyiségben tartalmaz könnyű elemeket.

A makroelemek közé tartoznak az első (hidrogén), harmadik (nátrium, magnézium) és negyedik (kálium, kalcium) periódus s-elemei, valamint a második (szén, nitrogén, oxigén) és a harmadik (foszfor, kén) p-elemei. klór) időszakok. Mindegyik létfontosságú. Az első három periódus fennmaradó s- és p-elemeinek többsége (Li, B, Al, F) fiziológiailag aktív, a nagyobb periódusok s- és p-elemei (n>4) ritkán hatnak esszenciálisan. Kivételt képeznek az s-elemek - kálium, kalcium, jód. A negyedik és ötödik periódus egyes s- és p-elemei - stroncium, arzén, szelén, bróm - élettanilag aktívnak minősülnek.

A d-elemek közül elsősorban a negyedik időszak elemei létfontosságúak: mangán, vas, cink, réz, kobalt. A közelmúltban megállapították, hogy a korszak néhány további d-elemének élettani szerepe tagadhatatlan: a titán, a króm, a vanádium.

Az ötödik és hatodik periódus d-elemei, a molibdén kivételével, nem mutatnak kifejezett pozitív élettani aktivitást. A molibdén számos redox enzim része (például xantin-oxid, aldehid-oxidáz), és fontos szerepet játszik a biokémiai folyamatok lefolyásában.

Egyes f-elemek (lantanidok és aktinidák) elhanyagolható mennyiségben találhatók meg az emberi szervezetben, sokuk jelenlétét még nem állapították meg. Általában nagyon mérgezőek, és stabil vegyületeket képeznek komplexonokkal, polifoszfátokkal, hidroxisavakkal és más polidentát ligandumokkal. Ezért a szervezetbe jutásuk számos biokémiai reakció lefolyását megváltoztathatja. A biológiai hatások hasonlóságai és különbségei az atomok és ionok elektronszerkezetével függnek össze. Az atomi és ionsugarak közeli értékei, az ionizációs energiák, a koordinációs számok, valamint a bioligandum molekulákban az azonos elemekkel való kötések kialakítására való hajlam meghatározzák az elemhelyettesítés hatásait a biológiai rendszerekben. Az ionok ilyen cseréje történhet a helyettesített elem aktivitásának növekedésével (szinergia) és csökkenésével (antagonizmusa).

2. A nehézfémek élő szervezetekre gyakorolt toxicitásának általános szempontjai

A természeti környezet állapotának felmérésével kapcsolatos problémák átfogó vizsgálata azt mutatja, hogy nagyon nehéz egyértelmű határt húzni az ökológiai rendszerek változásának természetes és antropogén tényezői között. Az elmúlt évtizedek meggyőztek bennünket erről. hogy a természetre gyakorolt emberi hatás nemcsak közvetlen, könnyen azonosítható károkat okoz benne, hanem számos új, gyakran rejtett folyamatot is előidéz, amelyek átalakítják vagy tönkreteszik a környezetet. A bioszférában zajló természetes és antropogén folyamatok összetett kapcsolatban és egymásra utaltságban állnak. Így a mérgező anyagok képződéséhez vezető kémiai átalakulások lefolyását az éghajlat, a talaj állapota, a víz, a levegő, a radioaktivitás szintje stb. A jelenlegi körülmények között, a folyamatok tanulmányozása során kémiai szennyezés Az ökoszisztémák esetében felmerül a probléma, hogy bizonyos kémiai elemek vagy vegyületek tartalmi szintjét természetesnek találjuk, elsősorban a természeti tényezők hatására. Ennek a problémának a megoldása csak a bioszféra összetevőinek állapotának, a bennük lévő különböző anyagok tartalmának szisztematikus, hosszú távú megfigyelései alapján lehetséges, azaz környezeti monitoring alapján.

A nehézfémekkel való környezetszennyezés közvetlenül összefügg a szupertoxikus anyagok környezetanalitikai monitorozásával, mivel ezek közül sok már nyomokban is nagy toxicitást mutat, és képes az élő szervezetekben koncentrálódni.

