Kjemiske elementer i menneskekroppen. Organiske og uorganiske stoffer

Som du vet kan alle stoffer deles inn i to store kategorier - mineralske og organiske. Du kan gi et stort antall eksempler på uorganiske eller mineralske stoffer: salt, brus, kalium. Men hvilke typer forbindelser faller inn i den andre kategorien? Organiske stoffer er tilstede i enhver levende organisme.

Ekorn

Det viktigste eksemplet på organiske stoffer er proteiner. De inneholder nitrogen, hydrogen og oksygen. I tillegg til disse kan noen ganger svovelatomer også finnes i noen proteiner.

Proteiner er blant de viktigste organiske forbindelsene og er de som oftest finnes i naturen. I motsetning til andre forbindelser har proteiner visse karakteristiske trekk. Hovedegenskapen deres er deres enorme molekylvekt. For eksempel er molekylvekten til et alkoholatom 46, benzen er 78, og hemoglobin er 152 000. Sammenlignet med molekylene til andre stoffer er proteiner ekte kjemper, som inneholder tusenvis av atomer. Noen ganger kaller biologer dem makromolekyler.

Proteiner er de mest komplekse av alle organiske strukturer. De tilhører klassen av polymerer. Hvis du undersøker et polymermolekyl under et mikroskop, kan du se at det er en kjede som består av enklere strukturer. De kalles monomerer og gjentas mange ganger i polymerer.

I tillegg til proteiner er det et stort antall polymerer - gummi, cellulose, så vel som vanlig stivelse. Også mange polymerer ble laget av menneskelige hender - nylon, lavsan, polyetylen.

Proteindannelse

Hvordan dannes proteiner? De er et eksempel på organiske stoffer, hvis sammensetning i levende organismer bestemmes av den genetiske koden. I deres syntese, i de aller fleste tilfeller, brukes forskjellige kombinasjoner

Dessuten kan det dannes nye aminosyrer allerede når proteinet begynner å fungere i cellen. Imidlertid inneholder den bare alfa-aminosyrer. Den primære strukturen til stoffet som beskrives bestemmes av sekvensen av aminosyrerester. Og i de fleste tilfeller, når et protein dannes, er polypeptidkjeden vridd til en spiral, hvis svinger er plassert nær hverandre. Som et resultat av dannelsen av hydrogenforbindelser har den en ganske sterk struktur.

Fett

Et annet eksempel på organiske stoffer er fett. Mennesket kjenner mange typer fett: smør, biff og fiskeolje, vegetabilske oljer. Fett dannes i store mengder i plantefrø. Hvis du legger et skrelt solsikkefrø på et papirark og trykker det ned, vil en fet flekk forbli på arket.

Karbohydrater

Karbohydrater er ikke mindre viktige i levende natur. De finnes i alle planteorganer. Karbohydratklassen inkluderer sukker, stivelse og fiber. Potetknoller og bananfrukter er rike på dem. Det er veldig enkelt å oppdage stivelse i poteter. Når det reagerer med jod, blir dette karbohydratet blått. Du kan bekrefte dette ved å droppe litt jod på en kuttet potet.

Sukker er også lett å oppdage - alle smaker søtt. Mange karbohydrater av denne klassen finnes i fruktene av druer, vannmeloner, meloner og epler. De er eksempler på organiske stoffer som også produseres under kunstige forhold. For eksempel utvinnes sukker fra sukkerrør.

Hvordan dannes karbohydrater i naturen? Det enkleste eksemplet er prosessen med fotosyntese. Karbohydrater er organiske stoffer som inneholder en kjede av flere karbonatomer. De inneholder også flere hydroksylgrupper. Under fotosyntesen dannes uorganisk sukker fra karbonmonoksid og svovel.

Cellulose

Et annet eksempel på organisk materiale er fiber. Det meste finnes i bomullsfrø, samt plantestengler og bladene deres. Fiber består av lineære polymerer, dens molekylvekt varierer fra 500 tusen til 2 millioner.

I sin rene form er det et stoff som ikke har lukt, smak eller farge. Den brukes til fremstilling av fotografisk film, cellofan og eksplosiver. Fiber tas ikke opp av menneskekroppen, men er en nødvendig del av kostholdet, da det stimulerer funksjonen til mage og tarm.

Organiske og uorganiske stoffer

Vi kan gi mange eksempler på dannelsen av organiske og andre som alltid stammer fra mineraler - ikke-levende som dannes i jordens dyp. De finnes også i forskjellige bergarter.

Under naturlige forhold dannes uorganiske stoffer under ødeleggelse av mineraler eller organiske stoffer. På den annen side dannes det hele tiden organiske stoffer fra mineraler. For eksempel absorberer planter vann med forbindelser oppløst i det, som deretter beveger seg fra en kategori til en annen. Levende organismer bruker hovedsakelig organiske stoffer til ernæring.

Årsaker til mangfold

Ofte må skoleelever eller studenter svare på spørsmålet om hva som er årsakene til mangfoldet av organiske stoffer. Hovedfaktoren er at karbonatomer er koblet til hverandre ved hjelp av to typer bindinger - enkle og multiple. De kan også danne kjeder. En annen grunn er variasjonen av forskjellige kjemiske elementer som inngår i organisk materiale. I tillegg skyldes mangfold også allotropi - fenomenet med eksistensen av det samme elementet i forskjellige forbindelser.

Hvordan dannes uorganiske stoffer? Naturlige og syntetiske organiske stoffer og deres eksempler studeres både på videregående skole og i spesialiserte høyere utdanningsinstitusjoner. Dannelsen av uorganiske stoffer er ikke en så kompleks prosess som dannelsen av proteiner eller karbohydrater. For eksempel har folk hentet ut brus fra brusinnsjøer i uminnelige tider. I 1791 foreslo kjemiker Nicolas Leblanc å syntetisere det i laboratoriet ved å bruke kritt, salt og svovelsyre. En gang i tiden var brus, som er kjent for alle i dag, et ganske dyrt produkt. For å gjennomføre eksperimentet var det nødvendig å kalsinere bordsalt sammen med syre, og deretter kalsinere det resulterende sulfatet sammen med kalkstein og trekull.

