A. Elemente kimike të rëndësishme biologjikisht. Komponimet inorganike

Ekzistojnë 81 elementë kimikë të qëndrueshëm në natyrë. Përbërja e lëndës së gjallë përfshin 15 elementë, 8-10 elementë të tjerë gjenden vetëm në organizma të caktuar. Diagrami tregon pjesën Tabela periodike e elementeve, e cila përmban të gjithë elementët kimikë të rëndësishëm biologjikisht, duke pasur parasysh karakteristikat e tyre fizike dhe kimike, si dhe përmbajtjen e tyre në lëndën e gjallë dhe trupin e njeriut. Rregullsitë e strukturës së atomeve që qëndrojnë në themel të sistemit periodik diskutohen në detaje në librat shkollorë mbi kiminë.

Organizmat e gjallë janë pothuajse 99% të përbërë nga katër elementë kimikë: hidrogjeni (H), oksigjeni (O), karboni (C) dhe azoti (N). Hidrogjeni dhe oksigjeni janë elementët përbërës të ujit, i cili përbën 60-70% të masës qelizore (shih). Së bashku me karbonin dhe azotin, këta dy elementë janë gjithashtu përbërësit kryesorë komponimet organike duke marrë pjesë në shumicën e proceseve të jetës. Shumë biomolekula përmbajnë gjithashtu atome të squfurit (S) dhe fosforit (P). Të listuara makronutrientët janë pjesë e të gjithë organizmave të gjallë.

Elementet kimike që i përkasin grupit të dytë të rëndësishëm biologjikisht dhe në total përbëjnë rreth 0.5% të masës së një personi janë të pranishëm, me disa përjashtime, në formën jonet... Ky grup përfshin metale alkaline natriumi (Na) dhe kaliumi (K), metale alkaline të tokës magnez (Mg) dhe kalcium (Ca). Klori halogjen (Cl) është gjithashtu gjithmonë i pranishëm në qeliza në formën e një anioni. Elemente të tjerë jetikë (thelbësorë) kimikë janë të pranishëm në sasi aq të vogla saqë ato quhen elementët gjurmë... Ky grup përfshin metalet kalimtare hekur (Fe), zink (Zn), bakër (Cu), kobalt (Co) dhe mangan (Mn). Gjurmët elementë jetikë gjithashtu përfshijnë disa jometale si jodi (I) dhe seleniumi (Se).

Artikujt e seksionit "Tabela periodike e elementeve të D. I. Mendeleev":

A. Elemente kimike të rëndësishme biologjikisht

2012-2017. Biokimi vizuale. Biologji Molekulare. Struktura dhe metabolizmi i karbohidrateve.

Libri i referencës në një formë vizuale - në formën e skemave të ngjyrave - përshkruan të gjitha proceset biokimike. Merren parasysh komponimet kimike të rëndësishme biokimike, struktura dhe vetitë e tyre, proceset kryesore me pjesëmarrjen e tyre, si dhe mekanizmat dhe biokimia e proceseve më të rëndësishme në natyrën e gjallë. Për studentët dhe mësuesit e universiteteve kimike, biologjike dhe mjekësore, biokimistët, biologët, mjekët, si dhe këdo që është i interesuar në proceset e jetës.

Dërgimi i punës suaj të mirë në bazën e njohurive është e thjeshtë. Përdorni formularin më poshtë

Studentët, studentët e diplomuar, shkencëtarët e rinj që përdorin bazën e njohurive në studimet dhe punën e tyre do t'ju jenë shumë mirënjohës.

Postuar ne http://www.allbest.ru/

Roli biologjik i elementeve kimike në organizmat e gjallë

1. Makro dhe mikroelementet në mjedis dhe trupin e njeriut

Roli biologjik i elementeve kimike në trupin e njeriut është jashtëzakonisht i larmishëm.

Funksioni kryesor i makronutrientëve është ndërtimi i indeve, mbajtja e një presioni konstant osmotik, përbërja jonike dhe acid-bazë.

Mikroelementet, duke qenë pjesë e enzimeve, hormoneve, vitaminave, substancave biologjikisht aktive si agjentë komplekse ose aktivizues, janë të përfshirë në metabolizmin, proceset e riprodhimit, frymëmarrjen e indeve dhe neutralizimin e substancave toksike. Mikroelementet ndikojnë në mënyrë aktive në proceset e hematopoiesis, reduktimit të oksidimit, përshkueshmërisë vaskulare dhe indore. Makro dhe mikroelementet - kalcium, fosfor, fluor, jod, alumin, silikon - përcaktojnë formimin e indeve të eshtrave dhe dhëmbëve.

Ka dëshmi se përmbajtja e disa elementeve në trupin e njeriut ndryshon me moshën. Kështu, përmbajtja e kadmiumit në veshka dhe molibden në mëlçi rritet me pleqërinë. Përmbajtja maksimale e zinkut vërehet gjatë pubertetit, pastaj zvogëlohet dhe arrin një minimum në pleqëri. Përmbajtja e elementëve të tjerë gjurmë, të tilla si vanadium dhe krom, gjithashtu zvogëlohet me moshën.

Janë identifikuar shumë sëmundje të lidhura me një mangësi ose akumulim të tepërt të mikroelementeve të ndryshëm. Mungesa e fluorit shkakton karies dentar, mungesë jodi - strumë endemike, molibden të tepërt - përdhes endemike. Rregullsitë e këtij lloji shoqërohen me faktin se trupi i njeriut mban një ekuilibër të përqendrimeve optimale të elementeve biogjenikë - homeostazën kimike. Shkelja e këtij ekuilibri për shkak të mungesës ose tejkalimit të një elementi mund të çojë në sëmundje të ndryshme.