A természeti környezet nehézfémekkel történő szennyezésének fő forrásai természetes (természetes) és mesterséges (antropogén) forrásokra oszthatók. A természeti események közé tartoznak a vulkánkitörések, a porviharok, az erdő- és sztyeppetüzek, tengeri sók A természetes szennyezési források szisztematikusak, egységesek vagy rövid távú spontán jellegűek, és általában csekély hatással vannak a szennyezés általános szintjére. A természet nehézfémekkel történő szennyezésének fő és legveszélyesebb forrásai antropogén eredetűek.

A fémek kémiájának és bioszférában zajló biokémiai ciklusainak tanulmányozása során feltárul kettős szerepük a fiziológiában: egyrészt a legtöbb fém szükséges a normális életfolyamathoz; másrészt megemelt koncentrációban nagy toxicitást mutatnak, azaz károsan hatnak az élő szervezetek állapotára és aktivitására. Az elemek szükséges és toxikus koncentrációja közötti határ nagyon homályos, ami megnehezíti a környezetre gyakorolt hatásuk megbízható felmérését. Az, hogy egyes fémek milyen mennyiségben válnak igazán veszélyessé, nemcsak attól függ, hogy milyen mértékben szennyezik az ökoszisztémákat, hanem biokémiai ciklusuk kémiai jellemzőitől is. táblázatban Az 1. ábra fémek moláris toxicitásának sorozatát mutatja különböző típusokélő organizmusok.

1. táblázat. A fémek moláris toxicitásának reprezentatív sorrendje

Minden szervezettípus esetében a fémek sorrendje a táblázat balról jobbra haladó soraiban a toxikus hatás kiváltásához szükséges fém moláris mennyiségének növekedését tükrözi. A minimális moláris érték a legnagyobb toxicitású fémre vonatkozik.

V.V. Kowalski az életben betöltött jelentőségük alapján három csoportra osztotta a kémiai elemeket:

A szervezetben állandóan megtalálható létfontosságú (pótolhatatlan) elemek (enzimek, hormonok és vitaminok részei): H, O, Ca, N, K, P, Na, S, Mg, Cl, C, I, Mn, Cu, Co, Fe, Mo, V. Hiányuk az emberek és állatok normális működésének megzavarásához vezet.

2. táblázat Egyes metalloenzimek - bioszervetlen komplexek jellemzői

Metalloenzim	Központi atom	Ligand környezet	A koncentráció tárgya	Enzim hatás
Karboanhidráz		Aminosav maradványok	vörös vérsejtek	Katalizálja a szén-dioxid reverzibilis hidratációját: CO 2 + H 2 O-H 2 CO 3 -H + + HCO 3
Carbosky peptidáz		Aminosav maradványok	Hasnyálmirigy, máj, belek	Katalizálja a fehérjék emésztését, részt vesz a peptidkötés hidrolízisében: R 1 CO-NH-R 2 +H 2 O-R 1 -COOH+R 2 NH 2
Kataláz		Aminosav-maradékok, hisztidin, tirozin		Katalizálja a hidrogén-peroxid bomlási reakcióját: 2H 2 O 2 = 2H 2 O + O 2
peroxidáz			Szövet, vér	Szubsztrátok oxidációja (RH 2) hidrogén-peroxid: RH 2 + H 2 O 2 = R + 2H 2 O
Oxireduktáz		Aminosav maradványok	Szív, máj, vese	Az oxidációt molekuláris oxigén segítségével katalizálja: 2H 2 R + O 2 = 2R + 2H 2 O
Piruvát-karboxiláz		A szöveti fehérjék	Máj, pajzsmirigy	Fokozza a hormonok hatását. Katalizálja a karboxilezési folyamatot piroszőlősavval
Aldehid-oxidáz		A szöveti fehérjék		Részt vesz az aldehidek oxidációjában
Ribonukleotid reduktáz		A szöveti fehérjék		Részt vesz a ribonukleinsavak bioszintézisében

a testben folyamatosan jelen lévő szennyeződések: Ga, Sb, Sr, Br, F, B, Be, Li, Si, An, Cs, Al, Ba, Ge, As, Rb, Pb, Ra, Bi, Cd, Cr, Ni, Ti, Ag, Th, Hg, U, Se. Biológiai szerepük rosszul vagy ismeretlen.

a testben található szennyező elemek Sc, Tl, In, La, Pr, Sm, W, Re, Tb stb. A mennyiségre és a biológiai szerepre vonatkozó adatok nem tisztázottak.

