A. Elementos químicos biologicamente importantes. Compostos inorgânicos

Existem 81 elementos químicos estáveis na natureza. A composição da matéria viva inclui 15 elementos, 8 a 10 mais elementos são encontrados apenas em certos organismos. O diagrama mostra parte Tabela Periódica dos Elementos, que contém todos os elementos químicos biologicamente importantes, dadas as suas características físicas e químicas, bem como o seu conteúdo na matéria viva e no corpo humano. As regularidades da estrutura dos átomos subjacentes ao sistema periódico são discutidas em detalhes em livros didáticos de química.

Os organismos vivos são quase 99% compostos de quatro elementos químicos: hidrogênio (H), oxigênio (O), carbono (C) e nitrogênio (N). O hidrogênio e o oxigênio são os elementos constituintes da água, responsáveis por 60-70% da massa celular (consulte Recursos). Junto com o carbono e o nitrogênio, esses dois elementos também são os principais constituintes compostos orgânicos participando da maioria dos processos vitais. Muitas biomoléculas também contêm átomos de enxofre (S) e fósforo (P). O listado macronutrientes fazem parte de todos os organismos vivos.

Elementos químicos pertencentes ao segundo grupo biologicamente importante e no total constituindo cerca de 0,5% da massa de uma pessoa estão presentes, com algumas exceções, na forma íons... Este grupo inclui metais alcalinos sódio (Na) e potássio (K), metais alcalinos terrestres magnésio (Mg) e cálcio (Ca). O cloro halógeno (Cl) também está sempre presente nas células na forma de um ânion. Outros elementos químicos vitais (essenciais) estão presentes em quantidades tão pequenas que são chamados Vestigios... Este grupo inclui os metais de transição ferro (Fe), zinco (Zn), cobre (Cu), cobalto (Co) e manganês (Mn). Os oligoelementos vitais também incluem alguns não metais, como iodo (I) e selênio (Se).

Artigos da seção "Tabela periódica dos elementos de D. I. Mendeleev":

A. Elementos químicos biologicamente importantes

2012-2017. Bioquímica visual. Biologia molecular. Estrutura e metabolismo dos carboidratos.

O livro de referência em uma forma visual - na forma de esquemas de cores - descreve todos os processos bioquímicos. São considerados compostos químicos bioquimicamente importantes, sua estrutura e propriedades, os principais processos com sua participação, bem como os mecanismos e a bioquímica dos processos mais importantes na natureza viva. Para alunos e professores de universidades químicas, biológicas e médicas, bioquímicos, biólogos, médicos, bem como qualquer pessoa interessada em processos vitais.

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O papel biológico dos elementos químicos nos organismos vivos

1. Macro e microelementos no meio ambiente e no corpo humano

O papel biológico dos elementos químicos no corpo humano é extremamente diverso.

A principal função dos macronutrientes é construir tecidos, manter uma pressão osmótica constante, composição iônica e ácido-base.

Os microelementos, por fazerem parte de enzimas, hormônios, vitaminas, substâncias biologicamente ativas como agentes complexantes ou ativadores, participam do metabolismo, dos processos de reprodução, da respiração dos tecidos e da neutralização de substâncias tóxicas. Os microelementos afetam ativamente os processos de hematopoiese, oxidação-redução, permeabilidade vascular e tecidual. Macro e microelementos - cálcio, fósforo, flúor, iodo, alumínio, silício - determinam a formação dos tecidos ósseo e dentário.

Há evidências de que o conteúdo de alguns elementos do corpo humano muda com a idade. Assim, o conteúdo de cádmio nos rins e molibdênio no fígado aumenta com a idade. O teor máximo de zinco é observado durante a puberdade, então diminui e atinge o mínimo na velhice. O conteúdo de outros oligoelementos, como vanádio e cromo, também diminui com a idade.

Muitas doenças associadas à deficiência ou ao acúmulo excessivo de vários microelementos foram identificadas. A deficiência de flúor causa cárie dentária, deficiência de iodo - bócio endêmico, excesso de molibdênio - gota endêmica. Regularidades desse tipo estão associadas ao fato de que o corpo humano mantém um equilíbrio de concentrações ótimas de elementos biogênicos - homeostase química. A violação deste equilíbrio devido à falta ou excesso de um elemento pode levar a várias doenças.

