A. Unsur kimia penting secara biologis. Senyawa anorganik

Ada 81 unsur kimia stabil di alam. Komposisi makhluk hidup mencakup 15 elemen, 8-10 elemen lebih hanya ditemukan pada organisme tertentu. Diagram menunjukkan bagian tabel periodik unsur, yang mengandung semua unsur kimia yang penting secara biologis, mengingat karakteristik fisik dan kimianya, serta kandungannya dalam makhluk hidup dan tubuh manusia. Keteraturan struktur atom yang mendasari sistem periodik dibahas secara rinci dalam buku teks tentang kimia.

Organisme hidup hampir 99% terdiri dari empat unsur kimia: hidrogen (H), oksigen (O), karbon (C) dan nitrogen (N). Hidrogen dan oksigen adalah unsur penyusun air, yang menyumbang 60-70% dari massa sel (lihat). Selain karbon dan nitrogen, kedua elemen ini juga merupakan konstituen utama senyawa organik berpartisipasi dalam sebagian besar proses kehidupan. Banyak biomolekul juga mengandung atom belerang (S) dan fosfor (P). yang terdaftar makronutrien merupakan bagian dari semua organisme hidup.

Unsur-unsur kimia yang termasuk dalam kelompok penting kedua secara biologis dan secara total membentuk sekitar 0,5% dari massa seseorang, dengan beberapa pengecualian, ada dalam bentuk ion... Grup ini termasuk logam alkali natrium (Na) dan kalium (K), logam alkali tanah magnesium (Mg) dan kalsium (Ca). Klorin halogen (Cl) juga selalu ada dalam sel dalam bentuk anion. Unsur-unsur kimia vital (esensial) lainnya hadir dalam jumlah yang sangat kecil sehingga disebut elemen jejak... Golongan ini termasuk logam transisi besi (Fe), seng (Zn), tembaga (Cu), kobalt (Co) dan mangan (Mn). Beberapa non-logam seperti yodium (I) dan selenium (Se) juga merupakan mineral penting.

Artikel dari bagian "Tabel periodik elemen D. I. Mendeleev":

A. Unsur kimia penting secara biologis

2012-2017. biokimia visual. Biologi molekuler. Struktur dan metabolisme karbohidrat.

Buku referensi dalam bentuk visual - dalam bentuk skema warna - menjelaskan semua proses biokimia. Senyawa kimia yang penting secara biokimia, struktur dan sifatnya, proses utama dengan partisipasinya, serta mekanisme dan biokimia dari proses terpenting di alam yang hidup dipertimbangkan. Untuk siswa dan guru universitas kimia, biologi dan kedokteran, ahli biokimia, ahli biologi, dokter, serta siapa pun yang tertarik dengan proses kehidupan.

Kirim karya bagus Anda di basis pengetahuan sederhana. Gunakan formulir di bawah ini

Mahasiswa, mahasiswa pascasarjana, ilmuwan muda yang menggunakan basis pengetahuan dalam studi dan pekerjaan mereka akan sangat berterima kasih kepada Anda.

Diposting pada http://www.allbest.ru/

Peran biologis unsur kimia dalam organisme hidup

1. Unsur makro dan mikro di lingkungan dan tubuh manusia

Peran biologis unsur-unsur kimia dalam tubuh manusia sangat beragam.

Fungsi utama makronutrien adalah untuk membangun jaringan, mempertahankan tekanan osmotik yang konstan, komposisi ionik dan asam-basa.

Unsur mikro, sebagai bagian dari enzim, hormon, vitamin, zat aktif biologis sebagai agen pengompleks atau aktivator, berpartisipasi dalam metabolisme, proses reproduksi, respirasi jaringan, dan netralisasi zat beracun. Unsur mikro secara aktif mempengaruhi proses hematopoiesis, reduksi oksidasi, permeabilitas pembuluh darah dan jaringan. Unsur makro dan mikro - kalsium, fosfor, fluor, yodium, aluminium, silikon - menentukan pembentukan tulang dan jaringan gigi.

Ada bukti bahwa kandungan beberapa elemen dalam tubuh manusia berubah seiring bertambahnya usia. Dengan demikian, kandungan kadmium di ginjal dan molibdenum di hati meningkat seiring bertambahnya usia. Kandungan seng maksimum diamati selama masa pubertas, kemudian menurun dan mencapai minimum di usia tua. Kandungan elemen jejak lainnya, seperti vanadium dan kromium, juga menurun seiring bertambahnya usia.

Banyak penyakit yang terkait dengan defisiensi atau akumulasi berlebihan dari berbagai elemen mikro telah diidentifikasi. Kekurangan fluoride menyebabkan karies gigi, kekurangan yodium - gondok endemik, kelebihan molibdenum - asam urat endemik. Keteraturan semacam ini dikaitkan dengan fakta bahwa tubuh manusia mempertahankan keseimbangan konsentrasi optimal elemen biogenik - homeostasis kimia. Pelanggaran keseimbangan ini karena kekurangan atau kelebihan suatu unsur dapat menyebabkan berbagai penyakit.

Selain enam makronutrien utama - organogen - karbon, hidrogen, nitrogen, oksigen, belerang dan fosfor, yang terdiri dari karbohidrat, lemak, protein, dan asam nukleat, makronutrien "anorganik" - kalsium, klorin , magnesium, kalium, natrium - dan elemen jejak - tembaga, fluor, yodium, besi, molibdenum, seng, dan juga, mungkin (terbukti untuk hewan), selenium, arsenik, kromium, nikel, silikon, timah, vanadium.