Përveç gjashtë makronutrientëve kryesorë - organogjenëve - karbon, hidrogjen, azot, oksigjen, squfur dhe fosfor, nga të cilët përbëhen karbohidratet, yndyrnat, proteinat dhe acidet nukleike, makronutrientët "inorganikë" - kalcium, klor, magnez, kalium, natrium - dhe elementë gjurmë - bakër, fluor, jod, hekur, molibden, zink, dhe gjithashtu, ndoshta (provuar për kafshët), selen, arsenik, krom, nikel, silikon, kallaj, vanadium.

Një mangësi në dietën e elementëve të tillë si hekuri, bakri, fluori, zinku, jodi, kalciumi, fosfori, magnezi dhe disa të tjerë çon në pasoja të rënda për shëndetin e njeriut.

Sidoqoftë, duhet të mbahet mend se jo vetëm një mangësi, por edhe një tepricë e elementeve biogjenikë është e dëmshme për trupin, pasi kjo prish homeostazën kimike. Për shembull, kur një tepricë e manganit furnizohet me ushqim, niveli i bakrit në plazmë rritet (sinergjizmi i Mn dhe Cu), ndërsa në veshkat zvogëlohet (antagonizmi). Një rritje në përmbajtjen e molibdenit në ushqim çon në një rritje të sasisë së bakrit në mëlçi. Një tepricë e zinkut në ushqim shkakton frenim të aktivitetit të enzimave që përmbajnë hekur (antagonizmi i Zn dhe Fe).

Komponentët minerale, të cilët janë jetikë në sasi të papërfillshme, bëhen toksike në përqëndrime më të larta.

Një numër elementësh (argjendi, merkuri, plumbi, kadmiumi, etj.) Konsiderohen toksikë, pasi hyrja e tyre në trup tashmë në sasi të pakta çon në fenomene të rënda patologjike. Mekanizmi kimik i efekteve toksike të disa elementëve gjurmë do të diskutohet më poshtë.

Elementet biogjenike përdoren gjerësisht në bujqësi. Shtimi i sasive të vogla të mikroelementeve në tokë - bor, bakër, mangan, zink, kobalt, molibden - rrit në mënyrë dramatike rendimentin e shumë të lashtave. Rezulton se elementët gjurmë, duke rritur aktivitetin e enzimave në bimë, nxisin sintezën e proteinave, vitaminave, acideve nukleike, sheqernave dhe niseshtesë. Disa nga elementët kimikë kanë një efekt pozitiv në fotosintezën, përshpejtojnë rritjen dhe zhvillimin e bimëve dhe pjekjen e farërave. Elementet gjurmë i shtohen ushqimit të kafshëve për të rritur produktivitetin e tyre.

Elemente të ndryshme dhe përbërjet e tyre përdoren gjerësisht si ilaçe.

Kështu, studimi i rolit biologjik të elementëve kimikë, sqarimi i marrëdhënies midis shkëmbimit të këtyre elementeve dhe substancave të tjera biologjikisht aktive - enzimat, hormonet, vitaminat kontribuon në krijimin e barnave të reja dhe zhvillimin e regjimeve optimale të dozimit për të dy qëllime terapeutike dhe profilaktike.

Baza për studimin e vetive të elementeve dhe, veçanërisht, roli i tyre biologjik është ligji periodik i D.I. Mendeleev. Karakteristikat fiziko -kimike, dhe, rrjedhimisht, roli i tyre fiziologjik dhe patologjik, përcaktohen nga pozicioni i këtyre elementëve në sistemin periodik të D.I. Mendeleev.

Si rregull, me një rritje të ngarkesës së bërthamës atomike, toksiciteti i elementeve të këtij grupi rritet dhe përmbajtja e tyre në trup zvogëlohet. Ulja e përmbajtjes është padyshim për faktin se shumë elementë të periudhave të gjata asimilohen dobët nga organizmat e gjallë për shkak të rrezeve të mëdha atomike dhe jonike, ngarkesës së lartë bërthamore, kompleksitetit të konfigurimeve elektronike dhe tretshmërisë së ulët të komponimeve. Trupi përmban sasi të konsiderueshme të elementeve të lehta.

Makronutrientët përfshijnë elementët s të periudhës së parë (hidrogjen), të tretë (natrium, magnez) dhe të katërt (kalium, kalcium), si dhe elementët p të së dytës (karbon, azot, oksigjen) dhe të tretë (fosfor, squfur, periudhat e klorit). Ata janë të gjithë jetikë. Shumica e elementeve s dhe p të mbetur të tre periudhave të para (Li, B, Al, F) janë fiziologjikisht aktivë, s- dhe p-elementët e periudhave të mëdha (n> 4) rrallë veprojnë si të pazëvendësueshëm. Përjashtim bëjnë elementët s - kalium, kalcium, jod. Fiziologjikisht aktiv përfshijnë disa elementë s- dhe p të periudhës së katërt dhe të pestë- stroncium, arsenik, selen, brom.

Ndër elementët d, elementët e periudhës së katërt janë jetike të nevojshme: mangan, hekur, zink, bakër, kobalt. Kohët e fundit, është vërtetuar se roli fiziologjik i disa elementëve të tjerë d të kësaj periudhe është gjithashtu i padyshimtë: titan, krom, vanadium.

d-Elementet e periudhës së pestë dhe të gjashtë, me përjashtim të molibdenit, nuk tregojnë aktivitet të theksuar pozitiv fiziologjik. Molibden, nga ana tjetër, është pjesë e një numri enzimash redoks (për shembull, oksidi i ksantinës, aldehid oksidaza) dhe luan një rol të rëndësishëm në rrjedhën e proceseve biokimike.