En annen er kaliumpermanganat, eller kaliumpermanganat. Dette stoffet er oppnådd industrielt. Dannelsesprosessen består av elektrolyse av en løsning av kaliumhydroksid og en mangananode. I dette tilfellet oppløses anoden gradvis for å danne en lilla løsning - dette er det velkjente kaliumpermanganatet.

1 Organiske og uorganiske stoffer

I. Uorganiske forbindelser.

1.Vann, dets egenskaper og betydning for biologiske prosesser.

Vann er et universelt løsningsmiddel. Den har høy varmekapasitet og samtidig høy varmeledningsevne for væsker. Disse egenskapene gjør vann til en ideell væske for å opprettholde kroppens termiske balanse.

På grunn av polariteten til molekylene fungerer vann som en strukturstabilisator.

Vann er en kilde til oksygen og hydrogen, det er hovedmediet der biokjemiske og kjemiske reaksjoner finner sted, det viktigste reagenset og produktet av biokjemiske reaksjoner.

Vann er preget av fullstendig gjennomsiktighet i den synlige delen av spekteret, noe som er viktig for prosessen med fotosyntese og transpirasjon.

Vann komprimeres praktisk talt ikke, noe som er veldig viktig for å gi form til organer, skape turgor og sikre en viss plassering av organer og deler av kroppen i rommet.

Takket være vann er osmotiske reaksjoner i levende celler mulig.

Vann er det viktigste transportmiddelet for stoffer i kroppen (blodsirkulasjon, stigende og synkende strømmer av løsninger i hele plantens kropp, etc.).

2. Mineraler.

Moderne metoder for kjemisk analyse har avslørt 80 elementer i det periodiske systemet i sammensetningen av levende organismer. Basert på deres kvantitative sammensetning er de delt inn i tre hovedgrupper.

Makroelementer utgjør hoveddelen av organiske og uorganiske forbindelser, deres konsentrasjon varierer fra 60% til 0,001% av kroppsvekten (oksygen, hydrogen, karbon, nitrogen, svovel, magnesium, kalium, natrium, jern, etc.).

Mikroelementer er hovedsakelig ioner av tungmetaller. Inneholdt i organismer i mengden 0,001% - 0,000001% (mangan, bor, kobber, molybden, sink, jod, brom).

Konsentrasjonen av ultramikroelementer overstiger ikke 0,000001%. Deres fysiologiske rolle i organismer er ennå ikke fullstendig klarlagt. Denne gruppen inkluderer uran, radium, gull, kvikksølv, cesium, selen og mange andre sjeldne grunnstoffer.

Hoveddelen av vevene til levende organismer som bor på jorden består av organogene elementer: oksygen, karbon, hydrogen og nitrogen, hvorfra organiske forbindelser hovedsakelig er bygget - proteiner, fett, karbohydrater.

II. Enkeltelementers rolle og funksjon.

Nitrogen i autotrofe planter er det første produktet av nitrogen- og proteinmetabolisme. Nitrogenatomer er en del av mange andre ikke-protein, men viktige forbindelser: pigmenter (klorofyll, hemoglobin), nukleinsyrer, vitaminer.

Fosfor er en del av mange vitale forbindelser. Fosfor er en del av AMP, ADP, ATP, nukleotider, fosforylerte sakkarider og noen enzymer. Mange organismer inneholder fosfor i mineralform (løselige cellesaftfosfater, benvevsfosfater).

Etter at organismene dør, mineraliseres fosforforbindelser. Takket være rotsekresjoner og aktiviteten til jordbakterier løses fosfater opp, noe som gjør det mulig for fosfor å bli absorbert av plante- og deretter dyreorganismer.

Svovel er involvert i konstruksjonen av svovelholdige aminosyrer (cystin, cystein), og er en del av vitamin B1 og noen enzymer. Svovel og dets forbindelser er spesielt viktige for kjemosyntetiske bakterier. Svovelforbindelser dannes i leveren som produkter av desinfeksjon av giftige stoffer.

Kalium finnes i cellene bare i form av ioner. Takket være kalium har cytoplasmaet visse kolloidale egenskaper; kalium aktiverer enzymer av proteinsyntese, bestemmer den normale rytmen av hjerteaktivitet, deltar i genereringen av bioelektriske potensialer og i prosessene med fotosyntese.

Natrium (inneholdt i ionisk form) utgjør en betydelig del av mineralene i blodet og spiller derfor en viktig rolle i å regulere kroppens vannmetabolisme. Natriumioner bidrar til polariseringen av cellemembranen; den normale rytmen av hjerteaktivitet avhenger av tilstedeværelsen i næringsmediet av den nødvendige mengden natrium-, kalium- og kalsiumsalter.

Kalsium i sin ioniske tilstand er en antagonist av kalium. Det er en del av membranstrukturer og limer sammen planteceller i form av salter av pektinstoffer. I planteceller finnes det ofte i form av enkle, nåleformede eller smeltede krystaller av kalsiumoksalat.

Magnesium finnes i cellene i et visst forhold til kalsium. Det er en del av klorofyllmolekylet, aktiverer energimetabolisme og DNA-syntese.

Jern er en integrert del av hemoglobinmolekylet. Det er involvert i biosyntesen av klorofyll, så når det er mangel på jern i jorda, utvikler planter klorose. Hovedrollen til jern er deltakelse i prosessene med respirasjon og fotosyntese ved å overføre elektroner som en del av oksidative enzymer - katalase, ferredoksin. En viss tilførsel av jern i kroppen til dyr og mennesker er lagret i det jernholdige proteinet ferritin, som finnes i lever og milt.

Kobber finnes i dyr og planter, hvor det spiller en viktig rolle. Kobber er en del av noen enzymer (oksidaser). Betydningen av kobber for prosessene med hematopoiesis, syntesen av hemoglobin og cytokromer er etablert.

Hver dag kommer 2 mg kobber inn i menneskekroppen med mat. I planter er kobber en del av mange enzymer som deltar i mørkereaksjonene ved fotosyntese og andre biosynteser. Dyr med kobbermangel opplever anemi, tap av appetitt og hjertesykdom.

