ก. องค์ประกอบทางเคมีที่มีความสำคัญทางชีวภาพ สารประกอบอนินทรีย์

มีองค์ประกอบทางเคมีที่เสถียร 81 ชนิดในธรรมชาติ องค์ประกอบของสิ่งมีชีวิตประกอบด้วย 15 องค์ประกอบ พบอีก 8-10 องค์ประกอบในสิ่งมีชีวิตบางชนิดเท่านั้น แผนภาพแสดง part ตารางธาตุซึ่งประกอบด้วยองค์ประกอบทางเคมีที่มีความสำคัญทางชีวภาพทั้งหมด โดยพิจารณาจากลักษณะทางกายภาพและทางเคมี เช่นเดียวกับเนื้อหาในสิ่งมีชีวิตและร่างกายมนุษย์ ความสม่ำเสมอของโครงสร้างของอะตอมที่รองรับระบบธาตุมีการกล่าวถึงโดยละเอียดในหนังสือเรียนวิชาเคมี

สิ่งมีชีวิตเกือบ 99% ประกอบด้วยองค์ประกอบทางเคมีสี่อย่าง: ไฮโดรเจน (H) ออกซิเจน (O) คาร์บอน (C) และไนโตรเจน (N) ไฮโดรเจนและออกซิเจนเป็นองค์ประกอบของน้ำ ซึ่งคิดเป็น 60-70% ของมวลเซลล์ (ดู) นอกจากคาร์บอนและไนโตรเจนแล้ว ธาตุทั้งสองนี้ยังเป็นองค์ประกอบหลักอีกด้วย สารประกอบอินทรีย์มีส่วนร่วมในกระบวนการชีวิตส่วนใหญ่ ชีวโมเลกุลจำนวนมากยังมีอะตอมของกำมะถัน (S) และฟอสฟอรัส (P) รายการ ธาตุอาหารหลักเป็นส่วนหนึ่งของสิ่งมีชีวิตทั้งหมด

องค์ประกอบทางเคมีที่อยู่ในกลุ่มที่มีความสำคัญทางชีวภาพที่สองและโดยรวมแล้วมีประมาณ 0.5% ของมวลของบุคคลมีข้อยกเว้นบางประการในรูปแบบ ไอออน... กลุ่มนี้รวมถึง โลหะอัลคาไลโซเดียม (Na) และโพแทสเซียม (K) โลหะอัลคาไลน์เอิร์ ธแมกนีเซียม (Mg) และแคลเซียม (Ca) คลอรีนฮาโลเจน (Cl) ยังมีอยู่ในเซลล์ในรูปของประจุลบเสมอ องค์ประกอบทางเคมีที่สำคัญ (จำเป็น) อื่น ๆ มีอยู่ในปริมาณเล็กน้อยที่เรียกว่า ธาตุ... กลุ่มนี้รวมถึงเหล็กโลหะทรานซิชัน (Fe) สังกะสี (Zn) ทองแดง (Cu) โคบอลต์ (Co) และแมงกานีส (Mn) อโลหะบางชนิด เช่น ไอโอดีน (I) และซีลีเนียม (Se) ก็เป็นแร่ธาตุที่จำเป็นเช่นกัน

บทความในส่วน "ตารางธาตุของ D. I. Mendeleev":

• ก. องค์ประกอบทางเคมีที่สำคัญทางชีวภาพ

2555-2560. ชีวเคมีภาพ อณูชีววิทยา. โครงสร้างและเมแทบอลิซึมของคาร์โบไฮเดรต

หนังสืออ้างอิงในรูปแบบภาพ - ในรูปแบบของโครงร่างสี - อธิบายกระบวนการทางชีวเคมีทั้งหมด พิจารณาสารประกอบทางเคมีที่มีความสำคัญทางชีวเคมี โครงสร้างและคุณสมบัติ กระบวนการหลักที่มีส่วนร่วม ตลอดจนกลไกและชีวเคมีของกระบวนการที่สำคัญที่สุดในธรรมชาติของสิ่งมีชีวิต สำหรับนักศึกษาและอาจารย์ของมหาวิทยาลัยเคมี ชีววิทยาและการแพทย์ นักชีวเคมี นักชีววิทยา แพทย์ ตลอดจนผู้ที่สนใจกระบวนการชีวิต

ส่งงานที่ดีของคุณในฐานความรู้เป็นเรื่องง่าย ใช้แบบฟอร์มด้านล่าง

นักศึกษา นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษา นักวิทยาศาสตร์รุ่นเยาว์ที่ใช้ฐานความรู้ในการศึกษาและการทำงานจะขอบคุณอย่างยิ่ง

โพสต์เมื่อ http://www.allbest.ru/

บทบาททางชีวภาพขององค์ประกอบทางเคมีในสิ่งมีชีวิต

1. มาโครและจุลธาตุในสิ่งแวดล้อมและร่างกายมนุษย์

บทบาททางชีวภาพขององค์ประกอบทางเคมีในร่างกายมนุษย์นั้นมีความหลากหลายอย่างมาก

หน้าที่หลักของธาตุอาหารหลักคือการสร้างเนื้อเยื่อ รักษาแรงดันออสโมติกให้คงที่ องค์ประกอบอิออนและกรด-เบส

ไมโครอิลิเมนต์ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของเอนไซม์ ฮอร์โมน วิตามิน สารออกฤทธิ์ทางชีวภาพในฐานะสารก่อเชิงซ้อนหรือตัวกระตุ้น มีส่วนเกี่ยวข้องกับเมแทบอลิซึม กระบวนการสืบพันธุ์ การหายใจของเนื้อเยื่อ และการทำให้สารพิษเป็นกลาง ไมโครอิลิเมนต์ส่งผลกระทบอย่างแข็งขันต่อกระบวนการสร้างเม็ดเลือด การลดการเกิดออกซิเดชัน การซึมผ่านของหลอดเลือดและเนื้อเยื่อ มาโครและธาตุขนาดเล็ก - แคลเซียม ฟอสฟอรัส ฟลูออรีน ไอโอดีน อลูมิเนียม ซิลิกอน - กำหนดการก่อตัวของกระดูกและเนื้อเยื่อฟัน

มีหลักฐานว่าเนื้อหาขององค์ประกอบบางอย่างในร่างกายมนุษย์เปลี่ยนแปลงไปตามอายุ ดังนั้นเนื้อหาของแคดเมียมในไตและโมลิบดีนัมในตับจะเพิ่มขึ้นตามวัย ปริมาณสังกะสีสูงสุดจะสังเกตได้ในช่วงวัยแรกรุ่น จากนั้นจะลดลงและถึงขั้นต่ำในวัยชรา เนื้อหาของธาตุอื่นๆ เช่น วานาเดียมและโครเมียม ก็ลดลงตามอายุเช่นกัน

มีการระบุโรคจำนวนมากที่เกี่ยวข้องกับการขาดสารอาหารหรือการสะสมของธาตุต่างๆ มากเกินไป การขาดฟลูออไรด์ทำให้เกิดฟันผุ การขาดสารไอโอดีน - โรคคอพอกเฉพาะถิ่น โมลิบดีนัมส่วนเกิน - โรคเกาต์เฉพาะถิ่น ความสม่ำเสมอของประเภทนี้เกี่ยวข้องกับความจริงที่ว่าร่างกายมนุษย์รักษาสมดุลของความเข้มข้นที่เหมาะสมขององค์ประกอบทางชีวภาพ - สภาวะสมดุลทางเคมี การละเมิดความสมดุลนี้เนื่องจากการขาดธาตุหรือส่วนเกินสามารถนำไปสู่โรคต่างๆ

นอกจากธาตุอาหารหลักหกชนิด - ออร์แกนิก - คาร์บอน, ไฮโดรเจน, ไนโตรเจน, ออกซิเจน, กำมะถันและฟอสฟอรัสซึ่งประกอบไปด้วยคาร์โบไฮเดรต, ไขมัน, โปรตีนและกรดนิวคลีอิก, ธาตุอาหารหลัก "อนินทรีย์" - แคลเซียม, คลอรีน , แมกนีเซียม, โพแทสเซียม, โซเดียม - และธาตุรอง - ทองแดง ฟลูออรีน ไอโอดีน เหล็ก โมลิบดีนัม สังกะสี และยังอาจ (พิสูจน์แล้วสำหรับสัตว์) ซีลีเนียม สารหนู โครเมียม นิกเกิล ซิลิคอน ดีบุก วานาเดียม