Kekurangan dalam makanan unsur-unsur seperti besi, tembaga, fluor, seng, yodium, kalsium, fosfor, magnesium dan beberapa lainnya menyebabkan konsekuensi serius bagi kesehatan manusia.

Namun, harus diingat bahwa tidak hanya kekurangan, tetapi juga kelebihan unsur biogenik berbahaya bagi tubuh, karena ini mengganggu homeostasis kimia. Misalnya, ketika kelebihan mangan disuplai dengan makanan, kadar tembaga dalam plasma meningkat (sinergi Mn dan Cu), sedangkan di ginjal menurun (antagonisme). Peningkatan kandungan molibdenum dalam makanan menyebabkan peningkatan jumlah tembaga di hati. Kelebihan zinc dalam makanan menyebabkan terhambatnya aktivitas enzim yang mengandung besi (antagonisme Zn dan Fe).

Komponen mineral, yang sangat penting dalam jumlah yang dapat diabaikan, menjadi beracun pada konsentrasi yang lebih tinggi.

Sejumlah elemen (perak, merkuri, timbal, kadmium, dll.) dianggap beracun, karena masuknya mereka ke dalam tubuh sudah dalam jumlah kecil menyebabkan fenomena patologis yang parah. Mekanisme kimia dari efek toksik dari beberapa elemen jejak akan dibahas di bawah ini.

Unsur biogenik banyak digunakan di bidang pertanian. Menambahkan sejumlah kecil elemen mikro ke tanah - boron, tembaga, mangan, seng, kobalt, molibdenum - secara dramatis meningkatkan hasil banyak tanaman. Ternyata elemen jejak, dengan meningkatkan aktivitas enzim pada tanaman, mendorong sintesis protein, vitamin, asam nukleat, gula dan pati. Beberapa unsur kimia memiliki efek positif pada fotosintesis, mempercepat pertumbuhan dan perkembangan tanaman, dan pematangan biji. Elemen jejak ditambahkan ke pakan ternak untuk meningkatkan produktivitasnya.

Berbagai unsur dan senyawanya banyak digunakan sebagai obat.

Dengan demikian, studi tentang peran biologis unsur-unsur kimia, penjelasan tentang hubungan antara pertukaran unsur-unsur ini dan zat aktif biologis lainnya - enzim, hormon, vitamin berkontribusi pada penciptaan obat baru dan pengembangan rejimen dosis yang optimal untuk keduanya. tujuan terapeutik dan profilaksis.

Dasar untuk mempelajari sifat-sifat unsur dan, khususnya, peran biologisnya adalah hukum periodik D.I. Mendeleev. Sifat fisikokimia, dan, akibatnya, peran fisiologis dan patologisnya, ditentukan oleh posisi elemen-elemen ini dalam sistem periodik D.I. Mendeleev.

Sebagai aturan, dengan peningkatan muatan inti atom, toksisitas unsur-unsur kelompok ini meningkat dan kandungannya dalam tubuh berkurang. Penurunan kandungan tersebut jelas disebabkan oleh fakta bahwa banyak unsur dalam periode yang lama tidak dapat diasimilasi dengan baik oleh organisme hidup karena jari-jari atom dan ion yang besar, muatan inti yang tinggi, kompleksitas konfigurasi elektron, dan kelarutan senyawa yang rendah. Tubuhnya mengandung sejumlah besar elemen ringan.

Makronutrien termasuk s-elemen pertama (hidrogen), ketiga (natrium, magnesium) dan keempat (kalium, kalsium) periode, serta p-elemen kedua (karbon, nitrogen, oksigen) dan ketiga (fosfor, belerang, klorin) periode. Mereka semua penting. Sebagian besar elemen s- dan p yang tersisa dari tiga periode pertama (Li, B, Al, F) aktif secara fisiologis, elemen s- dan p periode besar (n> 4) jarang bertindak sebagai tak tergantikan. Pengecualiannya adalah elemen-s - kalium, kalsium, yodium. Aktif secara fisiologis termasuk beberapa elemen s dan p dari periode keempat dan kelima - strontium, arsenik, selenium, brom.

Di antara elemen-d, elemen-elemen periode keempat sangat diperlukan: mangan, besi, seng, tembaga, kobalt. Baru-baru ini, telah ditetapkan bahwa peran fisiologis beberapa elemen d lain pada periode ini juga tidak diragukan: titanium, kromium, vanadium.

d-Elemen periode kelima dan keenam, dengan pengecualian molibdenum, tidak menunjukkan aktivitas fisiologis positif yang nyata. Molibdenum, di sisi lain, adalah bagian dari sejumlah enzim redoks (misalnya, xantin oksida, aldehida oksidase) dan memainkan peran penting dalam proses biokimia.