Mangan er et sporstoff, og utilstrekkelige mengder som forårsaker klorose i planter. Mangan spiller også en stor rolle i prosessene med nitratreduksjon i planter.

Sink er en del av noen enzymer som aktiverer nedbrytningen av karbonsyre.

Bor påvirker vekstprosesser, spesielt av planteorganismer. I mangel av dette mikroelementet i jorda dør ledende vev, blomster og eggstokker av i planter.

Nylig har mikroelementer blitt mye brukt i planteproduksjon (frøbehandling før såing) og i husdyrhold (mikroelementfôrtilsetninger).

Andre uorganiske komponenter i cellen finnes oftest i form av salter, dissosiert i løsning til ioner, eller i uoppløst tilstand (fosforsalter av beinvev, kalk- eller silisiumskall av svamper, koraller, kiselalger, etc.).

III. Organiske forbindelser.

Karbohydrater (sakkarider). Molekylene til disse stoffene er bygget av bare tre elementer - karbon, oksygen og hydrogen. Karbon er hovedkilden til energi for levende organismer. I tillegg gir de organismer forbindelser som senere brukes til syntese av andre forbindelser.

De mest kjente og utbredte karbohydratene er mono- og disakkarider oppløst i vann. De krystalliserer og smaker søtt.

Monosakkarider (monoser) er forbindelser som ikke kan hydrolyseres. Sakkarider kan polymerisere for å danne forbindelser med høyere molekylvekt - di-, tri- og polysakkarider.

Oligosakkarider. Molekylene til disse forbindelsene er bygget fra 2 til 4 molekyler monosakkarider. Disse forbindelsene kan også krystallisere, er lett løselige i vann, smaker søtt og har konstant molekylvekt. Eksempler på oligosakkarider inkluderer disakkaridene sukrose, maltose, laktose, stachyose tetrasakkarid, etc.

Polysakkarider (polyoser) er vannuløselige forbindelser (danner en kolloidal løsning) som ikke har en søt smak.. I likhet med den forrige gruppen av karbohydrater kan de hydrolyseres (arabaner, xylaner, stivelse, glykogen). Hovedfunksjonen til disse forbindelsene er å binde, lime sammen bindevevsceller, beskytte celler mot ugunstige faktorer.

Lipider er en gruppe forbindelser som finnes i alle levende celler; de er uløselige i vann. De strukturelle enhetene til lipidmolekyler kan enten være enkle hydrokarbonkjeder eller rester av komplekse sykliske molekyler.

Avhengig av deres kjemiske natur, er lipider delt inn i fett og lipoider.

Fett (triglyserider, nøytralt fett) er hovedgruppen av lipider. De er estere av den treverdige alkoholen glyserol og fettsyrer eller en blanding av frie fettsyrer og triglyserider.

Frie fettsyrer finnes også i levende celler: palmitinsyre, stearinsyre, ricinsyre.

Lipoider er fettlignende stoffer. De er av stor betydning fordi de på grunn av deres struktur danner klart orienterte molekylære lag, og det ordnede arrangementet av hydrofile og hydrofobe ender av molekyler er av primær betydning for dannelsen av membranstrukturer med selektiv permeabilitet.

Enzymer. Dette er biologiske katalysatorer av proteinkarakter som kan akselerere biokjemiske reaksjoner. Enzymer blir ikke ødelagt under biokjemiske transformasjoner, så relativt små mengder av dem katalyserer reaksjoner av store mengder stoff. En karakteristisk forskjell mellom enzymer og kjemiske katalysatorer er deres evne til å akselerere reaksjoner under normale forhold.

I henhold til deres kjemiske natur er enzymer delt inn i to grupper - en-komponent (består bare av protein, deres aktivitet bestemmes av det aktive senteret - en spesifikk gruppe aminosyrer i et proteinmolekyl (pepsin, trypsin)) og to- komponent (bestående av protein (apoenzym - proteinbærer) og en proteinkomponent (koenzym), og den kjemiske naturen til koenzymer kan være forskjellig, siden de kan bestå av organiske (mange vitaminer, NAD, NADP) eller uorganiske (metallatomer: jern , magnesium, sink)).

Enzymes funksjon er å redusere aktiveringsenergien, d.v.s. ved å redusere nivået av energi som kreves for å lage et molekyls reaktivitet.

Moderne klassifisering av enzymer er basert på hvilke typer kjemiske reaksjoner de katalyserer. Hydrolasenzymer akselererer reaksjonen med å bryte ned komplekse forbindelser til monomerer (amylase (hydrolyserer stivelse), cellulase (spalter cellulose til monosakkarider), protease (hydrolyserer proteiner til aminosyrer)).

Oksidoreduktase-enzymer katalyserer redoksreaksjoner.

Transferaser overfører aldehyd-, keton- og nitrogengrupper fra ett molekyl til et annet.

Lyaser spalter individuelle radikaler for å danne dobbeltbindinger eller katalysere tilsetningen av grupper til dobbeltbindinger.

Isomeraser utfører isomerisering.

Ligaser katalyserer reaksjoner mellom to molekyler ved å bruke energien til ATP eller annet triofosfat.

Pigmenter er naturlig fargede forbindelser med høy molekylvekt. Av de flere hundre forbindelsene av denne typen er metalloporfyrin og flavinpigmenter de viktigste.

Metalloporfyrin, som inneholder et magnesiumatom, danner bunnen av molekylet av grønne plantepigmenter - klorofyller. Hvis det er et jernatom i stedet for magnesium, kalles et slikt metalloporfyrin hem.

Hemoglobinet til røde blodlegemer hos mennesker, alle andre virveldyr og noen virvelløse dyr inneholder jernoksid, som gir blodet dens røde farge. Hemerytrin gir blodet en rosa farge (noen polychaete ormer). Klorocruorin farger blod og vevsvæske grønt.

De vanligste luftveispigmentene i blodet er hemoglobin og hemocyan (respirasjonspigmentet til høyere krepsdyr, edderkoppdyr og noen blekksprutbløtdyr).