การขาดธาตุอาหาร เช่น เหล็ก ทองแดง ฟลูออรีน สังกะสี ไอโอดีน แคลเซียม ฟอสฟอรัส แมกนีเซียม และอื่นๆ นำไปสู่ผลร้ายแรงต่อสุขภาพของมนุษย์

อย่างไรก็ตาม ต้องจำไว้ว่าไม่เพียงแต่การขาดสารอาหาร แต่องค์ประกอบทางชีวภาพที่มากเกินไปยังเป็นอันตรายต่อร่างกาย เนื่องจากสิ่งนี้จะขัดขวางสภาวะสมดุลทางเคมี ตัวอย่างเช่น เมื่อมีอาหารที่มีแมงกานีสมากเกินไป ระดับของทองแดงในพลาสมาจะเพิ่มขึ้น (การทำงานร่วมกันของ Mn และ Cu) ในขณะที่ในไตจะลดลง (การเป็นปรปักษ์กัน) การเพิ่มขึ้นของปริมาณโมลิบดีนัมในอาหารทำให้ปริมาณทองแดงในตับเพิ่มขึ้น สังกะสีส่วนเกินในอาหารทำให้เกิดการยับยั้งการทำงานของเอนไซม์ที่มีธาตุเหล็ก (การเป็นปรปักษ์กันของ Zn และ Fe)

ส่วนประกอบแร่ซึ่งมีความสำคัญในปริมาณเล็กน้อยจะเป็นพิษที่ความเข้มข้นที่สูงขึ้น

องค์ประกอบจำนวนหนึ่ง (เงิน ปรอท ตะกั่ว แคดเมียม ฯลฯ) ถือว่าเป็นพิษ เนื่องจากการเข้าสู่ร่างกายในปริมาณที่มากจนทำให้เกิดปรากฏการณ์ทางพยาธิวิทยาที่รุนแรง กลไกทางเคมีของผลกระทบที่เป็นพิษของธาตุบางชนิดจะกล่าวถึงด้านล่าง

องค์ประกอบทางชีวภาพใช้กันอย่างแพร่หลายในการเกษตร การเพิ่มองค์ประกอบขนาดเล็กลงในดิน - โบรอน, ทองแดง, แมงกานีส, สังกะสี, โคบอลต์, โมลิบดีนัม - เพิ่มผลผลิตของพืชหลายชนิดอย่างมาก ปรากฎว่าธาตุโดยการเพิ่มกิจกรรมของเอ็นไซม์ในพืช ส่งเสริมการสังเคราะห์โปรตีน วิตามิน กรดนิวคลีอิก น้ำตาลและแป้ง องค์ประกอบทางเคมีบางอย่างมีผลดีต่อการสังเคราะห์แสง เร่งการเจริญเติบโตและการพัฒนาของพืช และการสุกของเมล็ด ธาตุอาหารสัตว์จะถูกเพิ่มเข้าไปในอาหารสัตว์เพื่อเพิ่มผลผลิต

องค์ประกอบและสารประกอบต่าง ๆ ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นยา

ดังนั้นการศึกษาบทบาททางชีวภาพขององค์ประกอบทางเคมีการอธิบายความสัมพันธ์ระหว่างการแลกเปลี่ยนองค์ประกอบเหล่านี้กับสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพอื่น ๆ - เอนไซม์, ฮอร์โมน, วิตามินมีส่วนช่วยในการสร้างยาใหม่และการพัฒนาสูตรยาที่เหมาะสมที่สุดสำหรับทั้งสอง วัตถุประสงค์ในการรักษาและป้องกันโรค

พื้นฐานสำหรับการศึกษาคุณสมบัติของธาตุและโดยเฉพาะอย่างยิ่งบทบาททางชีววิทยาของธาตุคือกฎธาตุของ D.I. เมนเดเลเยฟ. คุณสมบัติทางเคมีกายภาพและด้วยเหตุนี้บทบาททางสรีรวิทยาและพยาธิวิทยาถูกกำหนดโดยตำแหน่งขององค์ประกอบเหล่านี้ในระบบธาตุของ D.I. เมนเดเลเยฟ.

ตามกฎแล้วด้วยการเพิ่มขึ้นของประจุของนิวเคลียสอะตอมความเป็นพิษขององค์ประกอบของกลุ่มนี้จะเพิ่มขึ้นและเนื้อหาในร่างกายลดลง เห็นได้ชัดว่าเนื้อหาลดลงเนื่องจากองค์ประกอบหลายอย่างในระยะเวลานานถูกดูดซึมได้ไม่ดีโดยสิ่งมีชีวิตเนื่องจากรัศมีอะตอมและไอออนิกขนาดใหญ่ ประจุนิวเคลียร์สูง ความซับซ้อนของการกำหนดค่าทางอิเล็กทรอนิกส์ และความสามารถในการละลายของสารประกอบต่ำ ร่างกายมีองค์ประกอบแสงจำนวนมาก

ธาตุอาหารหลักรวมถึงองค์ประกอบ s ของช่วงแรก (ไฮโดรเจน) ช่วงที่สาม (โซเดียม แมกนีเซียม) และช่วงที่สี่ (โพแทสเซียม แคลเซียม) เช่นเดียวกับองค์ประกอบ p ของช่วงที่สอง (คาร์บอน ไนโตรเจน ออกซิเจน) และช่วงที่สาม (ฟอสฟอรัส กำมะถัน คลอรีน) ระยะเวลา พวกเขาทั้งหมดมีความสำคัญ องค์ประกอบ s- และ p ที่เหลือส่วนใหญ่ในสามช่วงแรก (Li, B, Al, F) มีการเคลื่อนไหวทางสรีรวิทยา องค์ประกอบ s- และ p ของคาบขนาดใหญ่ (n> 4) แทบจะไม่สามารถถูกแทนที่ได้ ข้อยกเว้นคือองค์ประกอบ s - โพแทสเซียม แคลเซียม ไอโอดีน การใช้งานทางสรีรวิทยารวมถึงองค์ประกอบ s- และ p บางส่วนของช่วงที่สี่และห้า - สตรอนเทียม, สารหนู, ซีลีเนียม, โบรมีน

ในบรรดาองค์ประกอบ d องค์ประกอบของช่วงที่สี่มีความจำเป็นอย่างยิ่ง: ​​แมงกานีส, เหล็ก, สังกะสี, ทองแดง, โคบอลต์ เมื่อเร็ว ๆ นี้ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าบทบาททางสรีรวิทยาขององค์ประกอบ d อื่น ๆ ในช่วงเวลานี้ยังไม่เป็นที่สงสัย: ไททาเนียม โครเมียม วานาเดียม

d-Elements ในช่วงที่ห้าและหกยกเว้นโมลิบดีนัมไม่แสดงกิจกรรมทางสรีรวิทยาในเชิงบวกที่เด่นชัด ในทางกลับกัน โมลิบดีนัมเป็นส่วนหนึ่งของเอนไซม์รีดอกซ์จำนวนหนึ่ง (เช่น แซนทีนออกไซด์ อัลดีไฮด์ออกซิเดส) และมีบทบาทสำคัญในกระบวนการทางชีวเคมี