Beberapa elemen f (lantanida dan aktinida) ditemukan dalam jumlah kecil di tubuh manusia; keberadaan banyak dari mereka belum ditetapkan. Sebagai aturan, mereka sangat beracun, membentuk senyawa stabil dengan komplekson, polifosfat, asam hidroksi, dan ligan polidentat lainnya. Oleh karena itu, konsumsi mereka dapat mengubah jalannya banyak reaksi biokimia. Kesamaan dan perbedaan dalam tindakan biologis dikaitkan dengan struktur elektronik atom dan ion. Nilai dekat jari-jari atom dan ionik, energi ionisasi, bilangan koordinasi, kecenderungan untuk membentuk ikatan dengan unsur-unsur yang sama dalam molekul bioligan menentukan efek substitusi unsur-unsur dalam sistem biologis. Substitusi ion semacam itu dapat terjadi baik dengan peningkatan (sinergisme) dan dengan penekanan aktivitas (antagonisme) elemen yang diganti.

2. Aspek umum toksisitas logam berat bagi organisme hidup

Sebuah studi komprehensif tentang masalah yang terkait dengan penilaian keadaan lingkungan alam menunjukkan bahwa sangat sulit untuk menarik garis yang jelas antara faktor alam dan antropogenik dari perubahan sistem ekologi. Dekade terakhir telah meyakinkan kita akan hal ini. bahwa dampak manusia terhadap alam tidak hanya menyebabkan kerusakan langsung yang mudah dikenali, tetapi juga menyebabkan sejumlah proses baru yang seringkali tersembunyi yang mengubah atau menghancurkan lingkungan. Proses alami dan antropogenik di biosfer berada dalam hubungan yang kompleks dan saling ketergantungan. Jadi, jalannya transformasi kimia yang mengarah pada pembentukan zat beracun dipengaruhi oleh iklim, keadaan penutup tanah, air, udara, tingkat radioaktivitas, dll. Di bawah kondisi yang berlaku dalam studi proses polusi kimia ekosistem, masalah menemukan alam, terutama karena faktor alam, kadar kandungan unsur atau senyawa kimia tertentu. Solusi untuk masalah ini hanya dimungkinkan berdasarkan pengamatan sistematis jangka panjang terhadap keadaan komponen biosfer, kandungan berbagai zat di dalamnya, yaitu berdasarkan pemantauan lingkungan.

Pencemaran lingkungan dengan logam berat secara langsung berkaitan dengan pemantauan ekologi dan analitis supertoksikan, karena banyak dari mereka menunjukkan toksisitas tinggi dalam jumlah kecil dan dapat terkonsentrasi pada organisme hidup.

Sumber utama pencemaran lingkungan dengan logam berat dapat dibagi menjadi alami (alami) dan buatan (antropogenik). Sumber alami termasuk letusan gunung berapi, badai debu, kebakaran hutan dan padang rumput, garam laut yang dibangkitkan oleh angin, tumbuh-tumbuhan, dll. Sumber polusi alami bersifat seragam sistematis atau spontan jangka pendek dan, sebagai aturan, memiliki sedikit pengaruh terhadap lingkungan. tingkat polusi secara keseluruhan. Sumber utama dan paling berbahaya dari pencemaran alam dengan logam berat adalah antropogenik.

Dalam proses mempelajari kimia logam dan siklus biokimianya di biosfer, terungkap peran ganda yang dimainkannya dalam fisiologi: di satu sisi, sebagian besar logam diperlukan untuk kehidupan normal; di sisi lain, pada konsentrasi tinggi, mereka menunjukkan toksisitas tinggi, yaitu, mereka memiliki efek berbahaya pada keadaan dan aktivitas organisme hidup. Batas antara konsentrasi unsur yang diperlukan dan beracun agak kabur, yang memperumit penilaian yang andal tentang dampaknya terhadap lingkungan. Jumlah di mana beberapa logam menjadi sangat berbahaya tidak hanya bergantung pada tingkat pencemaran ekosistemnya, tetapi juga pada karakteristik kimia dari siklus biokimianya. Meja 1 menunjukkan rangkaian toksisitas molar logam untuk jenis yang berbeda organisme hidup.

Tabel 1. Urutan representatif toksisitas molar logam

Untuk setiap jenis organisme, urutan logam dalam baris tabel dari kiri ke kanan mencerminkan peningkatan jumlah molar logam yang diperlukan untuk manifestasi efek toksik. Nilai molar terkecil mengacu pada logam yang paling beracun.

V.V. Kowalski, berdasarkan kepentingannya bagi kehidupan, membagi unsur kimia menjadi tiga kelompok:

Unsur-unsur vital (tak tergantikan) yang terus-menerus terkandung dalam tubuh (adalah bagian dari enzim, hormon dan vitamin): H, O, Ca, N, K, P, Na, S, Mg, Cl, C, I, Mn, Cu , Co, Fe, Mo, V. Kekurangan mereka menyebabkan terganggunya kehidupan normal manusia dan hewan.

Tabel 2. Karakteristik beberapa metaloenzim - kompleks bioanorganik

Metalloenzim	atom pusat	Lingkungan ligan	Objek konsentrasi	Aksi enzim
Karbonat anhidrase		Residu asam amino	Eritrosit	Mengkatalisis hidrasi reversibel karbon dioksida: CO 2 + H 2 O-H 2 CO 3 -H + + HCO 3
Karboskepeptidase		Residu asam amino	Pankreas, hati, usus	Mengkatalisis pencernaan protein, berpartisipasi dalam hidrolisis ikatan peptida: R 1 CO-NH-R 2 + H 2 O-R 1 -COOH + R 2 NH 2
Katalase		Residu asam amino, histidin, tirosin		Mengkatalisis reaksi dekomposisi hidrogen peroksida: 2H 2 O 2 = 2H 2 O + O 2
Peroksidase			Kain, darah	Oksidasi substrat (RH 2) hidrogen peroksida: RH 2 + H 2 O 2 = R + 2H 2 O
oksi reduktase		Residu asam amino	Jantung, hati, ginjal	Mengkatalisis oksidasi dengan molekul oksigen: 2H 2 R + O 2 = 2R + 2H 2 O
Karboksilase piruvat		Protein jaringan	Hati, kelenjar tiroid	Memperkuat aksi hormon. Mengkatalisis proses karboksilasi dengan asam piruvat
Aldehid oksidase		Protein jaringan		Berpartisipasi dalam oksidasi aldehida
Ribonukleotida reduktase		Protein jaringan		Berpartisipasi dalam biosintesis asam ribonukleat