Kromoproteiner inkluderer også cytokromer, katalase, peroksidase, myoglobin (finnes i muskler og skaper en tilførsel av oksygen, som gjør at sjøpattedyr kan holde seg under vann i lang tid).

Kjemisk sammensetning av cellen

Mineralsalter

vann.
godt løsemiddel

Hydrofil(fra gresk hydro- vann og filleo

Hydrofobisk(fra gresk hydro- vann og Phobos

elastisitet

Vann. Vann- universalt løsemiddel hydrofil. 2- hydrofobisk. .3- Varmekapasitet. 4- Vann er karakterisert 5- 6- Vann gir bevegelse av stoffer 7- Hos planter bestemmer vann turgor støttefunksjoner, 8- Vann er en integrert del smørevæsker slim

Mineralsalter. handlingspotensial ,

Fysisk-kjemiske egenskaper til vann som hovedmediet i menneskekroppen.

Av de uorganiske stoffene som utgjør cellen, er det viktigste vann. Mengden varierer fra 60 til 95% av den totale cellemassen. Vann spiller en viktig rolle i livet til celler og levende organismer generelt. I tillegg til at det er en del av deres sammensetning, er det for mange organismer også et habitat. Vannets rolle i en celle bestemmes av dets unike kjemiske og fysiske egenskaper, hovedsakelig assosiert med den lille størrelsen på molekylene, polariteten til molekylene og deres evne til å danne hydrogenbindinger med hverandre.

Lipider. Funksjoner av lipider i menneskekroppen.

Lipider er en stor gruppe stoffer av biologisk opprinnelse, svært løselig i organiske løsemidler som metanol, aceton, kloroform og benzen. Samtidig er disse stoffene uløselige eller svakt løselige i vann. Dårlig løselighet er assosiert med utilstrekkelig innhold av atomer med et polariserbart elektronskall, slik som O, N, S eller P, i lipidmolekyler.

Systemet for humoral regulering av fysiologiske funksjoner. Prinsipper for hum..

Humoral fysiologisk regulering bruker kroppsvæsker (blod, lymfe, cerebrospinalvæske etc.) for å overføre informasjon Signaler overføres gjennom kjemikalier: hormoner, mediatorer, biologisk aktive stoffer (BAS), elektrolytter, etc.

Funksjoner ved humoral regulering: har ikke en nøyaktig adressat - med strømmen av biologiske væsker kan stoffer leveres til alle celler i kroppen; hastigheten på informasjonslevering er lav - bestemt av strømningshastigheten til biologiske væsker - 0,5-5 m/s; handlingens varighet.

Overføringen av humoral regulering utføres av blodstrømmen, lymfe, ved diffusjon, nerveregulering utføres av nervefibre. Det humorale signalet beveger seg langsommere (med blodstrømmen gjennom kapillæren med en hastighet på 0,05 mm/s) enn nervesignalet (nerveoverføringshastigheten er 130 m/s). Et humoristisk signal har ikke en så presis adressat (det fungerer etter prinsippet om "alle, alle, alle") som et nervøst signal (for eksempel overføres en nerveimpuls av de sammentrekkende musklene til en finger). Men denne forskjellen er ikke signifikant, siden celler har ulik følsomhet for kjemikalier. Derfor virker kjemikalier på strengt definerte celler, det vil si på de som er i stand til å oppfatte denne informasjonen. Celler som har så høy følsomhet for enhver humoral faktor kalles målceller.
Blant humorale faktorer, stoffer med en smal
virkningsspektrum, det vil si rettet virkning på et begrenset antall målceller (for eksempel oksytocin), og bredere (for eksempel adrenalin), som det er et betydelig antall målceller for.
Humoral regulering brukes for å sikre reaksjoner som ikke krever høy hastighet og nøyaktighet i utførelse.
Humoral regulering, som nerveregulering, utføres alltid
en lukket reguleringssløyfe der alle elementer er sammenkoblet av kanaler.
Når det gjelder overvåkingselementet til enhetskretsen (SP), er det fraværende som en uavhengig struktur i den humorale reguleringskretsen. Funksjonen til denne koblingen utføres vanligvis av det endokrine systemet.
celle.
Humoriske stoffer som kommer inn i blodet eller lymfen diffunderer inn i den intercellulære væsken og blir raskt ødelagt. I denne forbindelse kan effekten deres bare strekke seg til nærliggende organceller, det vil si at deres innflytelse er lokal i naturen. I motsetning til lokale effekter, strekker fjerneffekter av humorale stoffer seg til målceller på avstand.

HYPOTHALAMUS HORMONER

hormoneffekt

Kortikoliberin - Stimulerer dannelsen av kortikotropin og lipotropin

Gonadotropin-frigjørende hormon - Stimulerer dannelsen av lutropin og follitropin

Prolaktoliberin - Fremmer frigjøring av prolaktin

Prolaktostatin - Hemmer frigjøringen av prolaktin

Somatoliberin Stimulerer utskillelsen av veksthormon

Somatostatin - Hemmer utskillelsen av veksthormon og tyrotropin

Thyroliberin - Stimulerer utskillelsen av tyrotropin og prolaktin

Melanoliberin - Stimulerer utskillelsen av melanocyttstimulerende hormon

Melanostatin - Hemmer utskillelsen av melanocyttstimulerende hormon

ADENOGYPOFYSISKE HORMONER

STH (somatotropin, veksthormon) - Stimulerer kroppsvekst, proteinsyntese i celler, glukosedannelse og lipidnedbrytning

Prolaktin - Regulerer laktasjon hos pattedyr, instinktet for å amme avkom, differensiering av ulike vev

TSH (tyrotropin) - Regulerer biosyntesen og utskillelsen av skjoldbruskkjertelhormoner