Além dos seis principais macronutrientes - organogênios - carbono, hidrogênio, nitrogênio, oxigênio, enxofre e fósforo, dos quais são compostos carboidratos, gorduras, proteínas e ácidos nucléicos, macronutrientes "inorgânicos" - cálcio, cloro, magnésio, potássio, sódio - e oligoelementos - cobre, flúor, iodo, ferro, molibdênio, zinco e também, possivelmente (comprovado para animais), selênio, arsênio, cromo, níquel, silício, estanho, vanádio.

A deficiência na dieta de elementos como ferro, cobre, flúor, zinco, iodo, cálcio, fósforo, magnésio e alguns outros acarreta graves consequências para a saúde humana.

Porém, deve-se lembrar que não apenas a deficiência, mas também o excesso de elementos biogênicos é prejudicial ao organismo, pois atrapalha a homeostase química. Por exemplo, quando um excesso de manganês é fornecido com os alimentos, o nível de cobre no plasma aumenta (sinergismo de Mn e Cu), enquanto nos rins diminui (antagonismo). Um aumento no conteúdo de molibdênio nos alimentos leva a um aumento na quantidade de cobre no fígado. Um excesso de zinco nos alimentos causa inibição da atividade de enzimas que contêm ferro (antagonismo de Zn e Fe).

Os componentes minerais, que são vitais em quantidades desprezíveis, tornam-se tóxicos em concentrações mais altas.

Vários elementos (prata, mercúrio, chumbo, cádmio, etc.) são considerados tóxicos, uma vez que seu ingresso no corpo já em pequenas quantidades leva a graves fenômenos patológicos. O mecanismo químico dos efeitos tóxicos de alguns oligoelementos será discutido a seguir.

Elementos biogênicos são amplamente utilizados na agricultura. Adicionar pequenas quantidades de microelementos ao solo - boro, cobre, manganês, zinco, cobalto, molibdênio - aumenta drasticamente o rendimento de muitas safras. Acontece que os oligoelementos, ao aumentar a atividade das enzimas nas plantas, promovem a síntese de proteínas, vitaminas, ácidos nucléicos, açúcares e amido. Alguns dos elementos químicos têm efeito positivo na fotossíntese, aceleram o crescimento e o desenvolvimento das plantas e a maturação das sementes. Oligoelementos são adicionados à ração animal para aumentar sua produtividade.

Vários elementos e seus compostos são amplamente utilizados como medicamentos.

Assim, o estudo do papel biológico dos elementos químicos, a elucidação da relação entre a troca desses elementos e outras substâncias biologicamente ativas - enzimas, hormônios, vitaminas contribui para a criação de novos fármacos e o desenvolvimento de regimes posológicos ótimos para ambos. fins terapêuticos e profiláticos.

A base para estudar as propriedades dos elementos e, em particular, seu papel biológico é a lei periódica de D.I. Mendeleev. As propriedades físico-químicas e, conseqüentemente, seu papel fisiológico e patológico, são determinadas pela posição desses elementos no sistema periódico de D.I. Mendeleev.

Via de regra, com o aumento da carga do núcleo atômico, a toxicidade dos elementos desse grupo aumenta e seu conteúdo no corpo diminui. A diminuição no conteúdo é obviamente devido ao fato de que muitos elementos de longos períodos são mal assimilados por organismos vivos devido a grandes raios atômicos e iônicos, alta carga nuclear, complexidade de configurações eletrônicas e baixa solubilidade de compostos. O corpo contém quantidades significativas de elementos leves.

Os macronutrientes incluem s-elementos do primeiro (hidrogênio), terceiro (sódio, magnésio) e quarto (potássio, cálcio) períodos, bem como p-elementos do segundo (carbono, nitrogênio, oxigênio) e terceiro (fósforo, enxofre, cloro) períodos. Todos eles são vitais. A maioria dos elementos s e p restantes dos três primeiros períodos (Li, B, Al, F) são fisiologicamente ativos, os elementos s e p de grandes períodos (n> 4) raramente agem como insubstituíveis. A exceção são os elementos s - potássio, cálcio, iodo. Fisiologicamente ativos incluem alguns elementos s e p do quarto e quinto períodos - estrôncio, arsênio, selênio, bromo.

Entre os elementos d, os elementos do quarto período são vitalmente necessários: manganês, ferro, zinco, cobre, cobalto. Recentemente, foi estabelecido que o papel fisiológico de alguns outros elementos d desse período também é indiscutível: titânio, cromo, vanádio.

Os elementos d do quinto e do sexto períodos, com exceção do molibdênio, não apresentam atividade fisiológica positiva pronunciada. O molibdênio, por outro lado, faz parte de várias enzimas redox (por exemplo, óxido de xantina, aldeído oxidase) e desempenha um papel importante no curso dos processos bioquímicos.