องค์ประกอบ f บางอย่าง (แลนทาไนด์และแอคติไนด์) พบในปริมาณร่องรอยในร่างกายมนุษย์ การมีอยู่ขององค์ประกอบเหล่านี้ยังไม่ได้รับการยืนยัน ตามกฎแล้วพวกมันมีความเป็นพิษสูง ก่อตัวเป็นสารประกอบที่เสถียรด้วยสารเชิงซ้อน โพลีฟอสเฟต กรดไฮดรอกซี และลิแกนด์โพลีเดนเทตอื่นๆ ดังนั้นการกลืนกินสามารถเปลี่ยนวิถีของปฏิกิริยาทางชีวเคมีหลายอย่าง ความเหมือนและความแตกต่างในการกระทำทางชีวภาพนั้นสัมพันธ์กับโครงสร้างทางอิเล็กทรอนิกส์ของอะตอมและไอออน ค่าปิดของรัศมีอะตอมและไอออนิก, พลังงานไอออไนซ์, หมายเลขประสานงาน, แนวโน้มที่จะสร้างพันธะกับองค์ประกอบเดียวกันในโมเลกุลของไบโอลิแกนด์กำหนดผลกระทบของการแทนที่องค์ประกอบในระบบทางชีววิทยา การแทนที่ของไอออนดังกล่าวสามารถเกิดขึ้นได้ทั้งกับการเพิ่มขึ้น (การทำงานร่วมกัน) และการปราบปรามของกิจกรรม (การเป็นปรปักษ์กัน) ขององค์ประกอบที่ถูกแทนที่

2. ลักษณะทั่วไปของความเป็นพิษของโลหะหนักต่อสิ่งมีชีวิต

การศึกษาปัญหาที่เกี่ยวข้องกับการประเมินสถานะของสภาพแวดล้อมทางธรรมชาติอย่างครอบคลุมแสดงให้เห็นว่าเป็นการยากมากที่จะวาดเส้นแบ่งที่ชัดเจนระหว่างปัจจัยทางธรรมชาติและมานุษยวิทยาของการเปลี่ยนแปลงในระบบนิเวศ ทศวรรษที่ผ่านมาทำให้เราเชื่อมั่นในสิ่งนี้ ผลกระทบที่มนุษย์มีต่อธรรมชาติไม่เพียงแต่สร้างความเสียหายโดยตรงและระบุได้ง่ายเท่านั้น แต่ยังทำให้เกิดกระบวนการใหม่ๆ ที่ซ่อนอยู่จำนวนหนึ่งซึ่งเปลี่ยนแปลงหรือทำลายสิ่งแวดล้อมด้วย กระบวนการทางธรรมชาติและมานุษยวิทยาในชีวมณฑลมีความสัมพันธ์ที่ซับซ้อนและการพึ่งพาอาศัยกัน ดังนั้น การเปลี่ยนแปลงทางเคมีที่นำไปสู่การก่อตัวของสารพิษจึงได้รับอิทธิพลจากสภาพอากาศ สภาพของดินที่ปกคลุม น้ำ อากาศ ระดับของกัมมันตภาพรังสี ฯลฯ ภายใต้เงื่อนไขที่มีอยู่เดิมในการศึกษากระบวนการ มลภาวะทางเคมีระบบนิเวศ ปัญหาในการค้นหาธรรมชาติ ส่วนใหญ่เกิดจากปัจจัยทางธรรมชาติ ระดับเนื้อหาขององค์ประกอบทางเคมีหรือสารประกอบบางอย่าง การแก้ปัญหานี้เป็นไปได้เฉพาะบนพื้นฐานของการสังเกตสถานะของส่วนประกอบของไบโอสเฟียร์อย่างเป็นระบบในระยะยาวเนื้อหาของสารต่าง ๆ ในนั้นนั่นคือบนพื้นฐานของการตรวจสอบสิ่งแวดล้อม

มลภาวะต่อสิ่งแวดล้อมด้วยโลหะหนักนั้นเกี่ยวข้องโดยตรงกับการเฝ้าติดตามทางนิเวศวิทยาและการวิเคราะห์ของสารพิษยิ่งยวด เนื่องจากสารเหล่านี้ส่วนใหญ่แสดงความเป็นพิษสูงอยู่แล้วในปริมาณเพียงเล็กน้อย และสามารถมุ่งความสนใจไปที่สิ่งมีชีวิตได้

แหล่งที่มาหลักของมลพิษของสิ่งแวดล้อมด้วยโลหะหนักสามารถแบ่งออกเป็นธรรมชาติ (ธรรมชาติ) และเทียม (มนุษย์) แหล่งธรรมชาติ ได้แก่ การปะทุของภูเขาไฟ พายุฝุ่น ไฟป่าและที่ราบกว้างใหญ่ เกลือทะเลที่เกิดจากลม พืชพรรณ ฯลฯ แหล่งที่มาของมลพิษทางธรรมชาติมีทั้งแบบสม่ำเสมออย่างเป็นระบบหรือเกิดขึ้นเองในระยะสั้น และโดยทั่วไปแล้วจะมีผลกระทบเพียงเล็กน้อยต่อ ระดับมลพิษโดยรวม แหล่งมลพิษธรรมชาติหลักและอันตรายที่สุดด้วยโลหะหนักนั้นเกิดจากมนุษย์

ในกระบวนการศึกษาเคมีของโลหะและวัฏจักรทางชีวเคมีของพวกมันในชีวมณฑล บทบาทคู่ถูกเปิดเผยว่าพวกเขาเล่นในด้านสรีรวิทยา: ในอีกด้านหนึ่ง โลหะส่วนใหญ่มีความจำเป็นสำหรับวิถีชีวิตปกติ ในทางตรงกันข้ามที่ความเข้มข้นสูงมีความเป็นพิษสูงนั่นคือมีผลเสียต่อสภาพและกิจกรรมของสิ่งมีชีวิต เส้นแบ่งระหว่างความเข้มข้นที่ต้องการและความเข้มข้นที่เป็นพิษขององค์ประกอบค่อนข้างคลุมเครือ ซึ่งทำให้การประเมินผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมมีความซับซ้อน ปริมาณโลหะบางชนิดที่กลายเป็นอันตรายจริงๆ ไม่เพียงแต่ขึ้นกับระดับมลพิษของระบบนิเวศเท่านั้น แต่ยังขึ้นกับลักษณะทางเคมีของวัฏจักรชีวเคมีของพวกมันด้วย ตาราง 1 แสดงชุดของความเป็นพิษต่อฟันกรามของโลหะสำหรับ ประเภทต่างๆสิ่งมีชีวิต.

ตารางที่ 1. ลำดับตัวแทนของความเป็นพิษต่อฟันกรามของโลหะ

สำหรับสิ่งมีชีวิตแต่ละประเภท ลำดับของโลหะในแถวของตารางจากซ้ายไปขวาสะท้อนถึงการเพิ่มขึ้นของปริมาณโมลาร์ของโลหะที่จำเป็นสำหรับการแสดงผลกระทบที่เป็นพิษ ค่าโมลาร์ที่น้อยที่สุดหมายถึงโลหะที่มีพิษมากที่สุด

วี.วี. Kowalski ตามความสำคัญต่อชีวิต แบ่งองค์ประกอบทางเคมีออกเป็นสามกลุ่ม:

องค์ประกอบที่สำคัญ (ไม่สามารถถูกแทนที่ได้) ที่มีอยู่ในร่างกายตลอดเวลา (เป็นส่วนหนึ่งของเอนไซม์ ฮอร์โมน และวิตามิน): H, O, Ca, N, K, P, Na, S, Mg, Cl, C, I, Mn, Cu , Co, Fe, Mo, V. ความบกพร่องเหล่านี้นำไปสู่การหยุดชะงักของชีวิตปกติของมนุษย์และสัตว์