Disa elementë f (lanthanidet dhe aktinidet) gjenden në sasi të vogla në trupin e njeriut; prania e shumë prej tyre ende nuk është vërtetuar. Si rregull, ato janë shumë toksike, formojnë komponime të qëndrueshme me komplekse, polifosfate, acide hidroksi dhe ligandë të tjerë polidentatë. Prandaj, gëlltitja e tyre mund të ndryshojë rrjedhën e shumë reaksioneve biokimike. Ngjashmëria dhe ndryshimi në veprimin biologjik shoqërohet me strukturën elektronike të atomeve dhe joneve. Vlerat e afërta të rrezeve atomike dhe jonike, energjitë e jonizimit, numrat e koordinimit, tendenca për të krijuar lidhje me elementë të njëjtë në molekulat bioligand përcakton efektet e zëvendësimit të elementeve në sistemet biologjike. Një zëvendësim i tillë i joneve mund të ndodhë si me një rritje (sinergjizëm) ashtu edhe me një shtypje të aktivitetit (antagonizmit) të elementit që zëvendësohet.

2. Aspekte të përgjithshme të toksicitetit të metaleve të rënda për organizmat e gjallë

Një studim gjithëpërfshirës i problemeve që lidhen me vlerësimin e gjendjes së mjedisit natyror tregon se është shumë e vështirë të vizatosh një vijë të qartë midis faktorëve natyrorë dhe antropogjenikë të ndryshimeve në sistemet ekologjike. Dekadat e fundit na kanë bindur për këtë. se ndikimi i njeriut në natyrë i shkakton asaj jo vetëm dëm të drejtpërdrejtë, lehtësisht të identifikueshëm, por gjithashtu shkakton një sërë procesesh të reja, shpesh të fshehura që transformojnë ose shkatërrojnë mjedisin. Proceset natyrore dhe antropogjene në biosferë janë në një marrëdhënie komplekse dhe ndërvarësi. Pra, rrjedha e transformimeve kimike që çon në formimin e substancave toksike ndikohet nga klima, gjendja e mbulesës së tokës, ujit, ajrit, nivelit të radioaktivitetit, etj. Nën kushtet mbizotëruese në studimin e proceseve ndotja kimike ekosistemet, problemi i gjetjes natyrore, kryesisht për shkak të faktorëve natyrorë, niveleve të përmbajtjes së elementeve ose komponimeve të caktuara kimike. Zgjidhja për këtë problem është e mundur vetëm në bazë të vëzhgimeve sistematike afatgjata të gjendjes së përbërësve të biosferës, përmbajtjes së substancave të ndryshme në to, domethënë në bazë të monitorimit të mjedisit.

Ndotja e mjedisit me metale të rënda lidhet drejtpërdrejt me monitorimin ekologjik dhe analitik të supertoksikantëve, pasi shumë prej tyre tregojnë toksicitet të lartë tashmë në sasi të vogla dhe janë në gjendje të përqendrohen në organizmat e gjallë.

Burimet kryesore të ndotjes së mjedisit me metale të rënda mund të ndahen në natyrore (natyrore) dhe artificiale (antropogjene). Burimet natyrore përfshijnë shpërthimet vullkanike, stuhitë e pluhurit, zjarret e pyjeve dhe stepave, kripërat e detit të ngritura nga era, bimësia, etj. Burimet natyrore të ndotjes janë ose uniforme sistematike ose afatshkurtra spontane dhe, si rregull, kanë pak efekt në niveli i përgjithshëm i ndotjes. Burimet kryesore dhe më të rrezikshme të ndotjes së natyrës me metale të rënda janë antropogjene.

Në procesin e studimit të kimisë së metaleve dhe cikleve të tyre biokimike në biosferë, zbulohet një rol i dyfishtë që ata luajnë në fiziologji: nga njëra anë, shumica e metaleve janë të nevojshëm për rrjedhën normale të jetës; nga ana tjetër, në përqendrime të larta, ato tregojnë toksicitet të lartë, domethënë, ato kanë një efekt të dëmshëm në gjendjen dhe aktivitetin e organizmave të gjallë. Kufiri midis përqendrimeve të kërkuara dhe toksike të elementeve është mjaft i paqartë, gjë që ndërlikon një vlerësim të besueshëm të ndikimit të tyre në mjedis. Sasia në të cilën disa metale bëhen vërtet të rrezikshëm varet jo vetëm nga shkalla e ndotjes së tyre të ekosistemeve, por edhe nga karakteristikat kimike të ciklit të tyre biokimik. Tabela 1 tregon serinë e toksicitetit molar të metaleve për tipe te ndryshme organizma të gjallë.

Tabela 1. Sekuenca përfaqësuese e toksicitetit molar të metaleve

Për secilin lloj organizmi, rendi i metaleve në rreshtat e tabelës nga e majta në të djathtë pasqyron rritjen e sasisë molare të metalit të kërkuar për shfaqjen e efektit toksik. Vlera më e vogël molare i referohet metalit më toksik.

V.V. Kowalski, bazuar në rëndësinë e tyre për jetën, i ndau elementët kimikë në tre grupe:

Elemente vitale (të pazëvendësueshme) që përmbahen vazhdimisht në trup (janë pjesë e enzimave, hormoneve dhe vitaminave): H, O, Ca, N, K, P, Na, S, Mg, Cl, C, I, Mn, Cu , Co, Fe, Mo, V. Mungesa e tyre çon në përçarje të jetës normale të njerëzve dhe kafshëve.