Alguns elementos f (lantanídeos e actinídeos) são encontrados em pequenas quantidades no corpo humano; a presença de muitos deles ainda não foi estabelecida. Como regra, eles são altamente tóxicos, formam compostos estáveis com complexones, polifosfatos, hidroxiácidos e outros ligantes polidentados. Portanto, sua ingestão pode alterar o curso de muitas reações bioquímicas. A semelhança e diferença na ação biológica está associada à estrutura eletrônica de átomos e íons. Valores próximos de raios atômicos e iônicos, energias de ionização, números de coordenação, a tendência de formar ligações com os mesmos elementos em moléculas de bioligantes determinam os efeitos de substituição de elementos em sistemas biológicos. Tal substituição de íons pode ocorrer tanto com um aumento (sinergismo) quanto com uma supressão da atividade (antagonismo) do elemento sendo substituído.

2. Aspectos gerais da toxicidade de metais pesados para organismos vivos

Um estudo abrangente dos problemas associados à avaliação do estado do ambiente natural mostra que é muito difícil traçar uma linha clara entre os fatores naturais e antropogênicos das mudanças nos sistemas ecológicos. As últimas décadas nos convenceram disso. que o impacto humano na natureza causa não apenas danos diretos e facilmente identificáveis, mas também uma série de processos novos, muitas vezes ocultos, que transformam ou destroem o meio ambiente. Os processos naturais e antropogênicos da biosfera estão em uma relação e interdependência complexas. Assim, o curso das transformações químicas que levam à formação de substâncias tóxicas é influenciado pelo clima, o estado da cobertura do solo, a água, o ar, o nível de radioatividade, etc. Sob as condições prevalecentes no estudo de processos poluição química ecossistemas, surge o problema de encontrar naturais, principalmente devido a fatores naturais, níveis de conteúdo de certos elementos químicos ou compostos. A solução para este problema só é possível com base em observações sistemáticas de longo prazo do estado dos componentes da biosfera, o conteúdo de várias substâncias neles, ou seja, com base no monitoramento ambiental.

A poluição ambiental com metais pesados está diretamente relacionada ao monitoramento ecológico e analítico dos supertóxicos, uma vez que muitos deles apresentam alta toxicidade já em traços e são capazes de se concentrar em organismos vivos.

As principais fontes de poluição do meio ambiente com metais pesados podem ser divididas em naturais (naturais) e artificiais (antropogênicas). As fontes naturais incluem erupções vulcânicas, tempestades de poeira, incêndios florestais e de estepe, sais do mar levantados pelo vento, vegetação, etc. As fontes naturais de poluição são uniformes sistemáticas ou espontâneas de curto prazo e, como regra, têm pouco efeito sobre o nível geral de poluição. As principais e mais perigosas fontes de poluição da natureza com metais pesados são as antropogênicas.

No processo de estudar a química dos metais e seus ciclos bioquímicos na biosfera, um duplo papel é revelado que eles desempenham na fisiologia: por um lado, a maioria dos metais é necessária para o curso normal da vida; por outro lado, em altas concentrações, apresentam alta toxicidade, ou seja, têm efeito nocivo sobre o estado e a atividade dos organismos vivos. A fronteira entre as concentrações necessárias e tóxicas dos elementos é bastante vaga, o que complica uma avaliação confiável de seu impacto no meio ambiente. A intensidade com que alguns metais se tornam realmente perigosos depende não apenas do grau de poluição dos ecossistemas, mas também das características químicas de seu ciclo bioquímico. Mesa 1 mostra a série de toxicidade molar de metais para tipos diferentes organismos vivos.

Tabela 1. Sequência representativa de toxicidade molar de metais

Para cada tipo de organismo, a ordem dos metais nas linhas da tabela da esquerda para a direita reflete o aumento da quantidade molar de metal necessária para a manifestação do efeito tóxico. O menor valor molar se refere ao metal mais tóxico.

V.V. Kowalski, com base em sua importância para a vida, subdividiu os elementos químicos em três grupos:

Elementos vitais (insubstituíveis) que estão constantemente contidos no corpo (fazem parte de enzimas, hormônios e vitaminas): H, O, Ca, N, K, P, Na, S, Mg, Cl, C, I, Mn, Cu , Co, Fe, Mo, V. Sua deficiência leva à interrupção da vida normal de humanos e animais.