ตารางที่ 2. ลักษณะของเมทัลโลเอนไซม์บางชนิด - สารเชิงซ้อนอนินทรีย์ชีวภาพ

เมทัลโลเอนไซม์	อะตอมกลาง	สิ่งแวดล้อมลิแกนด์	วัตถุที่มีความเข้มข้น	การทำงานของเอนไซม์
คาร์บอนิก แอนไฮไดเรส		กรดอะมิโนตกค้าง	เซลล์เม็ดเลือดแดง	เร่งปฏิกิริยาการให้น้ำแบบย้อนกลับของคาร์บอนไดออกไซด์: CO 2 + H 2 O-H 2 CO 3 -H + + HCO 3
คาร์โบสเคเปปติเดส		กรดอะมิโนตกค้าง	ตับอ่อน ตับ ลำไส้	กระตุ้นการย่อยโปรตีนมีส่วนร่วมในการไฮโดรไลซิสของพันธะเปปไทด์: R 1 CO-NH-R 2 + H 2 O-R 1 -COOH + R 2 NH 2
คาตาเลส		กรดอะมิโนตกค้าง ฮิสติดีน ไทโรซีน		เร่งปฏิกิริยาการสลายตัวของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์: 2H 2 O 2 = 2H 2 O + O 2
เปอร์ออกซิเดส			ผ้าเลือด	ออกซิเดชันของซับสเตรต (RH 2) ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์: RH 2 + H 2 O 2 = R + 2H 2 O
ออกซีรีดักเตส		กรดอะมิโนตกค้าง	หัวใจ ตับ ไต	เร่งปฏิกิริยาออกซิเดชันด้วยโมเลกุลออกซิเจน: 2H 2 R + O 2 = 2R + 2H 2 O
ไพรูเวทคาร์บอกซิเลส		โปรตีนเนื้อเยื่อ	ตับ ต่อมไทรอยด์	เสริมสร้างการทำงานของฮอร์โมน เร่งกระบวนการคาร์บอกซิเลชันด้วยกรดไพรูวิก
อัลดีไฮด์ออกซิเดส		โปรตีนเนื้อเยื่อ		มีส่วนร่วมในการออกซิเดชันของอัลดีไฮด์
ไรโบนิวคลีโอไทด์รีดักเตส		โปรตีนเนื้อเยื่อ		มีส่วนร่วมในการสังเคราะห์กรดไรโบนิวคลีอิก

สิ่งเจือปนที่มีอยู่ในร่างกายอย่างต่อเนื่อง: 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. บทบาททางชีวภาพของพวกเขาไม่ค่อยเข้าใจหรือไม่รู้จัก

ธาตุเจือปนที่พบในร่างกาย ได้แก่ Sc, Tl, In, La, Pr, Sm, W, Re, Tb เป็นต้น ข้อมูลเกี่ยวกับปริมาณและบทบาททางชีวภาพยังไม่ได้รับการชี้แจง

ตารางแสดงคุณลักษณะของเมทัลโลเอนไซม์จำนวนหนึ่ง ซึ่งรวมถึงโลหะสำคัญเช่น Zn, Fe, Cu, Mn, Mo

ขึ้นอยู่กับพฤติกรรมในระบบสิ่งมีชีวิต โลหะสามารถแบ่งออกเป็น 5 ประเภท:

องค์ประกอบที่จำเป็นในกรณีที่ไม่มีความผิดปกติในการทำงานเกิดขึ้นในร่างกาย

สารกระตุ้น (ทั้งโลหะที่จำเป็นและไม่จำเป็นสำหรับร่างกายสามารถทำหน้าที่เป็นตัวกระตุ้น);

องค์ประกอบเฉื่อยที่ระดับความเข้มข้นหนึ่งไม่มีอันตรายและไม่มีผลใดๆ ต่อร่างกาย (เช่น โลหะเฉื่อยที่ใช้เป็นวัสดุฝังในการผ่าตัด):

ยารักษาโรคที่ใช้ในทางการแพทย์

องค์ประกอบที่เป็นพิษที่ความเข้มข้นสูงทำให้เกิดความผิดปกติของการทำงานที่ไม่สามารถย้อนกลับได้ความตายของร่างกาย

โลหะสามารถทำหน้าที่ในประเภทใดประเภทหนึ่งที่ระบุทั้งนี้ขึ้นอยู่กับความเข้มข้นและเวลาในการสัมผัส

รูปที่ 1 แสดงไดอะแกรมของการพึ่งพาสถานะของร่างกายต่อความเข้มข้นของไอออนโลหะ เส้นโค้งทึบในแผนภาพอธิบายการตอบสนองเชิงบวกในทันที ระดับที่เหมาะสมที่สุด และการเปลี่ยนแปลงของผลบวกเป็นค่าลบหลังจากความเข้มข้นขององค์ประกอบที่ต้องการผ่านค่าสูงสุด ที่ความเข้มข้นสูง โลหะที่ต้องการจะเป็นพิษ

เส้นประแสดงการตอบสนองทางชีวภาพต่อโลหะที่เป็นพิษต่อร่างกายซึ่งไม่มีผลขององค์ประกอบที่จำเป็นหรือสิ่งกระตุ้น เส้นโค้งนี้มาพร้อมกับความล่าช้า ซึ่งบ่งชี้ความสามารถของสิ่งมีชีวิตในการ "ไม่ตอบสนอง" ต่อสารพิษจำนวนเล็กน้อย (ความเข้มข้นตามเกณฑ์)

จากแผนภาพพบว่าองค์ประกอบที่ต้องการเป็นพิษในปริมาณที่มากเกินไป ร่างกายของสัตว์และมนุษย์รักษาความเข้มข้นขององค์ประกอบในช่วงที่เหมาะสมผ่านกระบวนการทางสรีรวิทยาที่ซับซ้อนที่เรียกว่าสภาวะสมดุล ความเข้มข้นของโลหะที่จำเป็นทั้งหมดโดยไม่มีข้อยกเว้นอยู่ภายใต้การควบคุมอย่างเข้มงวดของสภาวะสมดุล

รูปที่ 1 การตอบสนองทางชีวภาพขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของโลหะ (ตำแหน่งสัมพัทธ์ของเส้นโค้งทั้งสองที่สัมพันธ์กับมาตราส่วนความเข้มข้นเป็นเงื่อนไข)

ความเป็นพิษของโลหะไอออนพิษ

สิ่งที่น่าสนใจเป็นพิเศษคือเนื้อหาขององค์ประกอบทางเคมีในร่างกายมนุษย์ อวัยวะของมนุษย์มีสมาธิในองค์ประกอบทางเคมีต่างๆ ในลักษณะที่แตกต่างกัน กล่าวคือ มาโครและองค์ประกอบขนาดเล็กมีการกระจายอย่างไม่สม่ำเสมอระหว่างอวัยวะและเนื้อเยื่อต่างๆ จุลธาตุส่วนใหญ่ (เนื้อหาในร่างกายอยู่ในช่วง 10 -3 -10 -5%) สะสมอยู่ในตับ กระดูก และเนื้อเยื่อของกล้ามเนื้อ ผ้าเหล่านี้เป็นคลังเก็บหลักสำหรับโลหะหลายชนิด

องค์ประกอบสามารถแสดงความสัมพันธ์เฉพาะสำหรับอวัยวะบางอย่างและบรรจุอยู่ในความเข้มข้นสูง เป็นที่ทราบกันดีว่าสังกะสีมีความเข้มข้นในตับอ่อน, ไอโอดีนในต่อมไทรอยด์, วานาเดียม, พร้อมด้วยอลูมิเนียมและสารหนู, สะสมในเส้นผมและเล็บ, แคดเมียม, ปรอท, โมลิบดีนัม - ในไต, ดีบุกในเนื้อเยื่อลำไส้, สตรอนเทียม - ใน ต่อมลูกหมาก เนื้อเยื่อกระดูก แมงกานีสในต่อมใต้สมอง ฯลฯ ในร่างกาย ธาตุตามรอยสามารถเป็นได้ทั้งในสถานะที่ถูกผูกไว้และอยู่ในรูปแบบของไอออนิกอิสระ พบว่าอะลูมิเนียม ทองแดง และไททาเนียมในเนื้อเยื่อสมองอยู่ในรูปของสารเชิงซ้อนที่มีโปรตีน ในขณะที่แมงกานีสอยู่ในรูปไอออนิก

ในการตอบสนองต่อการบริโภคองค์ประกอบที่มีความเข้มข้นมากเกินไปในร่างกาย สิ่งมีชีวิตสามารถจำกัดหรือขจัดพิษที่เกิดขึ้นจากสิ่งนี้ได้เนื่องจากมีกลไกการล้างพิษบางอย่าง กลไกเฉพาะของการล้างพิษที่เกี่ยวข้องกับไอออนของโลหะยังไม่เป็นที่เข้าใจในขณะนี้ โลหะหลายชนิดในร่างกายสามารถเปลี่ยนให้อยู่ในรูปแบบที่เป็นอันตรายน้อยกว่าได้ด้วยวิธีต่อไปนี้:

การก่อตัวของสารเชิงซ้อนที่ไม่ละลายน้ำในลำไส้

การขนส่งโลหะด้วยเลือดไปยังเนื้อเยื่ออื่น ๆ ซึ่งสามารถตรึง (เช่น Pb +2 ในกระดูก)

การเปลี่ยนแปลงของตับและไตให้อยู่ในรูปแบบที่เป็นพิษน้อยลง

ดังนั้น เพื่อตอบสนองต่อการกระทำของไอออนที่เป็นพิษของตะกั่ว ปรอท แคดเมียม ฯลฯ ตับและไตของมนุษย์เพิ่มการสังเคราะห์เมทัลโลไธโอนิน - โปรตีนที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำ ซึ่งประมาณ 1 ใน 3 ของกรดอะมิโนตกค้างคือซิสเทอีน . ปริมาณสูงและการจัดเรียงเฉพาะของกลุ่มซัลฟาไฮดริล SH ให้ความเป็นไปได้ในการจับกับไอออนของโลหะอย่างแรง

กลไกของความเป็นพิษของโลหะเป็นที่รู้จักกันดีโดยทั่วไป แต่กลไกเหล่านี้หาได้ยากสำหรับโลหะชนิดใดชนิดหนึ่ง หนึ่งในกลไกเหล่านี้คือความเข้มข้นระหว่างโลหะที่จำเป็นและโลหะที่เป็นพิษสำหรับการครอบครองตำแหน่งจับในโปรตีน เนื่องจากไอออนของโลหะมีความเสถียรและกระตุ้นโปรตีนจำนวนมาก ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของระบบเอนไซม์จำนวนมาก นอกจากนี้ โมเลกุลโปรตีนจำนวนมากยังมีหมู่ซัลฟาไฮดริลอิสระที่สามารถโต้ตอบกับไอออนของโลหะที่เป็นพิษ เช่น แคดเมียม ตะกั่ว และปรอท ส่งผลให้เกิดผลที่เป็นพิษ อย่างไรก็ตาม ยังไม่ได้รับการยืนยันอย่างชัดเจนว่าโมเลกุลขนาดใหญ่ที่เป็นอันตรายต่อสิ่งมีชีวิตในกรณีนี้ การปรากฏตัวของความเป็นพิษของไอออนของโลหะในอวัยวะและเนื้อเยื่อต่างๆ ไม่ได้เกี่ยวข้องกับระดับของการสะสมเสมอไป - ไม่มีการรับประกันว่าความเสียหายที่ยิ่งใหญ่ที่สุดจะเกิดขึ้นในส่วนนั้นของร่างกายที่มีความเข้มข้นของโลหะนี้สูงกว่า ดังนั้น ตะกั่ว (II) ไอออน ซึ่งมากกว่า 90% ของปริมาณทั้งหมดในร่างกายที่ถูกตรึงในกระดูก แสดงความเป็นพิษเนื่องจาก 10% กระจายในเนื้อเยื่ออื่น ๆ ของร่างกาย การตรึงตะกั่วไอออนในกระดูกถือเป็นกระบวนการล้างพิษ

ความเป็นพิษของโลหะไอออนมักไม่เกี่ยวข้องกับความต้องการต่อร่างกาย อย่างไรก็ตาม สำหรับความเป็นพิษและความจำเป็น มีคุณลักษณะทั่วไปอย่างหนึ่ง: ตามกฎแล้ว มีความสัมพันธ์ระหว่างไอออนของโลหะจากกันและกัน เช่นเดียวกับระหว่างไอออนของโลหะและอโลหะ ในการมีส่วนร่วมโดยรวมของประสิทธิภาพ ตัวอย่างเช่น ความเป็นพิษของแคดเมียมจะเด่นชัดมากขึ้นในระบบที่มีการขาดธาตุสังกะสี และความเป็นพิษของตะกั่วจะรุนแรงขึ้นจากการขาดแคลเซียม ในทำนองเดียวกัน การดูดซับธาตุเหล็กจากอาหารผักจะถูกยับยั้งโดยลิแกนด์เชิงซ้อนที่มีอยู่ในนั้น และสังกะสีไอออนที่มากเกินไปสามารถยับยั้งการดูดซับของทองแดง ฯลฯ

การกำหนดกลไกความเป็นพิษของไอออนโลหะมักจะซับซ้อนโดยการมีอยู่ของวิธีการต่างๆ ของการแทรกซึมเข้าไปในสิ่งมีชีวิต โลหะสามารถเข้าสู่อาหาร น้ำ ซึมผ่านผิวหนัง หายใจเข้า ฯลฯ. การดูดซับฝุ่นเป็นเส้นทางหลักของการซึมผ่านของมลพิษทางอุตสาหกรรม. เป็นผลมาจากการหายใจเข้าไป โลหะส่วนใหญ่จะสะสมอยู่ในปอดและแพร่กระจายไปยังอวัยวะอื่นๆ เท่านั้น แต่เส้นทางที่พบมากที่สุดสำหรับโลหะที่เป็นพิษเข้าสู่ร่างกายคือผ่านทางอาหารและน้ำ

รายการบรรณานุกรม

1. Karapetyants M.Kh. , Drakin S.I. เคมีทั่วไปและอนินทรีย์. - ม.: เคมี, 2536 .-- 590 น.

2. Akhmetov N.S. เคมีทั่วไปและอนินทรีย์. หนังสือเรียนสำหรับมหาวิทยาลัย - ม.: สูงกว่า shk., 2001 .-- 679 น.

3. Ugai Ya.A. เคมีทั่วไปและอนินทรีย์. - ม.: สูงกว่า shk., 1997 .-- 527 น.

4. Drozdov D.A. , Zlomanov V.P. , Mazo G.N. , Spiridonov F.M. เคมีอนินทรีย์. ใน 3 เล่ม. ต. เคมีขององค์ประกอบอกรรมกริยา / เอ็ด. ยูดี Tretyakov - มอสโก: เอ็ด "สถาบันการศึกษา", 2547, 368

5. Tamm IE, Tretyakov Yu.D. เคมีอนินทรีย์ ใน 3 เล่ม เล่ม 1 พื้นฐานทางกายภาพและเคมีของเคมีอนินทรีย์ หนังสือเรียนสำหรับนักศึกษามหาวิทยาลัย / อ. ยูดี เทรตยาคอฟ. - ม.: เอ็ด "สถาบันการศึกษา", 2547, 240

6. Korzhukov N.G. เคมีทั่วไปและอนินทรีย์. หนังสือเรียน. ผลประโยชน์. / เรียบเรียงโดย V.I. Delyana-M.: เอ็ด MISIS: INFRA-M, 2004, 512 วินาที

7. Ershov Yu.A. , Popkov V.A. , Berlyand A.S. , Knizhnik A.Z. เคมีทั่วไป. เคมีชีวฟิสิกส์. เคมีขององค์ประกอบทางชีวภาพ หนังสือเรียนสำหรับมหาวิทยาลัย / เอ็ด. ยูเอ เออร์โชวา. 3rd ed., - M.: Integral-Pres, 2007 .-- 728 p.

8. Glinka NL เคมีทั่วไป. กวดวิชาสำหรับมหาวิทยาลัย เอ็ด. แก้ไขครั้งที่ 30 / ศ. AI. เออร์มาโคว่า - M.: Integral-Press, 2550, - 728 น.