Tabela 2. Karakteristikat e disa metaloenzimave - komplekse bioinorganike

Metaloenzima	Atom qendror	Mjedisi ligand	Objekt përqendrimi	Veprimi i enzimës
Anhidrazë karbonike		Mbetjet e aminoacideve	Eritrocitet	Katalizon hidratimin e kthyeshëm të dioksidit të karbonit: CO 2 + H 2 O -H 2 CO 3 -H + + HCO 3
Karboskepeptidaza		Mbetjet e aminoacideve	Pankreasi, mëlçia, zorrët	Katalizon tretjen e proteinave, merr pjesë në hidrolizën e lidhjes peptide: R 1 CO-NH-R 2 + H 2 O-R 1 -COOH + R 2 NH 2
Katalazë		Mbetjet e aminoacideve, histidina, tirozina		Katalizon reagimin e dekompozimit të peroksidit të hidrogjenit: 2H 2 O 2 = 2H 2 O + O 2
Peroksidaza			Rroba, gjak	Peroksid hidrogjeni i oksidimit të substrateve (RH 2): RH 2 + H 2 O 2 = R + 2H 2 O
Oksi reduktaza		Mbetjet e aminoacideve	Zemra, mëlçia, veshkat	Katalizon oksidimin me oksigjen molekular: 2H 2 R + O 2 = 2R + 2H 2 O
Karboksilaza e piruvatit		Proteinat e indeve	Mëlçia, gjëndra tiroide	Forcon veprimin e hormoneve. Katalizon procesin e karboksilimit me acid piruvik
Aldehid oksidaza		Proteinat e indeve		Merr pjesë në oksidimin e aldehideve
Reduktaza ribonukleotide		Proteinat e indeve		Merr pjesë në biosintezën e acideve ribonukleike

elementë të papastërtisë që përmbahen vazhdimisht në trup: 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. Roli i tyre biologjik është pak i kuptuar ose i panjohur.

elementet e papastërtisë që gjenden në trup Sc, Tl, In, La, Pr, Sm, W, Re, Tb, etj Të dhënat mbi sasinë dhe rolin biologjik nuk janë sqaruar.

Tabela tregon karakteristikat e një numri metaloenzimesh, të cilat përfshijnë metale të tillë jetikë si Zn, Fe, Cu, Mn, Mo.

Në varësi të sjelljes në sistemet e gjalla, metalet mund të ndahen në 5 lloje:

Elementet e nevojshme, në mungesë të të cilave ndodhin çrregullime funksionale në trup;

Stimuluesit (metalet e nevojshme dhe të panevojshme për trupin mund të veprojnë si stimulues);

elementë inertë që, në përqendrime të caktuara, janë të padëmshëm dhe nuk kanë asnjë efekt në trup (për shembull, metalet inerte të përdorura si implante kirurgjikale):

agjentë terapeutikë të përdorur në mjekësi;

elemente toksike, në përqëndrime të larta që çojnë në çrregullime funksionale të pakthyeshme, vdekje të trupit.

Në varësi të përqendrimit dhe kohës së kontaktit, metali mund të veprojë në një nga llojet e treguara.

Figura 1 tregon një diagram të varësisë së gjendjes së trupit nga përqendrimi i joneve metalikë. Kurba e fortë në diagram përshkruan përgjigjen e menjëhershme pozitive, nivelin optimal dhe kalimin e një efekti pozitiv në atë negativ pasi përqendrimi i elementit të kërkuar kalon maksimumin. Në përqendrime të larta, metali i kërkuar bëhet toksik.

Kurba e thyer tregon përgjigjen biologjike ndaj një metali toksik për trupin që nuk ka efektin e një elementi të nevojshëm ose stimulues. Kjo kurbë vjen me një vonesë, e cila tregon aftësinë e një organizmi të gjallë për të "mos reaguar" ndaj sasive të vogla të një substance toksike (përqendrimi i pragut).

Nga diagrami rrjedh se elementët e kërkuar bëhen toksikë në sasi të tepërt. Trupi i kafshëve dhe njerëzve ruan përqendrimin e elementeve në rangun optimal përmes një kompleksi të proceseve fiziologjike të quajtur homeostaza. Përqendrimi i të gjithë metaleve të nevojshëm, pa përjashtim, është nën kontrollin e rreptë të homeostazës.

Fig. 1 Përgjigja biologjike në varësi të përqendrimit të metalit. (Pozicioni relativ i dy kthesave në raport me shkallën e përqendrimit është i kushtëzuar)

helmimi me jone nga toksiciteti i metaleve

Me interes të veçantë është përmbajtja e elementeve kimike në trupin e njeriut. Organet njerëzore në mënyra të ndryshme përqendrojnë elementë të ndryshëm kimikë, domethënë makro- dhe mikroelementet shpërndahen në mënyrë të pabarabartë midis organeve dhe indeve të ndryshme. Shumica e mikroelementeve (përmbajtja në trup është në rangun prej 10 -3 -10 -5%) grumbullohet në mëlçi, kocka dhe indet e muskujve. Këto pëlhura janë depo kryesore për shumë metale.

Elementet mund të shfaqin afinitet specifik për organe të caktuara dhe përmbahen në to në përqëndrime të larta. Dihet se zinku është i përqendruar në pankreas, jodi në gjëndrën tiroide, vanadiumi, së bashku me aluminin dhe arsenikun, grumbullohet në flokë dhe thonj, kadmium, merkur, molibden - në veshkat, kallaj në indet e zorrëve, stroncium - në gjëndra e prostatës, indi kockor, mangani në gjëndrrën e hipofizës, etj. Në trup, elementët gjurmë mund të jenë si në një gjendje të lidhur ashtu edhe në formën e formave të lira jonike. U zbulua se alumini, bakri dhe titani në indet e trurit janë në formën e komplekseve me proteina, ndërsa mangani është në formën jonike.

Në përgjigje të marrjes së përqendrimeve të tepërta të elementeve në trup, organizmi i gjallë është në gjendje të kufizojë ose madje të eliminojë efektin toksik që vjen nga kjo për shkak të pranisë së disa mekanizmave të detoksifikimit. Mekanizmat specifikë të detoksifikimit në lidhje me jonet metalike aktualisht nuk janë kuptuar mirë. Shumë metale në trup mund të shndërrohen në forma më pak të dëmshme në mënyrat e mëposhtme:

formimi i komplekseve të patretshme në traktin e zorrëve;

transportimi i metaleve me gjak në indet e tjera, ku mund të jetë i imobilizuar (si, për shembull, Pb +2 në eshtra);

Transformimi nga mëlçia dhe veshkat në një formë më pak toksike.