A táblázat számos metalloenzim jellemzőit mutatja be, köztük olyan létfontosságú fémeket, mint a Zn, Fe, Cu, Mn, Mo.

Élő rendszerekben való viselkedésüktől függően a fémek 5 típusra oszthatók:

Szükséges elemek, amelyek hiánya funkcionális zavarokat okoz a szervezetben;

Stimulánsok (a szervezet számára szükséges és szükségtelen fémek egyaránt stimulánsként működhetnek);

inert elemek, amelyek bizonyos koncentrációban ártalmatlanok és semmilyen hatással nincs a szervezetre (például sebészeti implantátumként használt inert fémek):

gyógyászatban használt terápiás szerek;

mérgező elemek, amelyek nagy koncentrációban visszafordíthatatlan működési zavarokhoz és a szervezet halálához vezetnek.

A koncentrációtól és az érintkezési időtől függően a fém a jelzett típusok egyikében hathat.

Az 1. ábra a test állapotának a fémionok koncentrációjától való függését mutatja be. A diagramon látható szilárd görbe az azonnali pozitív választ, az optimális szintet és a pozitív hatás negatívba való átmenetét írja le, miután a kívánt elem koncentrációértékei áthaladnak a maximumon. Nagy koncentrációban a szükséges fém mérgezővé válik.

A pontozott görbe egy olyan fémre adott biológiai reakciót mutatja, amely mérgező a szervezetre, és nem rendelkezik szükséges vagy stimuláló elemként. Ez a görbe némi késéssel jelentkezik, ami az élő szervezet azon képességét jelzi, hogy „nem reagál” kis mennyiségű mérgező anyagra (küszöbkoncentráció).

A diagram azt mutatja, hogy az alapvető elemek túlzott mennyiségben mérgezővé válnak. Az állati és az emberi szervezet a homeosztázisnak nevezett élettani folyamatok révén tartja az elemek koncentrációját az optimális tartományban. Az összes esszenciális fém koncentrációja kivétel nélkül a homeosztázis szigorú ellenőrzése alatt áll.

1. ábra A fémkoncentrációtól függő biológiai válasz. (A két görbe relatív helyzete a koncentrációs skálához képest tetszőleges)

fémtoxicitás ionmérgezés

Különösen érdekes az emberi szervezet kémiai elemeinek tartalma. Az emberi szervek eltérő módon koncentrálják a különböző kémiai elemeket, vagyis a makro- és mikroelemek egyenetlenül oszlanak el a különböző szervek és szövetek között. A legtöbb nyomelem (a szervezetben lévő tartalom 10-3-10-5%) a májban, csont- és izomszövetekben halmozódik fel. Ezek a szövetek számos fém fő raktárát jelentik.

Az elemek specifikus affinitást mutathatnak bizonyos szervekhez, és nagy koncentrációban lehetnek bennük. Ismeretes, hogy a cink a hasnyálmirigyben, a jód a pajzsmirigyben, a vanádium az alumíniummal és az arzénnel együtt a hajban és a körmökben halmozódik fel, a kadmium, a higany, a molibdén a vesékben, az ón a bélszövetekben, a stroncium a prosztata mirigyben. és csontszövet. , mangán az agyalapi mirigyben stb. A szervezetben a mikroelemek mind kötött állapotban, mind szabad ionos formában megtalálhatók. Megállapítást nyert, hogy az alumínium, a réz és a titán az agyszövetben fehérjékkel komplexek formájában, míg a mangán ionos formában van jelen.

A túlzott koncentrációjú elemek szervezetbe jutására válaszul az élő szervezet bizonyos méregtelenítő mechanizmusok jelenlétének köszönhetően képes korlátozni vagy akár megszüntetni az ebből eredő toxikus hatást. A fémionokkal kapcsolatos méregtelenítés specifikus mechanizmusai jelenleg nem teljesen ismertek. Számos fém a szervezetben kevésbé káros formákká alakulhat át a következő módokon:

oldhatatlan komplexek képződése a bélrendszerben;

fém szállítása vérrel más szövetekbe, ahol immobilizálható (például Pb +2 a csontokban);

A máj és a vese által kevésbé mérgező formává alakul át.