Kortikotropin - Regulerer utskillelsen av hormoner fra binyrebarken

FSH (follitropin) og LH (luteiniserende hormon) - LH regulerer syntesen av kvinnelige og mannlige kjønnshormoner, stimulerer vekst og modning av follikler, eggløsning, dannelse og funksjon av corpus luteum i eggstokkene FSH har en sensibiliserende effekt på folliklene og Leydig-celler til virkningen av LH, stimulerer spermatogenese

skjoldbruskkjertelhormoner Frigjøringen av skjoldbruskkjertelhormoner kontrolleres av to "overordnede" endokrine kjertler. Området i hjernen som forbinder nervesystemet og det endokrine systemet kalles hypothalamus. Hypothalamus mottar informasjon om nivået av skjoldbruskkjertelhormoner og skiller ut stoffer som påvirker hypofysen. Hypofysen også plassert i hjernen i området for en spesiell depresjon - sella turcica. Det skiller ut flere dusin hormoner som er komplekse i struktur og virkning, men bare ett av dem virker på skjoldbruskkjertelen - skjoldbruskkjertelstimulerende hormon eller TSH. Nivået av skjoldbruskkjertelhormoner i blodet og signaler fra hypothalamus stimulerer eller hemmer frigjøringen av TSH. For eksempel, hvis mengden tyroksin i blodet er liten, vil både hypofysen og hypothalamus vite om det. Hypofysen vil umiddelbart frigjøre TSH, som aktiverer frigjøringen av hormoner fra skjoldbruskkjertelen.

Humoral regulering er koordineringen av menneskekroppens fysiologiske funksjoner gjennom blod, lymfe og vevsvæske. Humoral regulering utføres av biologisk aktive stoffer - hormoner som regulerer kroppsfunksjoner på subcellulært, cellulært, vevs-, organ- og systemnivå og mediatorer som overfører nerveimpulser. Hormoner produseres av de endokrine kjertlene (endokrine), så vel som av de ytre sekresjonskjertlene (vev - veggene i magen, tarmen og andre). Hormoner påvirker metabolismen og aktiviteten til ulike organer, og kommer inn i dem gjennom blodet. Hormoner har følgende egenskaper: Høy biologisk aktivitet; Spesifisitet – effekter på visse organer, vev, celler; De blir raskt ødelagt i vev; Molekylene er små i størrelse og trenger lett gjennom kapillærveggene inn i vev.

Binyrene - paret endokrine kjertler hos virveldyr dyr og person. Zona glomerulosa produserer hormoner som kalles mineralkortikoider. Disse inkluderer :Aldosteron (grunnleggende mineralokortikosteroidhormon binyrebarken) Kortikosteron (ubetydelig og relativt inaktiv glukokortikoidhormon). Mineralkortikoider øker reabsorpsjon Na + og K + utskillelse i nyrene. I strålesonen dannes det glukokortikoider, som inkluderer: Kortisol. Glukokortikoider har en viktig effekt på nesten alle metabolske prosesser. De stimulerer til utdanning glukose fra fett Og aminosyrer(glukoneogenese), undertrykke inflammatorisk, immun Og allergisk reaksjoner, redusere spredning bindevev og øker også følsomheten sanseorganer Og nervesystemets eksitabilitet. Produsert i maskesonen kjønnshormoner (androgener, som er forløperstoffer østrogen). Disse kjønnshormonene spiller en litt annen rolle enn hormonene som skilles ut gonader. Adrenal medulla celler produserer katekolaminer - adrenalin Og noradrenalin . Disse hormonene øker blodtrykket, øker hjertefunksjonen, utvider bronkiene og øker blodsukkernivået. Når de er i ro, frigjør de konstant små mengder katekolaminer. Under påvirkning av en stressende situasjon øker utskillelsen av adrenalin og noradrenalin av cellene i binyremargen kraftig.

Hvilemembranpotensialet er en mangel på positive elektriske ladninger inne i cellen, som følge av lekkasje av positive kaliumioner fra den og den elektrogene virkningen av natrium-kalium-pumpen.

Aksjonspotensial (AP). Alle stimuli som virker på cellen forårsaker primært en reduksjon i PP; når den når en kritisk verdi (terskel), oppstår en aktiv forplantningsrespons - PD. AP-amplitude omtrentlig = 110-120 mv. Et karakteristisk trekk ved AP, som skiller det fra andre former for cellerespons på stimulering, er at det adlyder «alt eller ingenting»-regelen, dvs. det oppstår bare når stimulansen når en viss terskelverdi, og en ytterligere økning i intensiteten til stimulansen påvirker ikke lenger amplituden, heller ikke på AP-varigheten. Aksjonspotensialet er en av de viktigste komponentene i eksitasjonsprosessen. I nervefibre sikrer det ledning av eksitasjon fra sensoriske avslutninger ( reseptorer) til nervecellens kropp og fra den til de synaptiske endene lokalisert på ulike nerve-, muskel- eller kjertelceller. Ledningen av PD langs nerve- og muskelfibre utføres av den såkalte. lokale strømmer, eller virkningsstrømmer som oppstår mellom de eksiterte (depolariserte) og de hvilende delene av membranen ved siden av den.

Postsynaptiske potensialer (PSPs) oppstår i områder av membranen til nerve- eller muskelceller direkte ved siden av synaptiske terminaler. De har en amplitude i størrelsesorden flere mv og varighet 10-15 msek. PSP-er er delt inn i eksitatorisk (EPSP) og hemmende (IPSP).

Generatorpotensialer oppstår i membranen til sensitive nerveender - reseptorer. Deres amplitude er i størrelsesorden flere mv og avhenger av styrken til stimulering som påføres reseptoren. Den ioniske mekanismen til generatorpotensialer er ennå ikke tilstrekkelig studert.

Handlingspotensial

Et aksjonspotensiale er en rask endring i membranpotensialet som oppstår når nerve-, muskel- og noen kjertelceller er opphisset. Dens forekomst er basert på endringer i den ioniske permeabiliteten til membranen. I utviklingen av et aksjonspotensial skilles det mellom fire påfølgende perioder: lokal respons, depolarisering, repolarisering og sporpotensialer.