Kështu, në përgjigje të veprimit të joneve toksike të plumbit, merkurit, kadmiumit, etj., Mëlçia dhe veshkat e njeriut rrisin sintezën e metallothionins - proteinave me peshë të ulët molekulare, në të cilat rreth 1/3 e mbetjeve të aminoacideve është cisteina Me Përmbajtja e lartë dhe rregullimi specifik i grupeve sulfhidril SH sigurojnë mundësinë e lidhjes së fortë të joneve metalikë.

Mekanizmat e toksicitetit të metaleve janë përgjithësisht të njohura, por është shumë e vështirë t'i gjesh ato për ndonjë metal të veçantë. Një nga këta mekanizma është përqendrimi midis metaleve të nevojshme dhe toksike për posedimin e vendeve lidhëse në proteina, pasi jonet metalike stabilizojnë dhe aktivizojnë shumë proteina, duke qenë pjesë e shumë sistemeve enzimatike. Për më tepër, shumë makromolekula proteinike kanë grupe të lira sulfhidrile të afta për të bashkëvepruar me jonet metalike toksike si kadmiumi, plumbi dhe merkuri, duke rezultuar në efekte toksike. Sidoqoftë, nuk është vërtetuar saktësisht se cilat makromolekula dëmtojnë një organizëm të gjallë në këtë rast. Shfaqja e toksicitetit të joneve metalikë në organe dhe inde të ndryshme nuk lidhet gjithmonë me nivelin e grumbullimit të tyre - nuk ka asnjë garanci që dëmi më i madh të ndodhë në atë pjesë të trupit ku përqendrimi i këtij metali është më i lartë. Kështu, jonet e plumbit (II), duke qenë më shumë se 90% e sasisë totale në trup të imobilizuar në kocka, shfaqin toksicitet për shkak të 10% të shpërndarë në indet e tjera të trupit. Imobilizimi i joneve të plumbit në kocka mund të konsiderohet një proces detoksifikimi.

Toksiciteti i një joni metalik zakonisht nuk lidhet me nevojën e tij për trupin. Sidoqoftë, për toksicitetin dhe domosdoshmërinë, ka një gjë të përbashkët: si rregull, ekziston një marrëdhënie midis joneve metalikë nga njëri-tjetri, ashtu si midis joneve metalikë dhe jo metalikë, në kontributin e përgjithshëm në efektivitetin e tyre. Për shembull, toksiciteti i kadmiumit është më i theksuar në një sistem me mungesë zinku, dhe toksiciteti i plumbit përkeqësohet nga mungesa e kalciumit. Në mënyrë të ngjashme, thithja e hekurit nga ushqimi i perimeve është shtypur nga ligandët kompleksë të pranishëm në të, dhe një tepricë e joneve të zinkut mund të pengojë adsorbimin e bakrit, etj.

Përcaktimi i mekanizmave të toksicitetit të joneve metalikë shpesh ndërlikohet nga ekzistenca e mënyrave të ndryshme të depërtimit të tyre në një organizëm të gjallë. Metalet mund të hyjnë me ushqim, ujë, të absorbohen përmes lëkurës, të depërtojnë me thithje, etj. Thithja e pluhurit është rruga kryesore e depërtimit në ndotjen industriale. Si rezultat i thithjes, shumica e metaleve depozitohen në mushkëri dhe vetëm atëherë përhapen në organet e tjera. Por rruga më e zakonshme që metalet toksike të hyjnë në trup është përmes ushqimit dhe ujit.

Lista bibliografike

1. Karapetyants M.Kh., Drakin S.I. Kimi e përgjithshme dhe inorganike. - M.: Kimi, 1993 .-- 590 f.

2. Akhmetov N.S. Kimi e përgjithshme dhe inorganike. Libër mësimi për universitetet. - M.: Më e lartë. shk., 2001 .-- 679 f.

3. Ugai Ya.A. Kimi e përgjithshme dhe inorganike. - M.: Më e lartë. shk., 1997. - 527 f.

4. Drozdov D.A., Zlomanov V.P., Mazo G.N., Spiridonov F.M. Kimi inorganike. Në 3 vëllime. T. Kimia e elementeve jokalimtare. / Ed. Yu.D. Tretyakov - Moskë: Ed. "Akademia", 2004, 368s.

5. Tamm IE, Tretyakov Yu.D. Kimi inorganike: Në 3 vëllime, Vëllimi 1. Bazat fizike dhe kimike të kimisë inorganike. Libër mësuesi për studentët e universitetit / Ed. Yu.D. Tretyakov. - M.: Ed. "Akademia", 2004, vitet 240.

6. Korzhukov N.G. Kimi e përgjithshme dhe inorganike. Tekst shkollor. Përfitoni. / Redaktuar nga V.I. Delyana-M.: Ed. MISIS: INFRA-M, 2004, 512s.

7. Ershov Yu.A., Popkov V.A., Berlyand A.S., Knizhnik A.Z. Kimi e përgjithshme. Kimi biofizike. Kimia e elementeve biogjenikë. Libër mësimi për universitetet. / Ed. Yu.A. Ershova. Edicioni i tretë,- M.: Integral-Pres, 2007 .-- 728 f.

8. Glinka N.L. Kimi e përgjithshme. Tutorial për universitetet. Ed. 30 i rishikuar / Ed. A.I. Ermakova. - M.: Integral -Press, 2007, - 728 f.