Így az ólom, higany, kadmium stb. toxikus ionjainak hatására az emberi máj és a vesék fokozzák a metallotioneinek szintézisét – alacsony molekulatömegű fehérjéket, amelyekben az aminosavak körülbelül 1/3-a cisztein. . A szulfhidril SH csoportok magas tartalma és specifikus elrendezése lehetőséget ad a fémionok erős megkötésére.

A fémek toxicitásának mechanizmusai általában jól ismertek, de nagyon nehéz megtalálni azokat bármelyik fém esetében. Az egyik ilyen mechanizmus az esszenciális és toxikus fémek közötti koncentráció a fehérjékben található kötőhelyek miatt, mivel a fémionok számos fehérjét stabilizálnak és aktiválnak, mivel számos enzimrendszer része. Ezenkívül sok fehérje makromolekulában vannak szabad szulfhidril-csoportok, amelyek kölcsönhatásba léphetnek olyan toxikus fémionokkal, mint a kadmium, ólom és higany, ami toxikus hatásokat eredményez. Azt azonban nem állapították meg, hogy pontosan mely makromolekulák okoznak kárt egy élő szervezetben. A fémionok toxicitásának megnyilvánulása a különböző szervekben és szövetekben nem mindig függ össze a felhalmozódásuk mértékével - nincs garancia arra, hogy a legnagyobb károsodás a test azon részében következik be, ahol az adott fém koncentrációja magasabb. Így az ólom(II)-ionok, amelyek a csontokban immobilizált test teljes mennyiségének több mint 90%-át teszik ki, toxicitást mutatnak, mivel 10%-a a test más szöveteiben eloszlik. Az ólomionok immobilizálása a csontokban méregtelenítési folyamatnak tekinthető.

Egy fémion toxicitása általában nem függ össze a szervezet iránti igényével. A toxicitásban és a szükségszerűségben azonban van egy közös vonás: rendszerint kapcsolat van az egymásból származó fémionok, valamint a fém- és nemfémes ionok között abban az értelemben, hogy általánosan hozzájárulnak hatásuk hatékonyságához. Például a kadmium toxicitása kifejezettebb egy cinkhiányos rendszerben, az ólom toxicitását pedig súlyosbítja a kalciumhiány. Hasonlóan, a növényi élelmiszerekből származó vas adszorpcióját gátolják a benne jelenlévő komplexképző ligandumok, a cinkionok fölöslegessége pedig a réz adszorpcióját stb.

A fémionok toxicitási mechanizmusának meghatározását gyakran megnehezíti az élő szervezetbe való behatolásuk különböző módjai. A fémek bejuthatnak étellel, vízzel, felszívódhatnak a bőrön keresztül, behatolhatnak belégzéssel stb. Ipari szennyezés esetén a porral való felszívódás a fő behatolási út. A belélegzés következtében a legtöbb fém megtelepszik a tüdőben, és csak ezután terjed át más szervekre. De a mérgező fémek leggyakrabban étellel és vízzel jutnak be a szervezetbe.

Bibliográfia

1. Karapetyants M.Kh., Drakin S.I. Általános és szervetlen kémia. - M.: Kémia, 1993. - 590 p.

2. Akhmetov N.S. Általános és szervetlen kémia. Tankönyv egyetemek számára. - M.: Feljebb. iskola, 2001. - 679 p.

3. Ugai Y.A. Általános és szervetlen kémia. - M.: Feljebb. iskola, 1997. - 527 p.

4. Drozdov D.A., Zlomanov V.P., Mazo G.N., Spiridonov F.M. Szervetlen kémia. 3 kötetben. T. Intranziciós elemek kémiája. / Szerk. Yu.D. Tretyakov - M.: Kiadó. „Akadémia”, 2004, 368. o.

5. Tamm I.E., Tretyakov Yu.D. Szervetlen kémia: 3 kötetben, T.1. A szervetlen kémia fizikai-kémiai alapjai. Tankönyv egyetemistáknak / Szerk. Yu.D. Tretyakov. - M.: Könyvkiadó. "Akadémia", 2004, 240 p.

6. Korzhukov N.G. Általános és szervetlen kémia. Tankönyv Haszon. /Szerk. V.I. Delyana-M.: Kiadó. MISIS: INFRA-M, 2004, 512 p.