9. Chernykh, MM อฟชาเรนโก โลหะหนักและนิวไคลด์กัมมันตภาพรังสีใน biogeocinosis - ม.: ที่ปรึกษาเกษตร, 2547.

10. น.ว. กูซาคอฟ. เคมีสิ่งแวดล้อม - รอสตอฟ-ออน-ดอน ฟีนิกซ์ 2547

11. Baletskaya L.G. เคมีอนินทรีย์. - รอสตอฟ-ออน-ดอน, ฟีนิกซ์, 2548

12. M. Henze, P. Armoes, J. Lyakuriansen, E. Arvan. การบำบัดน้ำเสีย - ม.: มีร์, 2549.

13. Korovin N.V. เคมีทั่วไป. - ม.: สูงกว่า shk., 1998 .-- 558 น.

14. Petrova V.V. และการทบทวนคุณสมบัติขององค์ประกอบทางเคมีและสารประกอบอื่นๆ ตำราสำหรับหลักสูตร "เคมีในไมโครอิเล็กทรอนิกส์" - มอสโก: MIET Publishing House, 1993 .-- 108 p.

15. Kharin A.N. , Kataeva N.A. , Kharina L.T. วิชาเคมี. - ม.: สูงกว่า shk., 1983 .-- 511 น.

โพสต์เมื่อ Allbest.ru

เอกสารที่คล้ายกัน

ลักษณะทั่วไปของความเป็นพิษของโลหะหนักต่อสิ่งมีชีวิต บทบาททางชีวภาพและนิเวศวิทยาขององค์ประกอบ p และสารประกอบ การใช้สารประกอบของพวกเขาในการแพทย์ พิษวิทยาของไนโตรเจนออกไซด์ ไนไตรต์ และไนเตรต บทบาททางนิเวศวิทยาของสารประกอบไนโตรเจน

เพิ่มกระดาษภาคเรียนเมื่อ 09/06/2015


การนำเสนอทางเคมี ระบบสิ่งมีชีวิตเป็นองค์ประกอบทางเคมีที่พบในพวกมัน การสัมผัสใกล้ชิดกับระบบการดำรงชีวิตเช่นเดียวกับบุคคลด้วย สิ่งแวดล้อม... องค์ประกอบของร่างกายมนุษย์ ความผิดปกติของการเผาผลาญแร่ธาตุในร่างกายมนุษย์ เงื่อนไขทางพยาธิวิทยา

เพิ่มการนำเสนอเมื่อ 12/24/2008


องค์ประกอบของสภาพแวดล้อมภายในของร่างกายมนุษย์ ฤทธิ์ทางชีวภาพขององค์ประกอบแต่ละอย่าง ผลของเงินและเกลือที่มีต่อร่างกาย การรักษาพิษจากสารปรอท การเปิดเผยบทบาททางชีวภาพขององค์ประกอบทางเคมีแต่ละอย่างในการทำงานของสิ่งมีชีวิต

ทดสอบเพิ่ม 02/12/2015


คุณสมบัติทางเคมีของโลหะ การมีอยู่ของโลหะในร่างกายมนุษย์ บทบาทในร่างกายของธาตุขนาดใหญ่ (โพแทสเซียม โซเดียม แคลเซียม แมกนีเซียม) และธาตุขนาดเล็ก เนื้อหาของมาโครและไมโครอิลิเมนต์ในอาหาร ผลที่ตามมาของความไม่สมดุลขององค์ประกอบบางอย่าง

เพิ่มการนำเสนอเมื่อ 03/13/2013


การจำแนกองค์ประกอบทางเคมี การเปลี่ยนแปลงในธรรมชาติ การไหลเวียน และบทบาทในชีวมณฑล สารประกอบในบรรยากาศของไนโตรเจน ออกซิเจน ฟอสฟอรัส คาร์บอน: ความสำคัญต่อสิ่งมีชีวิต โลหะในธรรมชาติ องค์ประกอบที่เป็นพิษและปัญหาของระบบนิเวศของมนุษย์

บทคัดย่อ เพิ่มเมื่อ 12/02/2010


บทคัดย่อ เพิ่มเมื่อ 10/11/2011


คุณสมบัติทางเคมีของแมงกานีสและสารประกอบของมัน อุตสาหกรรมการผลิตแมงกานีส ประวัติการค้นพบโครเมียม ข้อมูลทั่วไป... อัตราการบริโภคแมงกานีสและโครเมียม บทบาททางชีวภาพ ผลของการขาดธาตุหรือธาตุส่วนเกินในร่างกายมนุษย์

บทคัดย่อ, เพิ่ม 01/20/2015


ลักษณะและความจำเพาะของปฏิกิริยาเคมีเชิงวิเคราะห์และเชิงคุณภาพต่อไพเพอร์และแอนไอออน คุณสมบัติของการตรวจจับและการมีอยู่ของรีเอเจนต์กลุ่ม วิธีการตรวจหาโบรไมด์ไอออน โบรเมตไอออน อาร์เซไนต์ไอออน ไนเตรตไอออน ซิเตรตไอออน เบนโซเอตไอออน

วิทยานิพนธ์, เพิ่ม 10/21/2010


คลาสหลักของสารประกอบอนินทรีย์ ความชุกขององค์ประกอบทางเคมี กฎทั่วไปของเคมีขององค์ประกอบ s ของกลุ่ม I, II และ III ของระบบธาตุ D.I. Mendeleev: คุณสมบัติทางกายภาพ เคมี วิธีการผลิต บทบาททางชีวภาพ

กวดวิชา, เพิ่ม 02/03/2011


ประวัติการค้นพบไอโอดีนโดย B. Courtois นักเคมีและนักเทคโนโลยีชาวฝรั่งเศส คำอธิบายของคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีของไอโอดีน บทบาททางชีวภาพในร่างกาย โรคที่มีไอโอดีนมากเกินไปหรือขาด วิธีการกำหนดเชิงปริมาณและการวิเคราะห์เชิงคุณภาพของไอโอดีน

ธาตุอาหารหลัก. ไมโครอิลิเมนต์ ปริมาณธาตุ Ultramicroelements % ปริมาณธาตุ % Oxygen65 - 75Calcium0.04 - 2 Carbon15 - 18Magnesium0.02 - 0.03 Hydrogen8 - 10Sodium0.02 - 0.03 Nitrogen1.5 - 3Iron0.01 - 0.015 Phosphorus0.2 - 1Zinc0.0003 Potassium0, 15 - 0.4 Copper 0.0002 กำมะถัน 0.15 - 0.2 ไอโอดีน 0.0001 คลอรีน 0.05 - 0.1 ฟลูออรีน 0.0001

การบัฟเฟอร์คือความสามารถของเซลล์ในการรักษาปฏิกิริยาอัลคาไลน์อย่างอ่อนของสภาพแวดล้อมของเนื้อหาในระดับคงที่ ความสามารถของเซลล์ในการรักษาปฏิกิริยาที่เป็นด่างเล็กน้อยของสภาพแวดล้อมของเนื้อหาในระดับคงที่ บทบาทของบัฟเฟอร์ในเซลล์เล่นโดยไอออน НРО 4 2- และ Н 2 РО 4 - ในของเหลวนอกเซลล์และในเลือด - ไอออน НСО 3 -

หน้าที่ของน้ำ ให้ turgor (ความยืดหยุ่น) ของเซลล์ ให้ turgor (ความยืดหยุ่น) ของเซลล์ มีส่วนร่วมในการควบคุมอุณหภูมิ (ปกป้องเซลล์จากการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิอย่างกะทันหันจากความร้อนสูงเกินไปและอุณหภูมิต่ำ) มีส่วนร่วมในการควบคุมอุณหภูมิ (ปกป้องเซลล์จากการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิอย่างกะทันหันจากความร้อนสูงเกินไปและอุณหภูมิต่ำ) กระจายความร้อนอย่างสม่ำเสมอทั่วทั้งกรง กระจายความร้อนอย่างสม่ำเสมอทั่วทั้งกรง ส่งเสริมการเคลื่อนที่ของสารในเซลล์ ส่งเสริมการเคลื่อนที่ของสารในเซลล์ มีส่วนร่วมในปฏิกิริยาเคมีในเซลล์ มีส่วนร่วมในปฏิกิริยาเคมีในเซลล์ ทำหน้าที่เป็นตัวทำละลาย ทำหน้าที่เป็นตัวทำละลาย