Tabela 2. Características de algumas metaloenzimas - complexos bioinorgânicos

Metaloenzima	Átomo central	Ambiente de ligando	Objeto de concentração	Ação enzimática
Anidrase carbônica		Resíduos de aminoácidos	Eritrócitos	Catalisa a hidratação reversível do dióxido de carbono: CO 2 + H 2 O-H 2 CO 3 -H + + HCO 3
Carboskepeptidase		Resíduos de aminoácidos	Pâncreas, fígado, intestinos	Catalisa a digestão de proteínas, participa da hidrólise da ligação peptídica: R 1 CO-NH-R 2 + H 2 O-R 1 -COOH + R 2 NH 2
Catalase		Resíduos de aminoácidos, histidina, tirosina		Catalisa a reação de decomposição do peróxido de hidrogênio: 2H 2 O 2 = 2H 2 O + O 2
Peroxidase			Pano, sangue	Oxidação de substratos (RH 2) peróxido de hidrogênio: RH 2 + H2O2 = R + 2H2O
Oxi redutase		Resíduos de aminoácidos	Coração, fígado, rins	Catalisa a oxidação com oxigênio molecular: 2H 2 R + O 2 = 2R + 2H 2 O
Piruvato carboxilase		Proteínas de tecido	Fígado, glândula tireóide	Fortalece a ação dos hormônios. Catalisa o processo de carboxilação com ácido pirúvico
Aldeído oxidase		Proteínas de tecido		Participa da oxidação de aldeídos
Ribonucleotídeo redutase		Proteínas de tecido		Participa da biossíntese de ácidos ribonucleicos

elementos de impureza constantemente contidos no corpo: 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. Seu papel biológico é pouco compreendido ou desconhecido.

os elementos de impureza encontrados no corpo são Sc, Tl, In, La, Pr, Sm, W, Re, Tb, etc. Os dados sobre a quantidade e o papel biológico não foram esclarecidos.

A tabela mostra as características de várias metaloenzimas, que incluem metais vitais como Zn, Fe, Cu, Mn, Mo.

Dependendo do comportamento nos sistemas vivos, os metais podem ser divididos em 5 tipos:

Elementos necessários, na ausência dos quais ocorrem distúrbios funcionais no corpo;

Estimulantes (metais necessários e desnecessários para o corpo podem atuar como estimulantes);

elementos inertes que, em certas concentrações, são inofensivos e não têm nenhum efeito no corpo (por exemplo, metais inertes usados como implantes cirúrgicos):

agentes terapêuticos usados na medicina;

elementos tóxicos, em altas concentrações, levando a distúrbios funcionais irreversíveis, morte do corpo.

Dependendo da concentração e do tempo de contato, o metal pode atuar em um dos tipos indicados.

A Figura 1 mostra um diagrama da dependência do estado do corpo na concentração de íons metálicos. A curva sólida no diagrama descreve a resposta positiva imediata, o nível ótimo e a transição de um efeito positivo para um negativo após a concentração do elemento necessário passar pelo máximo. Em altas concentrações, o metal necessário se torna tóxico.

A curva tracejada mostra a resposta biológica a um metal tóxico para o corpo que não tem efeito de elemento necessário ou estimulante. Essa curva vem com algum atraso, o que indica a capacidade de um organismo vivo de "não reagir" a pequenas quantidades de uma substância tóxica (concentração limite).

Resulta do diagrama que os elementos necessários se tornam tóxicos em quantidades excessivas. O corpo de animais e humanos mantém a concentração de elementos na faixa ideal por meio de um complexo de processos fisiológicos chamados homeostase. A concentração de todos os metais necessários, sem exceção, está sob estrito controle da homeostase.

Fig.1 Resposta biológica dependendo da concentração do metal. (A posição relativa das duas curvas em relação à escala de concentração é condicional)

envenenamento por íon de toxicidade de metal

De particular interesse é o conteúdo dos elementos químicos do corpo humano. Os órgãos humanos concentram de maneiras diferentes vários elementos químicos, ou seja, macro e microelementos são distribuídos de forma desigual entre os diferentes órgãos e tecidos. A maioria dos microelementos (o conteúdo no corpo está na faixa de 10 -3 -10 -5%) se acumula no fígado, ossos e tecidos musculares. Esses tecidos são o principal depósito de muitos metais.