9. Chernykh, M.M. Ovcharenko. Metalet e rënda dhe radionuklidet në biogjeocinozë. - M.: Agroconsult, 2004.

10. N.V. Gusakov. Kimi mjedisore. -Rostov-on-Don, Phoenix, 2004.

11. Baletskaya L.G. Kimi inorganike. -Rostov-on-Don, Phoenix, 2005.

12. M. Henze, P. Armoes, J. Lyakuriansen, E. Arvan. Trajtimi i ujërave të zeza. - M.: Mir, 2006.

13. Korovin N.V. Kimi e përgjithshme. - M.: Më e lartë. shk., 1998 .-- 558 f.

14. Petrova V.V. dhe të tjera Rishikimi i vetive të elementeve kimike dhe përbërjeve të tyre. Libër mësuesi për lëndën "Kimia në Mikroelektronikë". - Moskë: Shtëpia Botuese MIET, 1993 .-- 108 f.

15. Kharin A.N., Kataeva N.A., Kharina L.T. Kursi i kimisë. - M.: Më e lartë. shk., 1983 .-- 511 f.

Postuar në Allbest.ru

Dokumente të ngjashme

Aspekte të përgjithshme të toksicitetit të metaleve të rënda për organizmat e gjallë. Roli biologjik dhe ekologjik i elementeve p dhe përbërjeve të tyre. Përdorimi i komponimeve të tyre në mjekësi. Toksikologjia e oksideve të nitrogjenit, nitriteve dhe nitrateve. Roli ekologjik i komponimeve të azotit.

punimi afatgjatë i shtuar 09/06/2015

Prezantimi i kimisë. Sistemet e gjalla janë elementë kimikë që gjenden në to. Kontakt i ngushtë i sistemeve të gjalla, si dhe i një personi, me mjedisit... Përbërja e trupit të njeriut. Çrregullimet e metabolizmit mineral në trupin e njeriut. Kushtet patologjike.

prezantimi i shtuar më 24.12.2008

Përbërja e mjedisit të brendshëm të trupit të njeriut. Bioaktiviteti i elementeve individuale. Efekti i argjendit dhe kripërave të tij në trup. Trajtimi për helmimin me merkur. Zbulimi i rolit biologjik të elementeve kimike individuale në funksionimin e organizmave të gjallë.

test, shtuar 02/12/2015

Karakteristikat kimike të metaleve, prania e tyre në trupin e njeriut. Roli i makronutrientëve (kalium, natrium, kalcium, magnez) dhe mikroelementeve në trup. Përmbajtja e makro- dhe mikroelementeve në ushqim. Pasojat e një çekuilibri të elementeve të caktuar.

prezantimi i shtuar 03/13/2013

Klasifikimi i elementeve kimike, transformimi i tyre në natyrë, qarkullimi dhe roli në biosferë. Komponimet atmosferike të azotit, oksigjenit, fosforit, karbonit: rëndësia e tyre për organizmat e gjallë; metale në natyrë. Elementet toksike dhe problemet e ekologjisë njerëzore.

abstrakte, shtuar 12/02/2010

abstrakte, shtuar më 10/11/2011

Karakteristikat kimike të manganit dhe përbërjeve të tij. Prodhimi industrial i manganit. Historia e zbulimit të kromit, informacion i pergjithshem... Normat e konsumit të manganit dhe kromit, roli i tyre biologjik. Efekti i mungesës ose tepricës së elementëve gjurmë në trupin e njeriut.

abstrakte, shtuar 01/20/2015

Karakteristikat dhe specifikat e reaksioneve kimike analitike dhe cilësore ndaj kationeve dhe anioneve, veçoritë e zbulimit të tyre dhe prania e një reagenti në grup. Metodat për zbulimin e jonit të bromidit, jonit të bromatit, jonit të arsenitit, jonit nitrat, jonit të citratit, jonit benzoat.

tezë, shtuar 10/10/2010

Klasat kryesore të përbërjeve inorganike. Prevalenca e elementeve kimike. Ligjet e përgjithshme të kimisë së elementeve s të grupeve I, II dhe III të sistemit periodik D.I. Mendeleev: vetitë fizike, kimike, metodat e prodhimit, roli biologjik.

tutorial, shtuar 02/03/2011

Historia e zbulimit të jodit nga kimist-teknologu francez B. Courtois. Përshkrimi i vetive fizike dhe kimike të jodit, roli i tij biologjik në trup. Sëmundjet me tepricë ose mungesë të jodit. Metodat për përcaktimin sasior dhe analizën cilësore të jodit.

Makronutrientët. Elementet gjurmë. Ultramikroelementet Sasia e Elementit% Sasia e Elementit% Oksigjen65 - 75 Kalcium 0,04 - 2 Karbon 15 - 18 Magnez 0,02 - 0,03 Hidrogjen 8 - 10 Natriumi 0,02 - 0,03 Azot 1.5 - 3 Hekur0.01 - 0.015 Fosfor 0.2 - 1Zink0.0003 Kalium0, 15 - 0.4 Bakër 0.0002 Squfur 0.15 - 0.2 Jod 0.0001 Klor 0.05 - 0.1 Fluor 0.0001

Buferimi është aftësia e një qelize për të mbajtur një reagim pak alkalik të mjedisit të përmbajtjes së tij në një nivel konstant. aftësia e një qelize për të mbajtur një reagim pak alkalik të mjedisit të përmbajtjes së tij në një nivel konstant. Roli i tamponit në qelizë luhet nga jonet НРО 4 2- dhe Н 2 РО 4 -, në lëngun jashtëqelizor dhe në gjak - jonet НСО 3 -

Funksionet e ujit Siguron turgor (elasticitet) të qelizës. Siguron turgor (elasticitet) të qelizës. Merr pjesë në termorregullimin (mbron qelizën nga ndryshimet e papritura të temperaturës, nga mbinxehja dhe hipotermia). Merr pjesë në termorregullimin (mbron qelizën nga ndryshimet e papritura të temperaturës, nga mbinxehja dhe hipotermia). Shpërndan nxehtësinë në mënyrë të barabartë në të gjithë kafazin. Shpërndan nxehtësinë në mënyrë të barabartë në të gjithë kafazin. Promovon lëvizjen e substancave në qelizë. Promovon lëvizjen e substancave në qelizë. Merr pjesë në reaksionet kimike në qelizë. Merr pjesë në reaksionet kimike në qelizë. Luan rolin e një tretësi. Luan rolin e një tretësi.