7. Ershov Yu.A., Popkov V.A., Berlyand A.S., Knizhnik A.Z. Általános kémia. Biofizikai kémia. A biogén elemek kémiája. Tankönyv egyetemek számára. /Szerk. Yu.A. Ershova. 3. kiadás, - M.: Integral-Press, 2007. - 728 p.

8. Glinka N.L. Általános kémia. oktatóanyag egyetemek számára. Szerk. 30. javítva./ Szerk. A.I. Ermakova. - M.: Integral-Press, 2007, - 728 p.

9. Chernykh, M.M. Ovcsarenko. Nehézfémek és radionuklidok a biogeocinózisokban. - M.: Agroconsult, 2004.

10. N.V. Gusakova. Környezetkémia. - Rostov-on-Don, Phoenix, 2004.

11. Baletskaya L.G. Szervetlen kémia. - Rostov-on-Don, Phoenix, 2005.

12. M. Henze, P. Armoes, J. Lyakuriansen, E. Arvan. Lefolyók tisztítása. - M.: Mir, 2006.

13. Korovin N.V. Általános kémia. - M.: Feljebb. iskola, 1998. - 558 p.

14. Petrova V.V. és mások A kémiai elemek és vegyületeik tulajdonságainak áttekintése. Tankönyv a „Kémia a mikroelektronikában” kurzushoz. - M.: MIET Kiadó, 1993. - 108 p.

15. Kharin A.N., Kataeva N.A., Kharina L.T. Kémia tanfolyam. - M.: Feljebb. iskola, 1983. - 511 p.

Közzétéve az Allbest.ru oldalon

Hasonló dokumentumok

A nehézfémek élő szervezetekre gyakorolt toxicitásának általános szempontjai. A p-elemek és vegyületeik biológiai és ökológiai szerepe. Vegyületeik alkalmazása az orvostudományban. Nitrogén-oxidok, nitritek és nitrátok toxikológiája. A nitrogénvegyületek ökológiai szerepe.

tanfolyami munka, hozzáadva 2015.09.06

Kémia előadás. Az élő rendszerek a bennük található kémiai elemek. Az élő rendszerek, köztük az ember szoros kapcsolata környezet. Az emberi test összetétele. Az ásványi anyagcsere zavarai az emberi szervezetben. Patológiás állapotok.

bemutató, hozzáadva: 2008.12.24

Az emberi test belső környezetének összetétele. Az egyes elemek bioaktivitása. Az ezüst és sói hatása a szervezetre. Higanymérgezés kezelése. Az egyes kémiai elemek biológiai szerepének azonosítása az élő szervezetek működésében.

teszt, hozzáadva 2015.02.12

A fémek kémiai tulajdonságai, jelenlétük az emberi szervezetben. A makroelemek (kálium, nátrium, kalcium, magnézium) és a mikroelemek szerepe a szervezetben. Makro- és mikroelem tartalom élelmiszerekben. Egyes elemek egyensúlyhiányának következményei.

bemutató, hozzáadva 2013.03.13

A kémiai elemek osztályozása, átalakulásuk a természetben, keringés és szerepük a bioszférában. Nitrogén, oxigén, foszfor, szén légköri vegyületei: jelentőségük az élő szervezetek számára; fémek a természetben. Mérgező elemek és emberi környezeti problémák.

absztrakt, hozzáadva: 2010.12.02

absztrakt, hozzáadva: 2011.10.11

A mangán és vegyületeinek kémiai tulajdonságai. Mangán ipari termelése. A króm felfedezésének története, Általános információ. A mangán és a króm fogyasztási arányai, biológiai szerepük. A mikroelemek hiányának vagy feleslegének hatása az emberi szervezetre.

absztrakt, hozzáadva: 2015.01.20

A kationokkal és anionokkal képzett analitikai és kvalitatív kémiai reakciók jellemzői, sajátosságai, kimutatásuk jellemzői és csoportreagens jelenléte. Módszerek bromidion, bromát ion, arzenit ion, nitrát ion, citrát ion, benzoát ion kimutatására.

szakdolgozat, hozzáadva 2010.10.21

A szervetlen vegyületek fő osztályai. A kémiai elemek elterjedtsége. A periódusos rendszer I., II. és III. csoportjába tartozó s-elemek általános kémiai törvényei D.I. Mengyelejev: fizikai, kémiai tulajdonságok, előállítási módok, biológiai szerep.

képzési kézikönyv, hozzáadva 2011.02.03

A jód felfedezésének története B. Courtois francia vegyész-technológus által. A jód fizikai és kémiai tulajdonságainak leírása, biológiai szerepe a szervezetben. A jód túlzott vagy hiánya által okozott betegségek. A jód mennyiségi meghatározásának és kvalitatív elemzésének módszerei.