unsur-unsur pengotor yang terus-menerus terkandung dalam tubuh: 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. Peran biologis mereka sedikit dipahami atau tidak diketahui.

unsur pengotor yang ditemukan dalam tubuh Sc, Tl, In, La, Pr, Sm, W, Re, Tb, dll. Data jumlah dan peran biologisnya belum diklarifikasi.

Tabel tersebut menunjukkan karakteristik sejumlah metaloenzim, yang meliputi logam vital seperti Zn, Fe, Cu, Mn, Mo.

Tergantung pada perilaku dalam sistem kehidupan, logam dapat dibagi menjadi 5 jenis:

Unsur-unsur yang diperlukan, dengan kekurangan gangguan fungsional yang terjadi di dalam tubuh;

Stimulan (logam yang diperlukan dan tidak perlu untuk tubuh dapat bertindak sebagai stimulan);

elemen inert yang tidak berbahaya pada konsentrasi tertentu yang tidak memiliki efek apa pun pada tubuh (misalnya, logam inert yang digunakan sebagai implan bedah):

agen terapeutik yang digunakan dalam pengobatan;

elemen beracun, pada konsentrasi tinggi yang menyebabkan gangguan fungsional ireversibel, kematian tubuh.

Tergantung pada konsentrasi dan waktu kontak, logam dapat bertindak dalam salah satu jenis yang ditunjukkan.

Gambar 1 menunjukkan diagram ketergantungan keadaan tubuh pada konsentrasi ion logam. Kurva padat dalam diagram menggambarkan respons positif langsung, tingkat optimal dan transisi efek positif ke efek negatif setelah konsentrasi elemen yang diperlukan melewati maksimum. Pada konsentrasi tinggi, logam yang dibutuhkan menjadi beracun.

Garis putus-putus menunjukkan respons biologis terhadap racun logam pada tubuh yang tidak memiliki efek elemen yang diperlukan atau merangsang. Kurva ini datang dengan beberapa penundaan, yang menunjukkan kemampuan organisme hidup untuk "tidak bereaksi" terhadap sejumlah kecil zat beracun (konsentrasi ambang batas).

Ini mengikuti dari diagram bahwa unsur-unsur yang diperlukan menjadi beracun dalam jumlah berlebih. Tubuh hewan dan manusia mempertahankan konsentrasi unsur-unsur dalam kisaran optimal melalui proses fisiologis kompleks yang disebut homeostasis. Konsentrasi semua logam yang diperlukan, tanpa kecuali, berada di bawah kendali homeostasis yang ketat.

Gambar 1 Respon biologis tergantung pada konsentrasi logam. (Posisi relatif dari dua kurva relatif terhadap skala konsentrasi adalah kondisional)

keracunan logam keracunan ion

Yang menarik adalah kandungan unsur kimia dalam tubuh manusia. Organ manusia dengan cara yang berbeda mengkonsentrasikan berbagai unsur kimia dalam dirinya sendiri, yaitu unsur makro dan mikro tidak terdistribusi secara merata antara organ dan jaringan yang berbeda. Sebagian besar mikro (kandungan dalam tubuh berkisar 10 -3 -10 -5%) terakumulasi di hati, tulang, dan jaringan otot. Kain ini adalah gudang utama untuk banyak logam.

Elemen dapat menunjukkan afinitas spesifik untuk organ tertentu dan terkandung di dalamnya dalam konsentrasi tinggi. Diketahui bahwa seng terkonsentrasi di pankreas, yodium di kelenjar tiroid, vanadium, bersama dengan aluminium dan arsenik, terakumulasi di rambut dan kuku, kadmium, merkuri, molibdenum - di ginjal, timah di jaringan usus, strontium - di kelenjar prostat, jaringan tulang, mangan di kelenjar pituitari, dll. Di dalam tubuh, elemen jejak dapat berada dalam keadaan terikat dan dalam bentuk ion bebas. Ditemukan bahwa aluminium, tembaga dan titanium dalam jaringan otak dalam bentuk kompleks dengan protein, sedangkan mangan dalam bentuk ionik.

Dalam menanggapi asupan kelebihan konsentrasi unsur ke dalam tubuh, organisme hidup mampu membatasi atau bahkan menghilangkan efek toksik yang timbul dari ini karena adanya mekanisme detoksifikasi tertentu. Mekanisme spesifik detoksifikasi dalam kaitannya dengan ion logam saat ini tidak dipahami dengan baik. Banyak logam dalam tubuh dapat diubah menjadi bentuk yang kurang berbahaya dengan cara berikut:

pembentukan kompleks yang tidak larut di saluran usus;

pengangkutan logam dengan darah ke jaringan lain, di mana ia dapat diimobilisasi (seperti, misalnya, Pb +2 dalam tulang);

Transformasi oleh hati dan ginjal menjadi bentuk yang kurang beracun.