Në lidhje me ujin, substancat janë: Hidrofile (greke "hydr" dhe "filio" - ujë i dashur) - substanca që janë të tretshme në ujë (disa kripëra, aminoacide, disa proteina, sheqer, etj.). Hidrofobike (greke "hydr" dhe "phobos" - frikë nga uji) - substanca që nuk janë të tretshme në ujë (yndyrna, shumë proteina).

Detyrat 1. Cila veçori e strukturës së molekulës së ujit e bën atë një tretës të mirë? 1) përçueshmëri e mirë termike; 1) përçueshmëri e mirë termike; 2) madhësia e vogël; 2) madhësia e vogël; 3) lidhje jonike; 3) lidhje jonike; 4) polariteti i molekulave. 4) polariteti i molekulave.

Detyrat 2. Uji luan një rol të rëndësishëm në jetën e qelizës, pasi: 1) merr pjesë në shumë reaksione kimike; 1) merr pjesë në shumë reaksione kimike; 2) siguron një reagim neutral të mjedisit; 2) siguron një reagim neutral të mjedisit; 3) përshpejton reaksionet kimike; 3) përshpejton reaksionet kimike; 4) është një burim energjie. 4) është një burim energjie.

Detyrat 5. Cilat veçori të strukturës dhe vetive të molekulave të ujit përcaktojnë rolin e tij të madh në qelizë? 5. Cilat veçori të strukturës dhe vetive të molekulave të ujit përcaktojnë rolin e tij të madh në qelizë? 1) aftësia për të formuar lidhje hidrogjeni; 1) aftësia për të formuar lidhje hidrogjeni; 2) prania e lidhjeve të pasura me energji; 2) prania e lidhjeve të pasura me energji; 3) polariteti i molekulave; 3) polariteti i molekulave; 4) aftësia për të formuar lidhje jonike; 4) aftësia për të formuar lidhje jonike; 5) aftësia për të formuar lidhje peptide; 5) aftësia për të formuar lidhje peptide; 6) aftësia për të bashkëvepruar me jonet. 6) aftësia për të bashkëvepruar me jonet.

Biologji- shkenca e jetës. Detyra më e rëndësishme e biologjisë është studimi i diversitetit, strukturës, jetës, zhvillimit individual dhe evolucionit të organizmave të gjallë, marrëdhënies së tyre me mjedisin.

Organizma të gjallë kanë një numër karakteristikash që i dallojnë nga natyra e pajetë. Më vete, secili nga ndryshimet është mjaft arbitrar, kështu që ato duhet të konsiderohen si një kompleks.

Shenjat që dallojnë materien e gjallë nga ajo jo të gjallë:

aftësia për të riprodhuar dhe transferuar informacion trashëgues në brezin e ardhshëm;
metabolizmi dhe energjia;
eksitueshmëri;
përshtatja me kushtet specifike të jetesës;
material ndërtimi - biopolimere (më të rëndësishmet prej tyre janë proteinat dhe acidet nukleike);
specializimi nga molekulat në organe dhe një shkallë e lartë e organizimit të tyre;
lartësia;
plakja;
vdekja.

Nivelet organizative të materies së gjallë:

molekulare,
qelizore,
indet,
organ,
organizmike,
specifike për popullsinë,
biogjenocenotike,
biosferë.

Shumëllojshmëria e jetës

Qelizat pa bërthamë ishin të parat që u shfaqën në planetin tonë. Shumica e shkencëtarëve pranojnë se organizmat bërthamorë u shfaqën si rezultat i simbiozës së arkaebaktereve të lashta me alga blu-jeshile dhe baktere oksiduese (teoria e simbiogjenezës).

Citologjia

Citologjia- shkenca rreth kafaz... Studion strukturën dhe funksionin e qelizave në organizmat njëqelizorë dhe shumëqelizorë. Qeliza është një njësi elementare e strukturës, funksionimit, rritjes dhe zhvillimit të të gjitha gjallesave. Prandaj, proceset dhe modelet karakteristike të citologjisë qëndrojnë në themel të proceseve të studiuara nga shumë shkenca të tjera (anatomia, gjenetika, embriologjia, biokimia, etj.).

Elementet kimike të qelizës

Element kimik- një lloj i caktuar i atomeve me të njëjtën ngarkesë pozitive bërthamore. Rreth 80 elementë kimikë gjenden në qeliza. Ato mund të ndahen në katër grupe:
Grupi 1 - karboni, hidrogjeni, oksigjeni, azoti (98% e përmbajtjes së qelizës),
Grupi 2 - kalium, natrium, kalcium, magnez, squfur, fosfor, klor, hekur (1.9%),
Grupi 3 - zink, bakër, fluor, jod, kobalt, molibden, etj (më pak se 0.01%),
Grupi 4 - ari, uraniumi, radiumi, etj. (Më pak se 0.00001%).

Elementet e grupit të parë dhe të dytë në shumicën e teksteve mësimore quhen makronutrientët, elementë të grupit të tretë - mikroelemente, elementë të grupit të katërt - ultramikroelemente... Për makro- dhe mikroelementet, proceset dhe funksionet në të cilat ata marrin pjesë janë sqaruar. Për shumicën e elementëve ultramikroelementë, asnjë rol biologjik nuk është identifikuar.