ในความสัมพันธ์กับน้ำ สารคือ: ชอบน้ำ (กรีก "ไฮดรอก" และ "ฟิลิโอ" - น้ำแห่งความรัก) - สารที่ละลายได้ในน้ำ (เกลือบางชนิด กรดอะมิโน โปรตีนบางชนิด น้ำตาล เป็นต้น) Hydrophobic (กรีก "ไฮดรอก" และ "โฟบอส" - กลัวน้ำ) - สารที่ไม่ละลายในน้ำ (ไขมันโปรตีนหลายชนิด)

ภารกิจที่ 1. โครงสร้างโมเลกุลของน้ำมีคุณสมบัติเป็นตัวทำละลายได้ดีอย่างไร? 1) การนำความร้อนที่ดี 1) การนำความร้อนที่ดี 2) ขนาดเล็ก; 2) ขนาดเล็ก; 3) พันธะไอออนิก 3) พันธะไอออนิก 4) ขั้วของโมเลกุล 4) ขั้วของโมเลกุล

ภารกิจที่ 2 น้ำมีบทบาทสำคัญในชีวิตของเซลล์เนื่องจาก 1) มีส่วนร่วมในปฏิกิริยาเคมีหลายอย่าง 1) มีส่วนร่วมในปฏิกิริยาเคมีหลายอย่าง 2) ให้ปฏิกิริยาที่เป็นกลางของสิ่งแวดล้อม 2) ให้ปฏิกิริยาที่เป็นกลางของสิ่งแวดล้อม 3) เร่งปฏิกิริยาเคมี 3) เร่งปฏิกิริยาเคมี 4) เป็นแหล่งพลังงาน 4) เป็นแหล่งพลังงาน

ภารกิจที่ 5. คุณลักษณะใดของโครงสร้างและคุณสมบัติของโมเลกุลของน้ำที่กำหนดบทบาทที่สำคัญในเซลล์ 5. ลักษณะโครงสร้างและคุณสมบัติของโมเลกุลของน้ำเป็นตัวกำหนดบทบาทที่สำคัญในเซลล์อย่างไร? 1) ความสามารถในการสร้างพันธะไฮโดรเจน 1) ความสามารถในการสร้างพันธะไฮโดรเจน 2) การมีอยู่ของการเชื่อมต่อที่อุดมด้วยพลังงาน 2) การมีอยู่ของการเชื่อมต่อที่อุดมด้วยพลังงาน 3) ขั้วของโมเลกุล 3) ขั้วของโมเลกุล 4) ความสามารถในการสร้างพันธะไอออนิก 4) ความสามารถในการสร้างพันธะไอออนิก 5) ความสามารถในการสร้างพันธะเปปไทด์ 5) ความสามารถในการสร้างพันธะเปปไทด์ 6) ความสามารถในการโต้ตอบกับไอออน 6) ความสามารถในการโต้ตอบกับไอออน

ชีววิทยา- ศาสตร์แห่งชีวิต งานที่สำคัญที่สุดของชีววิทยาคือการศึกษาความหลากหลาย โครงสร้าง ชีวิต การพัฒนาบุคคล และวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิต ความสัมพันธ์กับสิ่งแวดล้อม

สิ่งมีชีวิตมีคุณลักษณะหลายอย่างที่แตกต่างจากธรรมชาติที่ไม่มีชีวิต แยกจากกัน ความแตกต่างแต่ละอย่างค่อนข้างไม่แน่นอน ดังนั้นควรพิจารณาว่าซับซ้อน

สัญญาณที่แยกแยะสิ่งมีชีวิตกับสิ่งไม่มีชีวิต:

1. ความสามารถในการทำซ้ำและถ่ายโอนข้อมูลทางพันธุกรรมไปยังรุ่นต่อไป
2. เมแทบอลิซึมและพลังงาน
3. ความตื่นเต้นง่าย;
4. การปรับตัวให้เข้ากับสภาพความเป็นอยู่เฉพาะ
5. วัสดุก่อสร้าง - ไบโอโพลีเมอร์ (ที่สำคัญที่สุดคือโปรตีนและกรดนิวคลีอิก);
6. ความเชี่ยวชาญเฉพาะทางจากโมเลกุลสู่อวัยวะและระดับสูงขององค์กร
7. ความสูง;
8. อายุ;
9. ความตาย.

ระดับองค์กรของสิ่งมีชีวิต:

1. โมเลกุล
2. เซลล์,
3. เนื้อเยื่อ,
4. อวัยวะ
5. สิ่งมีชีวิต
6. เฉพาะประชากร
7. ชีวภาพ,
8. ชีวมณฑล

ความหลากหลายของชีวิต

เซลล์ที่ปราศจากนิวเคลียร์เป็นเซลล์แรกที่ปรากฏบนโลกของเรา นักวิทยาศาสตร์ส่วนใหญ่ยอมรับว่าสิ่งมีชีวิตนิวเคลียร์เกิดขึ้นจากการทำงานร่วมกันของอาร์คีแบคทีเรียโบราณที่มีสาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงินและแบคทีเรียที่ออกซิไดซ์

เซลล์วิทยา

เซลล์วิทยา- วิทยาศาสตร์เกี่ยวกับ กรง... ศึกษาโครงสร้างและหน้าที่ของเซลล์ในสิ่งมีชีวิตที่มีเซลล์เดียวและหลายเซลล์ เซลล์เป็นหน่วยพื้นฐานของโครงสร้าง การทำงาน การเติบโตและการพัฒนาของสิ่งมีชีวิตทั้งหมด ดังนั้น กระบวนการและรูปแบบของลักษณะเฉพาะของเซลล์วิทยาจึงสนับสนุนกระบวนการที่ศึกษาโดยวิทยาศาสตร์อื่นๆ มากมาย (กายวิภาคศาสตร์ พันธุศาสตร์ เอ็มบริโอวิทยา ชีวเคมี ฯลฯ)

องค์ประกอบทางเคมีของเซลล์

องค์ประกอบทางเคมี- อะตอมบางชนิดที่มีประจุนิวเคลียร์บวกเท่ากัน พบองค์ประกอบทางเคมีประมาณ 80 ชนิดในเซลล์ พวกเขาสามารถแบ่งออกเป็นสี่กลุ่ม:
กลุ่มที่ 1 - คาร์บอน ไฮโดรเจน ออกซิเจน ไนโตรเจน (98% ของเนื้อหาเซลล์)
กลุ่มที่ 2 - โพแทสเซียม โซเดียม แคลเซียม แมกนีเซียม กำมะถัน ฟอสฟอรัส คลอรีน เหล็ก (1.9%)
กลุ่มที่ 3 - สังกะสี ทองแดง ฟลูออรีน ไอโอดีน โคบอลต์ โมลิบดีนัม ฯลฯ (น้อยกว่า 0.01%)
กลุ่มที่ 4 - ทอง ยูเรเนียม เรเดียม ฯลฯ (น้อยกว่า 0.00001%)

องค์ประกอบของกลุ่มแรกและกลุ่มที่สองในตำราเรียนส่วนใหญ่เรียกว่า ธาตุอาหารหลัก, องค์ประกอบของกลุ่มที่สาม - microelements, องค์ประกอบของกลุ่มที่สี่ - ultramicroelements... สำหรับมาโครและองค์ประกอบขนาดเล็ก กระบวนการและหน้าที่ที่พวกเขามีส่วนร่วมได้รับการชี้แจงแล้ว สำหรับ ultramicroelements ส่วนใหญ่ ไม่มีการระบุบทบาททางชีวภาพ