Makroelemek. Mikroelemek. Ultramikroelemek Elem mennyiség % Elem mennyiség % Oxigén 65 – 75 Kalcium 0,04 – 2 Szén 15 – 18 Magnézium 0,02 – 0,03 Hidrogén 8 – 10 Nátrium 0,02 – 0,03 Nitrogén 1,5 – 3 Cink 0.0.ph 01 Vas 0.0. 0,0003 Kálium 0, 15 – 0,4 Réz 0,0002 Kén 0,15 – 0,2 Jód 0,0001 Klór 0,05 – 0,1 Fluor 0,0001

A pufferelés a sejt azon képessége, hogy tartalmának enyhén lúgos reakcióját állandó szinten tartsa. a sejt azon képessége, hogy tartalmának enyhén lúgos reakcióját állandó szinten tartsa. A puffer szerepét a sejtben a HPO 4 2- és H 2 PO 4 - ionok, az extracelluláris folyadékban és a vérben - HCO 3 - ionok töltik be.

A víz funkciói Biztosítja a sejt turgorát (rugalmasságát). Biztosítja a sejt turgorát (rugalmasságát). Részt vesz a hőszabályozásban (védi a sejtet a hirtelen hőmérséklet-változásoktól, a túlmelegedéstől és a hipotermiától). Részt vesz a hőszabályozásban (védi a sejtet a hirtelen hőmérséklet-változásoktól, a túlmelegedéstől és a hipotermiától). Egyenletesen osztja el a hőt a cellában. Egyenletesen osztja el a hőt a cellában. Elősegíti az anyagok mozgását a sejtben. Elősegíti az anyagok mozgását a sejtben. Részt vesz a sejtben lezajló kémiai reakciókban. Részt vesz a sejtben lezajló kémiai reakciókban. Oldószerként működik. Oldószerként működik.

A vízzel kapcsolatban az anyagok a következők: Hidrofil (görögül "hydr" és "philio" - szerető víz) - vízben oldódó anyagok (egyes sók, aminosavak, egyes fehérjék, cukor stb.). Hidrofób (görög „hydr” és „phobos” - fél a víztől) - vízben oldhatatlan anyagok (zsírok, sok fehérje).

Feladatok 1. Milyen szerkezeti sajátossága teszi jó oldószernek a vízmolekulát? 1) jó hővezető képesség; 1) jó hővezető képesség; 2) kis méretek; 2) kis méretek; 3) ionos kötés; 3) ionos kötés; 4) a molekulák polaritása. 4) a molekulák polaritása.

Feladatok 2. A víz fontos szerepet játszik a sejt életében, mivel: 1) számos kémiai reakcióban vesz részt; 1) számos kémiai reakcióban vesz részt; 2) a környezet semleges reakcióját biztosítja; 2) a környezet semleges reakcióját biztosítja; 3) felgyorsítja a kémiai reakciókat; 3) felgyorsítja a kémiai reakciókat; 4) energiaforrás. 4) energiaforrás.

Feladatok 5. A vízmolekulák milyen szerkezeti sajátosságai és tulajdonságai határozzák meg fő szerepét a sejtben? 5. A vízmolekulák szerkezetének és tulajdonságainak milyen sajátosságai határozzák meg fő szerepét a sejtben? 1) hidrogénkötések kialakításának képessége; 1) hidrogénkötések kialakításának képessége; 2) energiában gazdag kötések jelenléte; 2) energiában gazdag kötések jelenléte; 3) a molekulák polaritása; 3) a molekulák polaritása; 4) ionos kötések kialakításának képessége; 4) ionos kötések kialakításának képessége; 5) peptidkötések kialakításának képessége; 5) peptidkötések kialakításának képessége; 6) az ionokkal való kölcsönhatás képessége. 6) az ionokkal való kölcsönhatás képessége.