Jadi, sebagai respons terhadap aksi ion beracun timbal, merkuri, kadmium, dll., hati dan ginjal manusia meningkatkan sintesis metalotionin - protein dengan berat molekul rendah, di mana sekitar 1/3 residu asam amino adalah sistein. . Kandungan tinggi dan susunan spesifik gugus sulfhidril SH memberikan kemungkinan pengikatan ion logam yang kuat.

Mekanisme toksisitas logam umumnya sudah diketahui, tetapi sangat sulit untuk menemukannya untuk logam tertentu. Salah satu mekanisme ini adalah konsentrasi antara logam yang diperlukan dan beracun untuk kepemilikan situs pengikatan dalam protein, karena ion logam menstabilkan dan mengaktifkan banyak protein, menjadi bagian dari banyak sistem enzim. Selain itu, banyak makromolekul protein yang memiliki gugus sulfhidril bebas yang mampu berinteraksi dengan ion logam beracun seperti kadmium, timbal, dan merkuri, sehingga menimbulkan efek toksik. Namun demikian, belum ditetapkan secara pasti makromolekul mana yang membahayakan organisme hidup dalam kasus ini. Manifestasi toksisitas ion logam di berbagai organ dan jaringan tidak selalu dikaitkan dengan tingkat akumulasinya - tidak ada jaminan bahwa kerusakan terbesar terjadi di bagian tubuh di mana konsentrasi logam ini lebih tinggi. Dengan demikian, ion timbal (II), lebih dari 90% dari jumlah total dalam tubuh yang tidak bergerak di tulang, menunjukkan toksisitas karena 10% didistribusikan di jaringan tubuh lainnya. Imobilisasi ion timbal dalam tulang dapat dianggap sebagai proses detoksifikasi.

Toksisitas ion logam biasanya tidak berhubungan dengan kebutuhannya bagi tubuh. Namun, untuk toksisitas dan kebutuhan, ada satu kesamaan: sebagai aturan, ada hubungan antara ion logam satu sama lain, seperti antara ion logam dan non-logam, dalam kontribusi keseluruhan untuk efektivitas mereka. Misalnya, toksisitas kadmium lebih menonjol dalam sistem dengan defisiensi seng, dan toksisitas timbal diperburuk oleh defisiensi kalsium. Demikian pula, adsorpsi besi dari makanan nabati ditekan oleh ligan pengompleks yang ada di dalamnya, dan kelebihan ion seng dapat menghambat adsorpsi tembaga, dll.

Penentuan mekanisme toksisitas ion logam sering diperumit dengan adanya berbagai cara penetrasi mereka ke dalam organisme hidup. Logam dapat masuk dengan makanan, air, diserap melalui kulit, menembus melalui inhalasi, dll. Penyerapan debu adalah rute utama penetrasi polusi industri. Sebagai hasil dari inhalasi, sebagian besar logam disimpan di paru-paru dan baru kemudian menyebar ke organ lain. Tetapi rute paling umum bagi logam beracun untuk masuk ke dalam tubuh adalah melalui makanan dan air.

Daftar bibliografi

1. Karapetyants M.Kh., Drakin S.I. kimia umum dan anorganik. - M.: Kimia, 1993 .-- 590 hal.

2. Akhmetov N.S. kimia umum dan anorganik. Buku teks untuk universitas. - M.: Lebih tinggi. shk., 2001 .-- 679 hal.

3. Ugai Ya.A. kimia umum dan anorganik. - M.: Lebih tinggi. shk., 1997. - 527 hal.

4. Drozdov D.A., Zlomanov V.P., Mazo G.N., Spiridonov F.M. kimia anorganik. Dalam 3 volume. T. Kimia unsur intransitif. / Ed. Yu.D. Tretyakov - Moskow: Ed. "Akademi", 2004, 368-an.

5. Tamm IE, Tretyakov Yu.D. Kimia anorganik: Dalam 3 volume, Vol. 1. Dasar fisika dan kimia kimia anorganik. Buku teks untuk mahasiswa / Ed. Yu.D. Tretyakov. - M.: Rumah penerbitan. "Akademi", 2004, 240-an.

6. Korzhukov N.G. kimia umum dan anorganik. Buku pelajaran. Keuntungan. / Diedit oleh V.I. Delyana-M.: Ed. MISIS: INFRA-M, 2004, 512s.

7. Ershov Yu.A., Popkov V.A., Berlyand A.S., Knizhnik A.Z. kimia umum. Kimia biofisik. Kimia unsur biogenik. Buku teks untuk universitas. / Ed. Yu.A. Ershova. 3rd ed., - M.: Integral-Pres, 2007 .-- 728 hal.

8. Glinka N.L. kimia umum. tutorial untuk universitas. Ed. 30 revisi / Ed. A.I. Ermakova. - M .: Integral-Press, 2007, - 728 hal.