Os elementos podem exibir afinidade específica para certos órgãos e estão contidos neles em altas concentrações. Sabe-se que o zinco está concentrado no pâncreas, o iodo na glândula tireóide, o vanádio, junto com o alumínio e o arsênico, se acumula no cabelo e nas unhas, cádmio, mercúrio, molibdênio - nos rins, estanho nos tecidos intestinais, estrôncio - em a próstata, tecido ósseo, manganês na glândula pituitária, etc. No corpo, os oligoelementos podem estar em um estado ligado e na forma de formas iônicas livres. Verificou-se que o alumínio, cobre e titânio nos tecidos cerebrais estão na forma de complexos com proteínas, enquanto o manganês está na forma iônica.

Em resposta à ingestão de concentrações excessivas de elementos no corpo, o organismo vivo é capaz de limitar ou mesmo eliminar o efeito tóxico daí decorrente devido à presença de certos mecanismos de desintoxicação. Os mecanismos específicos de desintoxicação em relação aos íons metálicos não são bem compreendidos atualmente. Muitos metais no corpo podem ser convertidos em formas menos prejudiciais das seguintes maneiras:

a formação de complexos insolúveis no trato intestinal;

transporte do metal com sangue para outros tecidos, onde pode ser imobilizado (como, por exemplo, Pb +2 nos ossos);

Transformação pelo fígado e rins em uma forma menos tóxica.

Assim, em resposta à ação de íons tóxicos de chumbo, mercúrio, cádmio, etc., o fígado e os rins humanos aumentam a síntese de metalotioninas - proteínas de baixo peso molecular, em que cerca de 1/3 dos resíduos de aminoácidos é cisteína . O alto teor e o arranjo específico dos grupos sulfidril SH fornecem a possibilidade de forte ligação de íons metálicos.

Os mecanismos de toxicidade de metal são geralmente bem conhecidos, mas é muito difícil encontrá-los para qualquer metal em particular. Um desses mecanismos é a concentração entre os metais necessários e os tóxicos para a posse de sítios de ligação em proteínas, uma vez que os íons metálicos estabilizam e ativam muitas proteínas, fazendo parte de vários sistemas enzimáticos. Além disso, muitas macromoléculas de proteínas têm grupos sulfidrila livres capazes de interagir com íons metálicos tóxicos, como cádmio, chumbo e mercúrio, resultando em efeitos tóxicos. No entanto, não foi estabelecido com precisão quais macromoléculas prejudicam um organismo vivo neste caso. A manifestação da toxicidade dos íons metálicos em vários órgãos e tecidos nem sempre está associada ao nível de seu acúmulo - não há garantia de que os maiores danos ocorram naquela parte do corpo onde a concentração desse metal é maior. Assim, os íons chumbo (II), sendo mais de 90% do total do corpo imobilizado nos ossos, apresentam toxicidade devido a 10% distribuídos em outros tecidos do corpo. A imobilização de íons de chumbo nos ossos pode ser considerada um processo de desintoxicação.

A toxicidade de um íon metálico geralmente não está relacionada à sua necessidade para o corpo. No entanto, para toxicidade e necessidade, há uma característica comum: via de regra, há uma relação entre os íons metálicos uns dos outros, exatamente como entre os íons metálicos e não metálicos, na contribuição geral para sua eficácia. Por exemplo, a toxicidade do cádmio é mais pronunciada em um sistema com deficiência de zinco, e a toxicidade do chumbo é agravada pela deficiência de cálcio. Da mesma forma, a adsorção de ferro de alimentos vegetais é suprimida pelos ligantes complexantes presentes nele, e um excesso de íons de zinco pode inibir a adsorção de cobre, etc.

A determinação dos mecanismos de toxicidade dos íons metálicos é freqüentemente complicada pela existência de várias maneiras de sua penetração em um organismo vivo. Os metais podem entrar com alimentos, água, ser absorvidos pela pele, penetrar por inalação, etc. A absorção de poeira é a principal via de penetração na poluição industrial. Como resultado da inalação, a maioria dos metais se deposita nos pulmões e só então se espalha para outros órgãos. Mas a rota mais comum para os metais tóxicos entrarem no corpo é por meio de alimentos e água.

Lista bibliográfica

1. Karapetyants M.Kh., Drakin S.I. Química geral e inorgânica. - M.: Chemistry, 1993.-- 590 p.

2. Akhmetov N.S. Química geral e inorgânica. Livro didático para universidades. - M: Superior. shk., 2001.-- 679 p.

3. Ugai Ya.A. Química geral e inorgânica. - M: Superior. shk., 1997.-- 527 p.

4. Drozdov D.A., Zlomanov V.P., Mazo G.N., Spiridonov F.M. Química Inorgânica. Em 3 volumes. T. Química de elementos intransitivos. / Ed. Yu.D. Tretyakov - Moscou: Ed. "Academy", 2004, 368s.