Irritabilitet er en levende organismes evne til å reagere på ytre påvirkninger ved å endre dens fysisk-kjemiske og fysiologiske egenskaper. Irritabilitet manifesterer seg i endringer i gjeldende verdier av fysiologiske parametere som overskrider deres skift i hvile. Irritabilitet er en universell manifestasjon av den vitale aktiviteten til alle biosystemer. Disse miljøendringene som forårsaker en organismes respons kan inkludere et bredt repertoar av reaksjoner, alt fra diffuse protoplasmatiske reaksjoner i protozoer til komplekse, høyt spesialiserte reaksjoner hos mennesker. I menneskekroppen er irritabilitet ofte forbundet med egenskapen til nerve-, muskel- og kjertelvev til å reagere i form av å produsere en nerveimpuls, muskelsammentrekning eller utskillelse av stoffer (spytt, hormoner, etc.). Hos levende organismer som mangler nervesystem kan irritabilitet vise seg i bevegelser. Dermed etterlater amøber og andre protozoer ugunstige løsninger med høye saltkonsentrasjoner. Og planter endrer plasseringen av skuddene for å maksimere lysabsorpsjonen (strekk mot lyset). Irritabilitet er en grunnleggende egenskap ved levende systemer: dens tilstedeværelse er et klassisk kriterium for å skille levende ting fra ikke-levende ting. Minimumsstørrelsen på stimulansen som er tilstrekkelig for manifestasjon av irritabilitet kalles persepsjonsterskelen. Fenomenene irritabilitet hos planter og dyr har mye til felles, selv om deres manifestasjoner i planter skiller seg kraftig fra de vanlige formene for motorisk og nervøs aktivitet hos dyr

Lover om irritasjon av eksitable vev: 1) maktloven- eksitabilitet er omvendt proporsjonal med terskelkraften: jo større terskelkraft, jo mindre eksitabilitet. Men for at eksitasjon skal oppstå, er ikke stimuleringskraften alene nok. Det er nødvendig at denne irritasjonen varer i noen tid; 2) tidens lov virkningen av stimulansen. Når den samme kraften påføres forskjellige vev, vil det være nødvendig med forskjellige varigheter av irritasjon, noe som avhenger av et gitt vevs evne til å manifestere sin spesifikke aktivitet, det vil si eksitabilitet: minst tid vil kreves for vev med høy eksitabilitet og den lengste tiden for vev med lav eksitabilitet. Dermed er eksitabilitet omvendt proporsjonal med stimulansens varighet: jo kortere stimulansen er, desto større eksitabilitet. Eksitabiliteten til vev bestemmes ikke bare av styrken og varigheten av irritasjonen, men også av hastigheten (hastigheten) av økningen i styrken av irritasjonen, som bestemmes av den tredje loven - loven om økningen i styrken av irritasjon(forholdet mellom styrken til stimulansen og tidspunktet for dens virkning): jo større økningshastigheten i stimuleringsstyrken, desto mindre eksitabilitet. Hvert vev har sin egen terskelhastighet for økning i styrken av irritasjon.

Evnen til et vev til å endre sin spesifikke aktivitet som svar på irritasjon (eksitabilitet) er omvendt avhengig av størrelsen på terskelkraften, varigheten av stimulansen og hastigheten (hastigheten) for økningen i styrken til irritasjonen.

Det kritiske nivået av depolarisering er verdien av membranpotensialet, når det nås som et aksjonspotensial oppstår. Det kritiske nivået av depolarisering (CLD) er nivået av elektrisk potensial til membranen til en eksiterbar celle hvorfra det lokale potensialet blir til et aksjonspotensial.

En lokal respons oppstår på subterskelstimuli; sprer seg over 1-2 mm med demping; øker med økende stimulusstyrke, dvs. adlyder loven om "kraft"; oppsummerer - øker med gjentatt hyppig subterskelstimulering 10 - 40 mV øker.

Den kjemiske mekanismen for synaptisk overføring, sammenlignet med den elektriske, gir mer effektivt synapsens grunnleggende funksjoner: 1) enveis signaloverføring; 2) signalforsterkning; 3) konvergens av mange signaler på en postsynaptisk celle, plastisitet av signaloverføring.

Kjemiske synapser overfører to typer signaler - eksitatoriske og hemmende. I eksitatoriske synapser forårsaker nevrotransmitteren frigjort fra de presynaptiske nerveendene et eksitatorisk postsynaptisk potensial i den postsynaptiske membranen - lokal depolarisering, og i inhiberende synapser - et hemmende postsynaptisk potensial, som regel hyperpolarisering. Nedgangen i membranmotstanden som oppstår under et hemmende postsynaptisk potensial, kortslutter den eksitatoriske postsynaptiske strømmen, og svekker eller blokkerer derved overføringen av eksitasjon.

Kjemisk sammensetning av cellen

Organismer er bygd opp av celler. Celler fra forskjellige organismer har lignende kjemiske sammensetninger. Rundt 90 grunnstoffer finnes i cellene til levende organismer, og rundt 25 av dem finnes i nesten alle celler. Basert på innholdet i cellen er kjemiske elementer delt inn i tre store grupper: makroelementer (99%), mikroelementer (1%), ultramikroelementer (mindre enn 0,001%).

Makroelementer inkluderer oksygen, karbon, hydrogen, fosfor, kalium, svovel, klor, kalsium, magnesium, natrium, jern. Mikroelementer inkluderer mangan, kobber, sink, jod, fluor. Ultramikroelementer inkluderer sølv, gull, brom, selen.

En mangel på ethvert element kan føre til sykdom og til og med død av kroppen, siden hvert element spiller en spesifikk rolle. Makroelementer av den første gruppen danner grunnlaget for biopolymerer - proteiner, karbohydrater, nukleinsyrer, så vel som lipider, uten hvilke liv er umulig. Svovel er en del av noen proteiner, fosfor er en del av nukleinsyrer, jern er en del av hemoglobin, og magnesium er en del av klorofyll. Kalsium spiller en viktig rolle i metabolismen.Noen av de kjemiske elementene i cellen er en del av uorganiske stoffer - mineralsalter og vann.