9. Chernykh, M.M. Ovcharenko. Logam berat dan radionuklida dalam biogeosinosis. - M.: Agroconsult, 2004.

10. N.V. Gusakov. Kimia lingkungan. - Rostov-on-Don, Phoenix, 2004.

11. Baletskaya L.G. kimia anorganik. - Rostov-on-Don, Phoenix, 2005.

12. M. Henze, P. Armoes, J. Lyakuriansen, E. Arvan. Pengolahan limbah. - L.: Mir, 2006.

13. Korovin N.V. kimia umum. - M.: Lebih tinggi. shk., 1998 .-- 558 hal.

14. Petrova V.V. dan lain-lain Tinjauan sifat-sifat unsur kimia dan senyawanya. Buku teks untuk kursus "Kimia dalam Mikroelektronika". - Moskow: Rumah Penerbitan MIET, 1993 .-- 108 hal.

15. Kharin A.N., Kataeva N.A., Kharina L.T. Kursus kimia. - M.: Lebih tinggi. shk., 1983 .-- 511 hal.

Diposting di Allbest.ru

Dokumen serupa

Aspek umum toksisitas logam berat bagi organisme hidup. Peran biologis dan ekologis elemen-p dan senyawanya. Penggunaan senyawa mereka dalam pengobatan. Toksikologi nitrogen oksida, nitrit dan nitrat. Peran ekologis senyawa nitrogen.

makalah ditambahkan 09/06/2015

Presentasi kimia. Sistem kehidupan adalah unsur-unsur kimia yang ditemukan di dalamnya. Kontak dekat sistem kehidupan, serta seseorang, dengan lingkungan... Komposisi tubuh manusia. Gangguan metabolisme mineral dalam tubuh manusia. Kondisi patologis.

presentasi ditambahkan pada 12/24/2008

Komposisi lingkungan internal tubuh manusia. Bioaktivitas elemen individu. Efek perak dan garamnya pada tubuh. Pengobatan keracunan merkuri. Mengungkap peran biologis unsur-unsur kimia individu dalam fungsi organisme hidup.

tes, ditambahkan 02/12/2015

Sifat kimia logam, kehadirannya dalam tubuh manusia. Peran zat gizi makro (kalium, natrium, kalsium, magnesium) dan unsur mikro dalam tubuh. Kandungan unsur makro dan mikro dalam makanan. Akibat dari ketidakseimbangan unsur-unsur tertentu.

presentasi ditambahkan 13/03/2013

Klasifikasi unsur kimia, transformasinya di alam, sirkulasi dan perannya dalam biosfer. Senyawa atmosfer nitrogen, oksigen, fosfor, karbon: pentingnya mereka bagi organisme hidup; logam di alam. Elemen beracun dan masalah ekologi manusia.

abstrak, ditambahkan pada 12/02/2010

abstrak, ditambahkan pada 10/11/2011

Sifat kimia mangan dan senyawanya. Produksi industri mangan. Sejarah penemuan kromium, informasi Umum... Tingkat konsumsi mangan dan kromium, peran biologisnya. Efek dari kekurangan atau kelebihan elemen jejak pada tubuh manusia.

abstrak, ditambahkan 20/01/2015

Karakteristik dan spesifikasi reaksi kimia analitik dan kualitatif terhadap kation dan anion, fitur deteksinya dan keberadaan reagen kelompok. Metode untuk mendeteksi ion bromida, ion bromat, ion arsenit, ion nitrat, ion sitrat, ion benzoat.

tesis, ditambahkan 21/10/2010

Kelas utama senyawa anorganik. Prevalensi unsur kimia. Hukum umum kimia s-elemen golongan I, II dan III dari sistem periodik D.I. Mendeleev: fisik, sifat kimia, metode produksi, peran biologis.

tutorial, ditambahkan 02/03/2011

Sejarah penemuan yodium oleh ahli kimia-teknolog Perancis B. Courtois. Deskripsi sifat fisik dan kimia yodium, peran biologisnya dalam tubuh. Penyakit dengan kelebihan atau kekurangan yodium. Metode untuk penentuan kuantitatif dan analisis kualitatif yodium.

Makronutrien. elemen mikro. Ultramicroelements Jumlah Unsur% Jumlah Unsur% Oksigen65 - 75Kalsium0,04 - 2 Karbon15 - 18Magnesium0,02 - 0,03 Hidrogen8 - 10Sodium0,02 - 0,03 Nitrogen1,5 - 3 Besi0,01 - 0,015 Fosfor0,2 - 1Zinc0,0003 Kalium0, 15 - 0,4 Tembaga 0,0002 Sulfur 0,15 - 0,2 Yodium 0,0001 Klorin 0,05 - 0,1 Fluor 0,0001

Buffering adalah kemampuan sel untuk mempertahankan reaksi yang sedikit basa dari lingkungan isinya pada tingkat yang konstan. kemampuan sel untuk mempertahankan reaksi yang sedikit basa dari lingkungan isinya pada tingkat yang konstan. Peran buffer dalam sel dimainkan oleh ion 4 2- dan 2 4 -, dalam cairan ekstraseluler dan dalam darah - ion 3 -

Fungsi air Memberikan turgor (elastisitas) sel. Memberikan turgor (elastisitas) sel. Berpartisipasi dalam termoregulasi (melindungi sel dari perubahan suhu yang tiba-tiba, dari panas berlebih dan hipotermia). Berpartisipasi dalam termoregulasi (melindungi sel dari perubahan suhu yang tiba-tiba, dari panas berlebih dan hipotermia). Mendistribusikan panas secara merata ke seluruh kandang. Mendistribusikan panas secara merata ke seluruh kandang. Mempromosikan pergerakan zat dalam sel. Mempromosikan pergerakan zat dalam sel. Berpartisipasi dalam reaksi kimia dalam sel. Berpartisipasi dalam reaksi kimia dalam sel. Memainkan peran pelarut. Memainkan peran pelarut.