Element kimik	Substancat në të cilat gjendet elementi kimik	Proceset në të cilat përfshihet një element kimik
Karboni, hidrogjeni, oksigjeni, azoti	Proteinat, acidet nukleike, lipidet, karbohidratet dhe substanca të tjera organike	Sinteza e substancave organike dhe i gjithë kompleksi i funksioneve të kryera nga këto substanca organike
Kalium, natrium	Na + dhe K +	Sigurimi i funksionit të membranave, në veçanti, ruajtja e potencialit elektrik të membranës qelizore, puna e pompës Na + / Ka +, përcjellja e impulseve nervore, ekuilibrat anionikë, kationikë dhe osmotikë
Kalcium	Ca +2	Pjesëmarrja në procesin e koagulimit të gjakut
	Fosfat kalciumi, karbonat kalciumi	Indet e kockave, smalti i dhëmbëve, predhat e molusqeve
	Pektati i kalciumit	Formimi i laminës mesatare dhe murit qelizor në bimë
Magnez	Klorofil	Fotosinteza
Squfuri	Proteina	Formimi i strukturës hapësinore të proteinës për shkak të formimit të urave disulfide
Fosfor	Acidet nukleike, ATP	Sinteza e acidit nukleik
Klor	Cl -	Ruajtja e potencialit elektrik të membranës qelizore, puna e pompës Na + / Ka +, përcjellja e impulseve nervore, ekuilibrat anionikë, kationikë dhe osmotikë
Klor	HCl	Aktivizimi i enzimave tretëse të lëngut të stomakut
Hekur	Hemoglobina	Transporti i oksigjenit
Hekur	Citokromet	Transferimi i elektroneve gjatë fotosintezës dhe frymëmarrjes
Mangani	Dekarboksilaza, dehidrogjenaza	Oksidimi i acideve yndyrore, pjesëmarrja në proceset e frymëmarrjes dhe fotosintezës
Bakri	Hemocianina	Transporti i oksigjenit në disa jovertebrore
Bakri	Tirosinaza	Formimi i melaninës
Kobalt	Vitamina B 12	Formimi i qelizave të kuqe të gjakut
Zinku	Alkool dehidrogjenaza	Frymëmarrja anaerobe në bimë
Zinku	Anhidrazë karbonike	Transporti i CO 2 tek vertebrorët
Fluori	Fluori i kalciumit	Indet e kockave, smalti i dhëmbëve
Jod	Tiroksina	Rregullimi i metabolizmit bazal
Molibden	Nitrogjenaza	Fiksimi i azotit

Formohen atomet e elementeve kimike në organizmat e gjallë inorganike(ujë, kripë) dhe komponimet organike(proteina, acide nukleike, lipide, karbohidrate). Në nivelin atomik, nuk ka dallime midis materies së gjallë dhe asaj të pajetë; dallimet do të shfaqen në nivelet e ardhshme, më të larta, të organizimit të materies së gjallë.

Ujë

Ujë- përbërja më e zakonshme inorganike. Përmbajtja e ujit varion nga 10% (smalti i dhëmbëve) deri në 90% të masës qelizore (embrioni në zhvillim). Jeta është e pamundur pa ujë rëndësi biologjike uji përcaktohet nga vetitë e tij kimike dhe fizike.

Molekula e ujit ka një formë këndore: atomet e hidrogjenit në lidhje me oksigjenin formojnë një kënd të barabartë me 104.5 °. Pjesa e molekulës ku gjendet hidrogjeni është e ngarkuar pozitivisht, pjesa ku ndodhet oksigjeni është e ngarkuar negativisht, dhe për këtë arsye molekula e ujit është një dipol. Lidhjet hidrogjenore formohen midis dipoleve të ujit. Karakteristikat fizike të ujit: transparente, densitet maksimal në 4 ° С, kapacitet i lartë i nxehtësisë, praktikisht nuk zvogëlohet; uje i paster përçon dobët nxehtësinë dhe energjinë elektrike, ngrin në 0 ° C, vlon në 100 ° C, etj. Karakteristikat kimike të ujit: tretës i mirë, formon hidrate, hyn në reaksione zbërthimi hidrolitik, ndërvepron me shumë okside, etj. Në lidhje me aftësinë për t'u tretur në ujë, ekzistojnë: substanca hidrofile- i tretshëm mirë, substanca hidrofobike- praktikisht i patretshëm në ujë.

Rëndësia biologjike e ujit:

është baza e mjedisit të brendshëm dhe ndërqelizor,
siguron mirëmbajtjen e strukturës hapësinore,
siguron transportin e substancave,
hidraton molekulat polare,
shërben si tretës dhe shpërndarës,
merr pjesë në reaksionet e fotosintezës dhe hidrolizës,
ndihmon në ftohjen e trupit,
është një habitat për shumë organizma,
nxit migrimin dhe përhapjen e farërave, frutave, fazave të larvave,
është mjedisi në të cilin ndodh fekondimi,
në bimë siguron transpirimin dhe mbirjen e farërave,
promovon një shpërndarje të barabartë të nxehtësisë në trup dhe shumë të tjerë. dr.

Komponime të tjera inorganike të qelizës

Komponimet e tjera inorganike përfaqësohen kryesisht nga kripërat, të cilat mund të përmbahen ose në formë të tretur (të shkëputura në katione dhe anione) ose të ngurta. Kationet K +, Na +, Ca 2+, Mg 2+ (shih tabelën e mësipërme) dhe anionet HPO 4 2—, Cl -, HCO 3 -, të cilat ofrojnë vetitë tampon të qelizës, kanë një rëndësi të madhe për aktivitetin jetësor të qelizës. Buferimi- aftësia për të ruajtur pH në një nivel të caktuar (pH është logaritmi dhjetor i vlerës së kundërt me përqendrimin e joneve të hidrogjenit). Një vlerë pH prej 7.0 korrespondon me një zgjidhje neutrale, nën 7.0 me një zgjidhje acidike, mbi 7.0 me një zgjidhje alkaline. Një mjedis pak alkalik është karakteristik për qelizat dhe indet. Sistemet tampon të fosfatit (1) dhe bikarbonatit (2) janë përgjegjës për mbajtjen e këtij reagimi të dobët alkalik.