Biológia- Élettudományi. A biológia legfontosabb feladata az élőlények sokféleségének, szerkezetének, élettevékenységének, egyedfejlődésének és evolúciójának, környezetükkel való kapcsolatainak vizsgálata.

Élő szervezetek számos olyan tulajdonsággal rendelkeznek, amelyek megkülönböztetik őket az élettelen természettől. Egyénileg a különbségek mindegyike meglehetősen önkényes, ezért ezeket kombinálva kell figyelembe venni.

Jelek, amelyek megkülönböztetik az élő anyagot az élettelentől:

az örökletes információk reprodukálásának és a következő generációnak való továbbításának képessége;
anyagcsere és energia;
ingerlékenység;
alkalmazkodóképesség sajátos életkörülményekhez;
építőanyag - biopolimerek (közülük a legfontosabbak a fehérjék és a nukleinsavak);
szakosodás a molekuláktól a szervekig és azok magas szintű szerveződése;
magasság;
öregedés;
halál.

Az élő anyag szerveződési szintjei:

molekuláris,
sejtes,
szövet,
szerv,
szervezeti,
populáció-fajok,
biogeocenotikus,
bioszféra.

Az élet sokszínűsége

A nukleáris mentes sejtek elsőként jelentek meg bolygónkon. A legtöbb tudós elfogadja, hogy a nukleáris organizmusok az ősi archebaktériumok kék-zöld algákkal és oxidáló baktériumokkal való szimbiózisának eredményeként jelentek meg (a szimbiogenezis elmélete).

Citológia

Citológia- a tudomány ketrec. Tanulmányozza az egy- és többsejtű szervezetek sejtjeinek felépítését és működését. A sejt minden élőlény szerkezetének, működésének, növekedésének és fejlődésének elemi egysége. Ezért a citológiára jellemző folyamatok és minták sok más tudomány (anatómia, genetika, embriológia, biokémia stb.) által vizsgált folyamatok hátterében állnak.

A sejt kémiai elemei

Kémiai elem- egy bizonyos típusú atom azonos pozitív magtöltéssel. Mintegy 80 kémiai elemet találtak a sejtekben. Négy csoportra oszthatók:
1. csoport - szén, hidrogén, oxigén, nitrogén (a sejttartalom 98%-a),
2. csoport - kálium, nátrium, kalcium, magnézium, kén, foszfor, klór, vas (1,9%),
3. csoport – cink, réz, fluor, jód, kobalt, molibdén stb. (kevesebb, mint 0,01%),
4. csoport - arany, urán, rádium stb. (kevesebb, mint 0,00001%).

Az első és második csoport elemeit a legtöbb kézikönyvben ún makrotápanyagok, a harmadik csoport elemei - mikroelemek, a negyedik csoport elemei - ultramikroelemek. A makro- és mikroelemek esetében tisztázásra kerültek azok a folyamatok és funkciók, amelyekben részt vesznek. A legtöbb ultramikroelem biológiai szerepét nem azonosították.

Kémiai elem	Olyan anyagok, amelyek kémiai elemet tartalmaznak	Olyan folyamatok, amelyekben kémiai elem vesz részt
Szén, hidrogén, oxigén, nitrogén	Fehérjék, nukleinsavak, lipidek, szénhidrátok és egyéb szerves anyagok	Szerves anyagok szintézise és az ezen szerves anyagok által ellátott funkciók teljes komplexuma
Kálium, nátrium	Na+ és K+	A membránműködés biztosítása, különösen a sejtmembrán elektromos potenciáljának fenntartása, a Na + /Ka + pumpa működése, az idegimpulzusok vezetése, az anion-, kation- és ozmotikus egyensúly
Kalcium	Sa +2	Részvétel a véralvadási folyamatban
	Kalcium-foszfát, kalcium-karbonát	Csontszövet, fogzománc, puhatestű héj
	Kalcium-pektát	A medián lemez és a sejtfal kialakulása növényekben
Magnézium	Klorofill	Fotoszintézis
Kén	Mókusok	Térbeli fehérjeszerkezet kialakulása a diszulfidhidak képződése következtében
Foszfor	Nukleinsavak, ATP	Nukleinsav szintézis
Klór	Cl-	A sejtmembrán elektromos potenciáljának fenntartása, a Na + /Ka + pumpa működése, az idegimpulzusok vezetése, az anion-, kation- és ozmotikus egyensúly
Klór	HCl	Az emésztőenzimek aktiválása a gyomornedvben
Vas	Hemoglobin	Oxigén szállítás
Vas	Citokrómok	Elektrontranszfer a fotoszintézis és a légzés során
Mangán	Dekarboxilázok, dehidrogenázok	Zsírsavak oxidációja, részvétel a légzési és fotoszintézis folyamataiban
Réz	Hemocianin	Egyes gerinctelen állatok oxigénszállítása
Réz	Tirozináz	Melanin képződés
Kobalt	B 12 vitamin	Vörösvérsejtek képződése
Cink	Alkohol dehidrogenáz	Anaerob légzés növényekben
Cink	Karboanhidráz	CO 2 szállítása gerincesekben
Fluor	Kalcium-fluorid	Csontszövet, fogzománc
Jód	Tiroxin	A bazális anyagcsere szabályozása
Molibdén	Nitrogenáz	Nitrogén rögzítés