Sehubungan dengan air, zat adalah: Hidrofilik (Yunani "hydr" dan "filio" - cinta air) - zat yang larut dalam air (beberapa garam, asam amino, beberapa protein, gula, dll.). Hidrofobik (Yunani "hydr" dan "phobos" - takut air) - zat yang tidak larut dalam air (lemak, banyak protein).

Tugas 1. Apa ciri struktur molekul air yang membuatnya menjadi pelarut yang baik? 1) konduktivitas termal yang baik; 1) konduktivitas termal yang baik; 2) ukuran kecil; 2) ukuran kecil; 3) ikatan ionik; 3) ikatan ionik; 4) polaritas molekul. 4) polaritas molekul.

Tugas 2. Air memainkan peran penting dalam kehidupan sel, karena: 1) berpartisipasi dalam banyak reaksi kimia; 1) berpartisipasi dalam banyak reaksi kimia; 2) memberikan reaksi netral terhadap lingkungan; 2) memberikan reaksi netral terhadap lingkungan; 3) mempercepat reaksi kimia; 3) mempercepat reaksi kimia; 4) merupakan sumber energi. 4) merupakan sumber energi.

Tugas 5. Ciri-ciri struktur dan sifat molekul air apa yang menentukan peran besarnya dalam sel? 5. Ciri-ciri struktur dan sifat molekul air apa yang menentukan peran besarnya dalam sel? 1) kemampuan untuk membentuk ikatan hidrogen; 1) kemampuan untuk membentuk ikatan hidrogen; 2) adanya koneksi yang kaya energi; 2) adanya koneksi yang kaya energi; 3) polaritas molekul; 3) polaritas molekul; 4) kemampuan untuk membentuk ikatan ionik; 4) kemampuan untuk membentuk ikatan ionik; 5) kemampuan untuk membentuk ikatan peptida; 5) kemampuan untuk membentuk ikatan peptida; 6) kemampuan untuk berinteraksi dengan ion. 6) kemampuan untuk berinteraksi dengan ion.

Biologi- ilmu kehidupan. Tugas biologi yang paling penting adalah mempelajari keanekaragaman, struktur, kehidupan, perkembangan individu dan evolusi organisme hidup, hubungannya dengan lingkungan.

Organisme hidup memiliki sejumlah fitur yang membedakan mereka dari alam mati. Secara terpisah, masing-masing perbedaan agak sewenang-wenang, sehingga harus dianggap sebagai kompleks.

Tanda-tanda yang membedakan makhluk hidup dari benda mati:

kemampuan untuk mereproduksi dan mentransfer informasi turun-temurun ke generasi berikutnya;
metabolisme dan energi;
sifat dpt dirangsang;
adaptasi dengan kondisi kehidupan tertentu;
bahan bangunan - biopolimer (yang paling penting adalah protein dan asam nukleat);
spesialisasi dari molekul ke organ dan tingkat organisasi yang tinggi;
tinggi;
penuaan;
kematian.

Tingkat organisasi makhluk hidup:

molekuler,
seluler,
jaringan,
organ,
organisme,
spesifik populasi,
biogeosenotik,
lingkungan.

Keanekaragaman kehidupan

Sel bebas nuklir adalah yang pertama di planet kita. Sebagian besar ilmuwan menerima bahwa organisme nuklir muncul sebagai hasil simbiosis archaebacteria purba dengan ganggang biru-hijau dan bakteri pengoksidasi (teori simbiogenesis).

Sitologi

Sitologi- ilmu tentang kurungan... Mempelajari struktur dan fungsi sel pada organisme uniseluler dan multiseluler. Sel adalah unit dasar dari struktur, fungsi, pertumbuhan dan perkembangan semua makhluk hidup. Oleh karena itu, proses dan pola karakteristik sitologi mendasari proses yang dipelajari oleh banyak ilmu lain (anatomi, genetika, embriologi, biokimia, dll.).

Unsur kimia sel

elemen kimia- jenis atom tertentu dengan muatan inti positif yang sama. Sekitar 80 unsur kimia ditemukan di dalam sel. Mereka dapat dibagi menjadi empat kelompok:
Grup 1 - karbon, hidrogen, oksigen, nitrogen (98% dari isi sel),
Grup 2 - kalium, natrium, kalsium, magnesium, belerang, fosfor, klorin, besi (1,9%),
Kelompok 3 - seng, tembaga, fluor, yodium, kobalt, molibdenum, dll. (kurang dari 0,01%),
Kelompok 4 - emas, uranium, radium, dll. (kurang dari 0,00001%).