องค์ประกอบทางเคมี	สารที่มีองค์ประกอบทางเคมีอยู่	กระบวนการที่เกี่ยวข้องกับองค์ประกอบทางเคมี
คาร์บอน ไฮโดรเจน ออกซิเจน ไนโตรเจน	โปรตีน กรดนิวคลีอิก ลิปิด คาร์โบไฮเดรต และสารอินทรีย์อื่นๆ	การสังเคราะห์สารอินทรีย์และฟังก์ชันที่ซับซ้อนทั้งหมดที่ดำเนินการโดยสารอินทรีย์เหล่านี้
โพแทสเซียม โซเดียม	นา + และ K +	การตรวจสอบการทำงานของเยื่อหุ้มเซลล์โดยเฉพาะ การรักษาศักย์ไฟฟ้าของเยื่อหุ้มเซลล์ การทำงานของปั๊ม Na + / Ka + การนำกระแสประสาท สมดุลประจุลบ ประจุบวก และออสโมติก
แคลเซียม	แคลิฟอร์เนีย +2	การมีส่วนร่วมในกระบวนการแข็งตัวของเลือด
	แคลเซียมฟอสเฟต แคลเซียมคาร์บอเนต	เนื้อเยื่อกระดูก เคลือบฟัน เปลือกหอย
	แคลเซียมเพกเตท	การก่อตัวของแผ่นมัธยฐานและผนังเซลล์ในพืช
แมกนีเซียม	คลอโรฟิลล์	การสังเคราะห์ด้วยแสง
กำมะถัน	โปรตีน	การก่อตัวของโครงสร้างเชิงพื้นที่ของโปรตีนเนื่องจากการก่อตัวของสะพานไดซัลไฟด์
ฟอสฟอรัส	กรดนิวคลีอิก ATP	การสังเคราะห์กรดนิวคลีอิก
คลอรีน	Cl -	รักษาศักย์ไฟฟ้าของเยื่อหุ้มเซลล์ การทำงานของปั๊ม Na + / Ka + การนำกระแสประสาท สมดุลประจุลบ ประจุบวก และออสโมติก
	HCl	การกระตุ้นเอนไซม์ย่อยอาหารในน้ำย่อย
เหล็ก	เฮโมโกลบิน	การขนส่งออกซิเจน
	ไซโตโครม	การถ่ายโอนอิเล็กตรอนระหว่างการสังเคราะห์ด้วยแสงและการหายใจ
แมงกานีส	ดีคาร์บอกซิเลส, ดีไฮโดรจีเนส	การเกิดออกซิเดชันของกรดไขมัน การมีส่วนร่วมในกระบวนการหายใจและการสังเคราะห์ด้วยแสง
ทองแดง	ฮีโมไซยานิน	การขนส่งออกซิเจนในสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังบางชนิด
	ไทโรซิเนส	การสร้างเมลานิน
โคบอลต์	วิตามินบี 12	การก่อตัวของเซลล์เม็ดเลือดแดง
สังกะสี	แอลกอฮอล์ดีไฮโดรจีเนส	การหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจนในพืช
	คาร์บอนิก แอนไฮไดเรส	การขนส่ง CO 2 ในสัตว์มีกระดูกสันหลัง
ฟลูออรีน	แคลเซียมฟลูออไรด์	เนื้อเยื่อกระดูก เคลือบฟัน
ไอโอดีน	ไทรอกซิน	ระเบียบของการเผาผลาญพื้นฐาน
โมลิบดีนัม	ไนโตรเจน	การตรึงไนโตรเจน

อะตอมขององค์ประกอบทางเคมีในสิ่งมีชีวิตก่อตัวขึ้น อนินทรีย์(น้ำ เกลือ) และ สารประกอบอินทรีย์(โปรตีน กรดนิวคลีอิก ไขมัน คาร์โบไฮเดรต) ในระดับอะตอม ไม่มีความแตกต่างระหว่างสิ่งมีชีวิตกับสสารที่ไม่มีชีวิต ความแตกต่างจะปรากฏที่ระดับที่สูงขึ้นของการจัดระเบียบสิ่งมีชีวิต

น้ำ

น้ำ- สารประกอบอนินทรีย์ที่พบมากที่สุด ปริมาณน้ำอยู่ในช่วงตั้งแต่ 10% (เคลือบฟัน) ถึง 90% ของมวลเซลล์ (ตัวอ่อนที่กำลังพัฒนา) ชีวิตเป็นไปไม่ได้หากไม่มีน้ำ ความสำคัญทางชีวภาพน้ำถูกกำหนดโดยคุณสมบัติทางเคมีและทางกายภาพของมัน

โมเลกุลของน้ำมีรูปร่างเป็นมุม: อะตอมของไฮโดรเจนที่สัมพันธ์กับออกซิเจนมีมุมเท่ากับ 104.5 ° ส่วนของโมเลกุลที่มีไฮโดรเจนอยู่นั้นมีประจุบวก ส่วนที่มีออกซิเจนอยู่นั้นมีประจุลบ ดังนั้นโมเลกุลของน้ำจึงเป็นไดโพล พันธะไฮโดรเจนเกิดขึ้นระหว่างไดโพลน้ำ คุณสมบัติทางกายภาพของน้ำ:โปร่งใสความหนาแน่นสูงสุดที่ 4 ° C ความจุความร้อนสูงไม่หดตัว น้ำบริสุทธิ์นำความร้อนและไฟฟ้าได้ไม่ดี แช่แข็งที่ 0 ° C เดือดที่ 100 ° C เป็นต้น คุณสมบัติทางเคมีของน้ำ:ตัวทำละลายที่ดี สร้างไฮเดรต เข้าสู่ปฏิกิริยาการสลายตัวของไฮโดรไลติก ทำปฏิกิริยากับออกไซด์จำนวนมาก ฯลฯ ในแง่ของความสามารถในการละลายน้ำ ได้แก่ สารที่ชอบน้ำ- ละลายน้ำได้ดี สารที่ไม่ชอบน้ำ- แทบไม่ละลายในน้ำ

ความสำคัญทางชีวภาพของน้ำ:

1. เป็นพื้นฐานของสภาพแวดล้อมภายในและภายในเซลล์
2. ช่วยให้มั่นใจถึงการบำรุงรักษาโครงสร้างเชิงพื้นที่
3. ให้การขนส่งสาร
4. ให้ความชุ่มชื้นแก่โมเลกุลขั้ว
5. ทำหน้าที่เป็นตัวกลางตัวทำละลายและการแพร่กระจาย
6. มีส่วนร่วมในปฏิกิริยาของการสังเคราะห์ด้วยแสงและการไฮโดรไลซิส
7. ช่วยให้ร่างกายเย็นลง
8. เป็นที่อยู่อาศัยของสิ่งมีชีวิตมากมาย
9. ส่งเสริมการย้ายถิ่นและการแพร่กระจายของเมล็ด ผลไม้ ระยะตัวอ่อน
10. คือสภาพแวดล้อมที่เกิดการปฏิสนธิ
11. ในพืชให้การคายน้ำและการงอกของเมล็ด
12. ช่วยกระจายความร้อนในร่างกายและอื่น ๆ อีกมากมาย ดร.

สารประกอบอนินทรีย์อื่นๆ ของเซลล์

สารประกอบอนินทรีย์อื่น ๆ ส่วนใหญ่แสดงด้วยเกลือ ซึ่งสามารถมีอยู่ในรูปแบบละลาย (แยกออกเป็นไอออนบวกและแอนไอออน) หรือของแข็ง Cations K +, Na +, Ca 2+, Mg 2+ (ดูตารางด้านบน) และแอนไอออน HPO 4 2—, Cl -, HCO 3 - ซึ่งให้คุณสมบัติบัฟเฟอร์ของเซลล์มีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับกิจกรรมที่สำคัญ ของเซลล์ บัฟเฟอร์- ความสามารถในการรักษา pH ในระดับหนึ่ง (pH คือลอการิทึมทศนิยมของค่าผกผันกับความเข้มข้นของไฮโดรเจนไอออน) ค่า pH 7.0 สอดคล้องกับสารละลายที่เป็นกลาง ต่ำกว่า 7.0 ถึงสารละลายที่เป็นกรด สูงกว่า 7.0 ถึงสารละลายอัลคาไลน์ สภาพแวดล้อมที่เป็นด่างเล็กน้อยเป็นลักษณะเฉพาะของเซลล์และเนื้อเยื่อ ระบบบัฟเฟอร์ฟอสเฟต (1) และไบคาร์บอเนต (2) มีหน้าที่ในการรักษาปฏิกิริยาอัลคาไลน์อย่างอ่อนนี้