5. Tamm IE, Tretyakov Yu.D. Química inorgânica: Em 3 volumes, Vol. 1. Fundamentos físicos e químicos da química inorgânica. Livro didático para estudantes universitários / Ed. Yu.D. Tretyakov. - M: Editora. "Academy", 2004, 240s.

6. Korzhukov N.G. Química geral e inorgânica. Livro didático. Beneficiar. / Editado por V.I. Delyana-M.: Ed. MISIS: INFRA-M, 2004, 512s.

7. Ershov Yu.A., Popkov V.A., Berlyand A.S., Knizhnik A.Z. Química Geral. Química biofísica. Química dos elementos biogênicos. Livro didático para universidades. / Ed. Yu.A. Ershova. 3rd ed., - M.: Integral-Pres, 2007 .-- 728 p.

8. Glinka N.L. Química Geral. Tutorial para universidades. Ed. 30ª revista / Ed. A.I. Ermakova. - M.: Integral-Press, 2007, - 728 p.

9. Chernykh, M.M. Ovcharenko. Metais pesados e radionuclídeos na biogeocinose. - M.: Agroconsult, 2004.

10. N.V. Gusakov. Química ambiental. - Rostov-on-Don, Phoenix, 2004.

11. Baletskaya L.G. Química Inorgânica. - Rostov-on-Don, Phoenix, 2005.

12. M. Henze, P. Armoes, J. Lyakuriansen, E. Arvan. Tratamento de esgoto. - M: Mir, 2006.

13. Korovin N.V. Química Geral. - M: Superior. shk., 1998 .-- 558 p.

14. Petrova V.V. e outra revisão das propriedades dos elementos químicos e seus compostos. Livro didático do curso "Química em Microeletrônica". - Moscou: MIET Publishing House, 1993.-- 108 p.

15. Kharin A.N., Kataeva N.A., Kharina L.T. Curso de química. - M: Superior. shk., 1983.-- 511 p.

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Macronutrientes. Microelementos. Ultramicroelementos Elemento Quantidade% Elemento Quantidade% Oxigênio65 - 75Cálcio 0,04 - 2 Carbono 15 - 18Magnésio 0,02 - 0,03 Hidrogênio8 - 10Sódio 0,02 - 0,03 Nitrogênio 1,5 - 3 Ferro 0,01 - 0,015 Fósforo 0,2 - 1 Zinco 0,0003 Potássio 0, 15 - 0,4 Cobre 0,0002 Enxofre 0,15 - 0,2 Iodo 0,0001 Cloro 0,05 - 0,1 Flúor 0,0001

Tampão é a capacidade de uma célula de manter uma reação ligeiramente alcalina do ambiente de seu conteúdo em um nível constante. a capacidade de uma célula de manter uma reação ligeiramente alcalina do ambiente de seu conteúdo em um nível constante. O papel do buffer na célula é desempenhado pelos íons НРО 4 2- e Н 2 РО 4 -, no fluido extracelular e no sangue - íons НСО 3 -

Funções da água Fornece turgor (elasticidade) da célula. Fornece turgor (elasticidade) da célula. Participa da termorregulação (protege a célula das mudanças bruscas de temperatura, do superaquecimento e da hipotermia). Participa da termorregulação (protege a célula das mudanças bruscas de temperatura, do superaquecimento e da hipotermia). Distribui o calor uniformemente por toda a gaiola. Distribui o calor uniformemente por toda a gaiola. Promove o movimento de substâncias na célula. Promove o movimento de substâncias na célula. Participa de reações químicas na célula. Participa de reações químicas na célula. Desempenha o papel de um solvente. Desempenha o papel de um solvente.

Em relação à água, as substâncias são: Hidrofílicas (do grego "hydr" e "filio" - água amorosa) - substâncias que são solúveis em água (alguns sais, aminoácidos, algumas proteínas, açúcar, etc.). Hidrofóbico (grego "hydr" e "phobos" - medo de água) - substâncias que não são solúveis em água (gorduras, muitas proteínas).

Tarefas 1. Qual característica da estrutura da molécula de água a torna um bom solvente? 1) boa condutividade térmica; 1) boa condutividade térmica; 2) tamanho pequeno; 2) tamanho pequeno; 3) ligação iônica; 3) ligação iônica; 4) a polaridade das moléculas. 4) a polaridade das moléculas.