Mineralsalter finnes i cellen, som regel, i form av kationer (K +, Na +, Ca 2+, Mg 2+) og anioner (HPO 2-/4, H 2 PO -/4, CI -, HCO 3), hvor forholdet bestemmer surheten i miljøet, som er viktig for cellenes liv.

Av de uorganiske stoffene i levende natur, spiller en stor rolle vann.
Det utgjør en betydelig masse av de fleste celler. Mye vann er inneholdt i cellene i hjernen og menneskelige embryoer: mer enn 80 % vann; i fettvevsceller - kun 40,% Ved høy alder synker vanninnholdet i cellene. En person som har mistet 20 % av vannet dør.Vanns unike egenskaper bestemmer dets rolle i kroppen. Det er involvert i termoregulering, som skyldes den høye varmekapasiteten til vann - forbruket av en stor mengde energi ved oppvarming. Vann - godt løsemiddel. På grunn av deres polaritet interagerer molekylene med positivt og negativt ladede ioner, og fremmer derved oppløsningen av stoffet. I forhold til vann er alle cellestoffer delt inn i hydrofile og hydrofobe.

Hydrofil(fra gresk hydro- vann og filleo- kjærlighet) kalles stoffer som løses opp i vann. Disse inkluderer ioniske forbindelser (for eksempel salter) og noen ikke-ioniske forbindelser (for eksempel sukker).

Hydrofobisk(fra gresk hydro- vann og Phobos- frykt) er stoffer som er uløselige i vann. Disse inkluderer for eksempel lipider.

Vann spiller en viktig rolle i de kjemiske reaksjonene som skjer i cellen i vandige løsninger. Det løser opp metabolske produkter som kroppen ikke trenger og fremmer dermed deres fjerning fra kroppen. Det høye vanninnholdet i cellen gir det elastisitet. Vann letter bevegelsen av ulike stoffer i en celle eller fra celle til celle.

Uorganiske forbindelser i menneskekroppen.

Vann. Av de uorganiske stoffene som utgjør cellen, er det viktigste vann. Mengden varierer fra 60 til 95% av den totale cellemassen. Vann spiller en viktig rolle i livet til celler og levende organismer generelt. I tillegg til at det er en del av deres sammensetning, er det for mange organismer også et habitat. Vannets rolle i en celle bestemmes av dets unike kjemiske og fysiske egenskaper, hovedsakelig assosiert med den lille størrelsen på molekylene, polariteten til molekylene og deres evne til å danne hydrogenbindinger med hverandre. Vann som en komponent i biologiske systemer utfører følgende viktige funksjoner: 1- Vann- universalt løsemiddel for polare stoffer, som salter, sukker, alkoholer, syrer osv. Stoffer som er svært løselige i vann kalles hydrofil. 2- Vann løser ikke opp ikke-polare stoffer og blander seg ikke med dem, siden det ikke kan danne hydrogenbindinger med dem. Stoffer som er uløselige i vann kalles hydrofobisk. Hydrofobe molekyler eller deler av dem frastøtes av vann, og i dets nærvær tiltrekkes de av hverandre. Slike interaksjoner spiller en viktig rolle for å sikre stabiliteten til membraner, så vel som mange proteinmolekyler, nukleinsyrer og en rekke subcellulære strukturer. .3- Vann har en høy spesifikk Varmekapasitet. 4- Vann er karakterisert høy fordampningsvarme, dvs. e. molekylers evne til å frakte bort en betydelig mengde varme samtidig som den avkjøler kroppen. 5- Det er utelukkende karakteristisk for vann høy overflatespenning. 6- Vann gir bevegelse av stoffer i celle og kropp, absorpsjon av stoffer og utskillelse av metabolske produkter. 7- Hos planter bestemmer vann turgor celler, og i noen dyr utfører støttefunksjoner, være et hydrostatisk skjelett (runde og annelids, pigghuder). 8- Vann er en integrert del smørevæsker(synovial - i leddene til virveldyr, pleura - i pleurahulen, perikardial - i perikardsækken) og slim(lette bevegelsen av stoffer gjennom tarmene, skape et fuktig miljø på slimhinnene i luftveiene). Det er en del av spytt, galle, tårer, sæd, etc.

Mineralsalter. Moderne metoder for kjemisk analyse har avslørt 80 elementer i det periodiske systemet i sammensetningen av levende organismer. Basert på deres kvantitative sammensetning er de delt inn i tre hovedgrupper. Makroelementer utgjør hoveddelen av organiske og uorganiske forbindelser, deres konsentrasjon varierer fra 60% til 0,001% av kroppsvekten (oksygen, hydrogen, karbon, nitrogen, svovel, magnesium, kalium, natrium, jern, etc.). Mikroelementer er hovedsakelig ioner av tungmetaller. Inneholdt i organismer i mengden 0,001% - 0,000001% (mangan, bor, kobber, molybden, sink, jod, brom). Konsentrasjonen av ultramikroelementer overstiger ikke 0,000001%. Deres fysiologiske rolle i organismer er ennå ikke fullstendig klarlagt. Denne gruppen inkluderer uran, radium, gull, kvikksølv, cesium, selen og mange andre sjeldne grunnstoffer. Ikke bare innholdet, men også forholdet mellom ioner i cellen er betydelig. Forskjellen mellom mengdene av kationer og anioner på overflaten og inne i cellen sikrer forekomsten handlingspotensial , hva som ligger til grunn for forekomsten av nervøs og muskeleksitasjon.

Litt kjemi

Av de 92 kjemiske grunnstoffene som for tiden er kjent for vitenskapen, finnes 81 grunnstoffer i menneskekroppen. Blant dem er 4 viktigste: C (karbon), H (hydrogen), O (oksygen), N (nitrogen), samt 8 makro- og 69 mikroelementer.

Makronæringsstoffer

Makronæringsstoffer- dette er stoffer hvis innhold overstiger 0,005 % av kroppsvekten. Dette Ca (kalsium), Cl (klor), F (fluor). K (kalium), Mg (magnesium), Na (natrium), P (fosfor) og S (svovel). De er en del av hovedvevet - bein, blod, muskler. Sammen utgjør hoved- og makroelementer 99% av en persons kroppsvekt.