Az élő szervezetekben kémiai elemek atomjai képződnek szervetlen(víz, sók) és szerves vegyületek(fehérjék, nukleinsavak, lipidek, szénhidrátok). Atomi szinten nincs különbség élő és élettelen anyag között, a különbségek az élő anyag szerveződésének következő, magasabb szintjein jelennek meg.

Víz

Víz- a leggyakoribb szervetlen vegyület. A víztartalom 10%-tól (fogzománc) a sejttömeg 90%-áig (fejlődő embrió) terjed. Víz nélkül lehetetlen az élet, biológiai jelentősége a vizet kémiai és fizikai tulajdonságai határozzák meg.

A vízmolekula szögletes alakú: a hidrogénatomok 104,5°-os szöget zárnak be az oxigénhez képest. A molekulának az a része, ahol a hidrogén található, pozitív töltésű, az oxigén helye negatív töltésű, ezért a vízmolekula dipólus. A vízdipólusok között hidrogénkötések jönnek létre. A víz fizikai tulajdonságai:átlátszó, maximális sűrűsége 4 °C-on, nagy hőkapacitású, gyakorlatilag nem tömörül; tiszta víz rosszul vezeti a hőt és az elektromosságot, 0 °C-on megfagy, 100 °C-on forr stb. A víz kémiai tulajdonságai: jó oldószer, hidrátokat képez, hidrolitikus bomlási reakciókon megy keresztül, sok oxiddal kölcsönhatásba lép stb. A vízben való oldódás képességével kapcsolatban megkülönböztetik őket: hidrofil anyagok- jól oldódik, hidrofób anyagok- vízben gyakorlatilag nem oldódik.

A víz biológiai jelentősége:

a belső és intracelluláris környezet alapja,
biztosítja a térszerkezet fenntartását,
anyagok szállítását biztosítja
hidratálja a poláris molekulákat,
oldószerként és diffúziós közegként szolgál,
részt vesz a fotoszintézis és hidrolízis reakciókban,
segít lehűteni a testet,
számos élőlény élőhelye,
elősegíti a magvak, gyümölcsök, lárvaállapotok vándorlását és eloszlását,
az a környezet, amelyben a megtermékenyítés megtörténik,
növényekben biztosítja a párologtatást és a magok csírázását,
elősegíti a hő egyenletes eloszlását a testben és még sok mást. stb.

A sejt egyéb szervetlen vegyületei

Az egyéb szervetlen vegyületeket főként sók képviselik, amelyek vagy oldott formában (kationokra és anionokra disszociálva) vagy szilárd formában találhatók. A K +, Na +, Ca 2+, Mg 2+ kationok (lásd a fenti táblázatot) és a HPO 4 2 -, Cl -, HCO 3 - anionok fontosak a sejt élete szempontjából, biztosítva a sejt pufferoló tulajdonságait. . Pufferelés- a pH egy bizonyos szinten tartásának képessége (a pH a hidrogénionok koncentrációjának reciproka decimális logaritmusa). A 7,0 pH érték semleges oldatnak, 7,0 alatti savas oldatnak, 7,0 feletti lúgos oldatnak felel meg. A sejteket és szöveteket enyhén lúgos környezet jellemzi. A foszfát (1) és bikarbonát (2) pufferrendszerek felelősek ennek az enyhén lúgos reakciónak a fenntartásáért.