Tarefas 2. A água desempenha um papel importante na vida da célula, pois: 1) participa de várias reações químicas; 1) participa de muitas reações químicas; 2) fornece uma reação neutra do meio ambiente; 2) fornece uma reação neutra do meio ambiente; 3) acelera as reações químicas; 3) acelera as reações químicas; 4) é uma fonte de energia. 4) é uma fonte de energia.

Tarefas 5. Quais características da estrutura e propriedades das moléculas de água determinam seu grande papel na célula? 5. Quais características da estrutura e propriedades das moléculas de água determinam seu grande papel na célula? 1) a capacidade de formar ligações de hidrogênio; 1) a capacidade de formar ligações de hidrogênio; 2) a presença de conexões ricas em energia; 2) a presença de conexões ricas em energia; 3) a polaridade das moléculas; 3) a polaridade das moléculas; 4) a capacidade de formar ligações iônicas; 4) a capacidade de formar ligações iônicas; 5) a capacidade de formar ligações peptídicas; 5) a capacidade de formar ligações peptídicas; 6) a capacidade de interagir com íons. 6) a capacidade de interagir com íons.

Biologia- a ciência da vida. A tarefa mais importante da biologia é o estudo da diversidade, estrutura, vida, desenvolvimento individual e evolução dos organismos vivos, sua relação com o meio ambiente.

Organismos vivos têm uma série de características que os distinguem da natureza inanimada. Separadamente, cada uma das diferenças é bastante arbitrária, então elas devem ser consideradas como um complexo.

Sinais que distinguem matéria viva de matéria não viva:

a capacidade de reproduzir e transferir informações hereditárias para a próxima geração;
metabolismo e energia;
excitabilidade;
adaptação a condições específicas de vida;
material de construção - biopolímeros (os mais importantes deles são proteínas e ácidos nucléicos);
especialização de moléculas para órgãos e um alto grau de sua organização;
altura;
envelhecimento;
morte.

Níveis organizacionais da matéria viva:

molecular,
celular,
tecido,
órgão,
organísmico,
específico da população,
biogeocenótico,
biosfera.

Diversidade de vida

As células livres de núcleo foram as primeiras em nosso planeta. A maioria dos cientistas aceita que os organismos nucleares surgiram como resultado da simbiose de antigas arqueobactérias com algas verde-azuladas e bactérias oxidantes (a teoria da simbiogênese).

Citologia

Citologia- ciência sobre cela... Estuda a estrutura e função das células em organismos unicelulares e multicelulares. A célula é uma unidade elementar da estrutura, funcionamento, crescimento e desenvolvimento de todos os seres vivos. Portanto, os processos e padrões característicos da citologia fundamentam os processos estudados por muitas outras ciências (anatomia, genética, embriologia, bioquímica, etc.).

Elementos químicos celulares

Elemento químico- um certo tipo de átomo com a mesma carga nuclear positiva. Cerca de 80 elementos químicos são encontrados nas células. Eles podem ser divididos em quatro grupos:
Grupo 1 - carbono, hidrogênio, oxigênio, nitrogênio (98% do conteúdo celular),
Grupo 2 - potássio, sódio, cálcio, magnésio, enxofre, fósforo, cloro, ferro (1,9%),
Grupo 3 - zinco, cobre, flúor, iodo, cobalto, molibdênio, etc. (menos de 0,01%),
Grupo 4 - ouro, urânio, rádio, etc. (menos de 0,00001%).

Os elementos do primeiro e segundo grupos na maioria dos livros didáticos são chamados macronutrientes, elementos do terceiro grupo - microelementos, elementos do quarto grupo - ultramicroelementos... Para macro e microelementos, os processos e funções de que participam foram esclarecidos. Para a maioria dos ultramicroelementos, nenhum papel biológico foi identificado.