Unsur-unsur kelompok pertama dan kedua di sebagian besar buku teks disebut makronutrien, unsur-unsur golongan ketiga - elemen mikro, elemen dari kelompok keempat - elemen ultramikro... Untuk elemen makro dan mikro, proses dan fungsi di mana mereka berpartisipasi telah diklarifikasi. Untuk sebagian besar elemen ultramikro, tidak ada peran biologis yang telah diidentifikasi.

elemen kimia	Zat yang mengandung unsur kimia	Proses yang melibatkan unsur kimia
Karbon, hidrogen, oksigen, nitrogen	Protein, asam nukleat, lipid, karbohidrat, dan zat organik lainnya	Sintesis zat organik dan seluruh kompleks fungsi yang dilakukan oleh zat organik ini
Kalium, natrium	Na+ dan K+	Memastikan fungsi membran, khususnya menjaga potensial listrik membran sel, kerja pompa Na+/Ka+, konduksi impuls saraf, keseimbangan anionik, kationik dan osmotik
Kalsium	Ca +2	Partisipasi dalam proses pembekuan darah
	Kalsium Fosfat, Kalsium Karbonat	Jaringan tulang, email gigi, cangkang moluska
	Kalsium pektat	Pembentukan lamina median dan dinding sel pada tumbuhan
Magnesium	Klorofil	Fotosintesis
Sulfur	Protein	Pembentukan struktur spasial protein karena pembentukan jembatan disulfida
Fosfor	Asam nukleat, ATP	Sintesis asam nukleat
Klorin	Cl -	Menjaga potensial listrik membran sel, kerja pompa Na+/Ka+, konduksi impuls saraf, keseimbangan anionik, kationik dan osmotik
Klorin	HCl	Aktivasi enzim pencernaan dalam jus lambung
Besi	Hemoglobin	Transportasi oksigen
Besi	Sitokrom	Transfer elektron selama fotosintesis dan respirasi
Mangan	Dekarboksilase, dehidrogenase	Oksidasi asam lemak, partisipasi dalam proses respirasi dan fotosintesis
Tembaga	hemosianin	Transportasi oksigen pada beberapa invertebrata
Tembaga	Tirosinase	Pembentukan melanin
Kobalt	Vitamin B12	Pembentukan sel darah merah
Seng	Alkohol dehidrogenase	Respirasi anaerob pada tumbuhan
Seng	Karbonat anhidrase	Transportasi CO2 pada vertebrata
Fluor	Kalsium fluorida	Jaringan tulang, email gigi
Yodium	Tiroksin	Regulasi metabolisme basal
molibdenum	Nitrogenase	Fiksasi nitrogen

Atom unsur kimia dalam organisme hidup membentuk anorganik(air, garam) dan senyawa organik(protein, asam nukleat, lipid, karbohidrat). Pada tingkat atom, tidak ada perbedaan antara materi hidup dan benda mati; perbedaan akan muncul pada tingkat organisasi materi hidup berikutnya yang lebih tinggi.

Air

Air- senyawa anorganik yang paling umum. Kandungan air berkisar dari 10% (enamel gigi) hingga 90% dari massa sel (embrio yang sedang berkembang). Hidup tidak mungkin tanpa air signifikansi biologis air ditentukan oleh sifat kimia dan fisiknya.

Molekul air memiliki bentuk sudut: atom hidrogen dalam kaitannya dengan oksigen membentuk sudut yang sama dengan 104,5 °. Bagian dari molekul tempat hidrogen berada bermuatan positif, bagian di mana oksigen berada bermuatan negatif, dan oleh karena itu molekul air adalah dipol. Ikatan hidrogen terbentuk antara dipol air. Sifat fisik air: transparan, kepadatan maksimum pada 4 ° , kapasitas panas tinggi, praktis tidak memampatkan; air murni menghantarkan panas dan listrik dengan buruk, membeku pada 0 ° C, mendidih pada 100 ° C, dll. Sifat kimia air: pelarut yang baik, membentuk hidrat, masuk ke dalam reaksi dekomposisi hidrolitik, berinteraksi dengan banyak oksida, dll. Dalam kaitannya dengan kemampuan larut dalam air, ada: zat hidrofilik- larut dengan baik, zat hidrofobik- Praktis tidak larut dalam air.

Signifikansi biologis air:

adalah dasar dari lingkungan internal dan intraseluler,
memastikan pemeliharaan struktur ruang,
menyediakan transportasi zat,
menghidrasi molekul polar,
berfungsi sebagai pelarut dan media difusi,
berpartisipasi dalam reaksi fotosintesis dan hidrolisis,
membantu mendinginkan tubuh,
merupakan habitat bagi banyak organisme,
mempromosikan migrasi dan penyebaran benih, buah, tahap larva,
adalah lingkungan tempat terjadinya fertilisasi,
pada tumbuhan menyediakan transpirasi dan perkecambahan biji,
mempromosikan pemerataan panas dalam tubuh dan banyak lainnya. dr.

Senyawa anorganik lain dari sel

Senyawa anorganik lainnya terutama diwakili oleh garam, yang dapat terkandung baik dalam bentuk terlarut (terdisosiasi menjadi kation dan anion) atau padat. Kation K +, Na +, Ca 2+, Mg 2+ (lihat tabel di atas) dan anion HPO 4 2—, Cl -, HCO 3 -, yang menyediakan sifat penyangga sel, sangat penting untuk aktivitas vital dari sel. Penyangga- kemampuan untuk mempertahankan pH pada tingkat tertentu (pH adalah logaritma desimal dari nilai yang berbanding terbalik dengan konsentrasi ion hidrogen). Nilai pH 7,0 sesuai dengan larutan netral, di bawah 7,0 untuk larutan asam, di atas 7,0 untuk larutan basa. Lingkungan yang sedikit basa adalah karakteristik sel dan jaringan. Sistem penyangga fosfat (1) dan bikarbonat (2) bertanggung jawab untuk mempertahankan reaksi basa lemah ini.