Elemento químico	Substâncias nas quais o elemento químico está contido	Processos em que um elemento químico está envolvido
Carbono, hidrogênio, oxigênio, nitrogênio	Proteínas, ácidos nucléicos, lipídios, carboidratos e outras substâncias orgânicas	Síntese de substâncias orgânicas e todo o complexo de funções realizadas por essas substâncias orgânicas
Potássio, sódio	Na + e K +	Assegurar o funcionamento das membranas, em particular, manter o potencial elétrico da membrana celular, o funcionamento da bomba Na + / Ka +, a condução dos impulsos nervosos, os equilíbrios aniônico, catiônico e osmótico
Cálcio	Ca +2	Participação no processo de coagulação do sangue
	Fosfato de Cálcio, Carbonato de Cálcio	Tecido ósseo, esmalte dentário, conchas de moluscos
	Pectato de cálcio	Formação da lâmina mediana e parede celular em plantas
Magnésio	Clorofila	Fotossíntese
Enxofre	Proteína	Formação da estrutura espacial da proteína devido à formação de pontes dissulfeto
Fósforo	Ácidos nucléicos, ATP	Síntese de ácido nucléico
Cloro	Cl -	Manutenção do potencial elétrico da membrana celular, trabalho da bomba Na + / Ka +, condução dos impulsos nervosos, equilíbrio aniônico, catiônico e osmótico
Cloro	HCl	Ativação de enzimas digestivas no suco gástrico
Ferro	Hemoglobina	Transporte de oxigênio
Ferro	Citocromos	Transferência de elétrons durante a fotossíntese e respiração
Manganês	Descarboxilase, desidrogenase	Oxidação de ácidos graxos, participação nos processos de respiração e fotossíntese
Cobre	Hemocianina	Transporte de oxigênio em alguns invertebrados
Cobre	Tirosinase	Formação de melanina
Cobalto	Vitamina b12	Formação de glóbulos vermelhos
Zinco	Álcool desidrogenase	Respiração anaeróbica em plantas
Zinco	Anidrase carbônica	Transporte de CO 2 em vertebrados
Flúor	Fluoreto de cálcio	Tecido ósseo, esmalte dentário
Iodo	Tiroxina	Regulação do metabolismo basal
Molibdênio	Nitrogenase	Fixação de nitrogênio

Os átomos de elementos químicos em organismos vivos se formam inorgânico(água, sal) e compostos orgânicos(proteínas, ácidos nucléicos, lipídios, carboidratos). No nível atômico, não há diferenças entre a matéria viva e a inanimada; as diferenças aparecerão nos níveis seguintes, mais elevados, de organização da matéria viva.

Água

Água- o composto inorgânico mais comum. O conteúdo de água varia de 10% (esmalte do dente) a 90% da massa celular (embrião em desenvolvimento). A vida é impossível sem água significado biológico a água é determinada por suas propriedades químicas e físicas.

A molécula de água tem forma angular: os átomos de hidrogênio em relação ao oxigênio formam um ângulo igual a 104,5 °. A parte da molécula onde o hidrogênio está localizado tem carga positiva, a parte onde o oxigênio está localizado tem carga negativa e, portanto, a molécula de água é um dipolo. As ligações de hidrogênio são formadas entre dipolos de água. Propriedades físicas da água: transparente, densidade máxima a 4 ° С, alta capacidade calorífica, praticamente não encolhe; água pura conduz mal o calor e a eletricidade, congela a 0 ° C, ferve a 100 ° C, etc. Propriedades químicas da água: bom solvente, forma hidratos, entra em reações de decomposição hidrolítica, interage com muitos óxidos, etc. Em relação à capacidade de dissolução na água, existem: substâncias hidrofílicas- bem solúvel, substâncias hidrofóbicas- praticamente insolúvel em água.

Significado biológico da água:

é a base do ambiente interno e intracelular,
garante a manutenção da estrutura espacial,
fornece transporte de substâncias,
hidrata moléculas polares,
serve como um solvente e meio de difusão,
participa das reações de fotossíntese e hidrólise,
ajuda a resfriar o corpo,
é um habitat para muitos organismos,
promove a migração e disseminação de sementes, frutos, estágios larvais,
é o ambiente em que ocorre a fertilização,
nas plantas fornece transpiração e germinação de sementes,
promove uma distribuição uniforme de calor no corpo e em muitos outros. dr.

Outros compostos inorgânicos da célula

Outros compostos inorgânicos são representados principalmente por sais, que podem estar contidos na forma dissolvida (dissociada em cátions e ânions) ou sólida. Os cátions K +, Na +, Ca 2+, Mg 2+ (ver tabela acima) e os ânions HPO 4 2—, Cl -, HCO 3 -, que fornecem as propriedades tampão da célula, são de grande importância para a atividade vital da célula. Carregando- a capacidade de manter o pH em um determinado nível (pH é o logaritmo decimal do valor inverso à concentração de íons de hidrogênio). Um valor de pH de 7,0 corresponde a uma solução neutra, abaixo de 7,0 a uma solução ácida, acima de 7,0 a uma solução alcalina. Um ambiente ligeiramente alcalino é característico de células e tecidos. Os sistemas tampão de fosfato (1) e bicarbonato (2) são responsáveis por manter essa reação fracamente alcalina.