Mikroelementer

Mikroelementer- dette er stoffer hvis innhold ikke overstiger 0,005 % for hvert enkelt element, og deres konsentrasjon i vev ikke overstiger 0,000001 %. Mikroelementer er også svært viktige for et normalt liv.

En spesiell undergruppe av mikroelementer er ultramikroelementer, som finnes i kroppen i ekstremt små mengder, er gull, uran, kvikksølv, etc.

70-80% av menneskekroppen består av vann, resten består av organiske og mineralske stoffer.

Organisk materiale

Organisk materiale kan dannes (eller syntetiseres kunstig) fra mineraler. Hovedkomponenten i alle organiske stoffer er karbon(studiet av strukturen, kjemiske egenskaper, produksjonsmetoder og praktisk bruk av ulike karbonforbindelser er gjenstand for organisk kjemi). Karbon er det eneste kjemiske elementet som er i stand til å danne et stort antall forskjellige forbindelser (antallet av disse forbindelsene overstiger 10 millioner!). Det finnes i proteiner, fett og karbohydrater, som bestemmer næringsverdien til maten vår; er en del av alle animalske organismer og planter.

I tillegg til karbon inneholder ofte organiske forbindelser oksygen, nitrogen, Noen ganger - fosfor, svovel og andre grunnstoffer, men mange av disse forbindelsene har uorganiske egenskaper. Det er ingen skarp linje mellom organiske og uorganiske stoffer. Hoved tegn på organiske forbindelser hydrokarboner har forskjellige karbon-hydrogen forbindelser og deres derivater. Molekyler av organiske stoffer inneholder hydrokarbonfragmenter.

En spesiell vitenskap omhandler studiet av ulike typer organiske forbindelser som finnes i levende organismer, deres struktur og egenskaper - biokjemi.

Avhengig av deres struktur er organiske forbindelser delt inn i enkle - aminosyrer, sukker og fettsyrer, mer komplekse - pigmenter, samt vitaminer og koenzymer (ikke-proteinkomponenter av enzymer), og de mest komplekse - ekorn Og nukleinsyrer.

Egenskapene til organiske stoffer bestemmes ikke bare av strukturen til molekylene deres, men også av antallet og arten av deres interaksjoner med nabomolekyler, så vel som deres gjensidige romlige arrangement. Disse faktorene er tydeligst manifestert i forskjellene i egenskapene til stoffer lokalisert i forskjellige aggregeringstilstander.

Prosessen med transformasjon av stoffer, ledsaget av en endring i deres sammensetning og (eller) struktur, kalles kjemisk reaksjon. Essensen av denne prosessen er brudd av kjemiske bindinger i utgangsstoffene og dannelse av nye bindinger i reaksjonsproduktene. Reaksjonen anses som fullført dersom materialsammensetningen til reaksjonsblandingen ikke lenger endres.

Reaksjoner av organiske forbindelser (organiske reaksjoner) følge de generelle lovene for kjemiske reaksjoner. Imidlertid er forløpet deres ofte mer komplekst enn når det gjelder interaksjon av uorganiske forbindelser. Derfor, i organisk kjemi, vies mye oppmerksomhet til studiet av reaksjonsmekanismer.

Mineraler

Mineraler i menneskekroppen mindre enn organiske, men de er også livsviktige. Slike stoffer inkluderer jern, jod, kobber, sink, kobolt, krom, molybden, nikkel, vanadium, selen, silisium, litium etc. Til tross for det lille behovet i kvantitative termer, påvirker de kvalitativt aktiviteten og hastigheten til alle biokjemiske prosesser. Uten dem er normal fordøyelse av mat og syntese av hormoner umulig. Med en mangel på disse stoffene i menneskekroppen oppstår spesifikke lidelser, noe som fører til karakteristiske sykdommer. Mikroelementer er spesielt viktige for barn i perioden med intensiv vekst av bein, muskler og indre organer. Med alderen avtar en persons behov for mineraler noe.

Hele vår verden: planter, fauna, alt som omgir oss, består av de samme mikroelementene, som er tilstede i forskjellige konsentrasjoner i alt og selvfølgelig i maten vår.

Hvert element påvirker helsen vår. Innholdet av grunnstoffer i matvarer er svært varierende. En mer stabil og konstant verdi er innholdet av elementer i kroppen til en frisk person, selv om den også kan ha variasjon (variabilitet).

For menneskekroppen er rollen til rundt 30 kjemiske elementer definitivt etablert, uten hvilke den ikke kan eksistere normalt. Disse elementene kalles vitale. I tillegg til dem er det elementer som i små mengder ikke påvirker kroppens funksjon, men på visse nivåer er giftstoffer.

Makronæringsstoffer- innhold i kroppen på mer enn ett gram: fosfor, kalium, svovel, natrium, klor, magnesium, jern, fluor, sink, silisium, zirkonium - 11 elementer.

Mikroelementer- innhold i kroppen på mer enn ett milligram: rubidium, strontium, brom, bly, niob, kobber, aluminium, kadmium, barium, bor (topp ti mikroelementer), tellur, vanadium, arsen, tinn, selen, titan, kvikksølv, mangan, jod, nikkel, gull, molybden, antimon, krom, yttrium, kobolt, cesium, germanium - 28 grunnstoffer. Hvert element påvirker helsen vår. Innholdet av grunnstoffer i matvarer er svært varierende. En mer stabil og konstant verdi er innholdet av elementer i kroppen til en frisk person, selv om den også kan ha variasjon (variabilitet).

Forutsetningene til noen forskere går lenger. De tror at ikke bare er alle kjemiske elementer til stede i en levende organisme, men at hver av dem utfører en spesifikk biologisk funksjon. Det er godt mulig at denne hypotesen ikke vil bli bekreftet. Men etter hvert som forskning i denne retningen utvikler seg, avsløres den biologiske rollen til et økende antall kjemiske elementer.

Menneskekroppen består av 60 % vann, 34 % organisk materiale og 6 % uorganisk materiale. Hovedkomponentene i organiske stoffer er karbon, hydrogen, oksygen, de inkluderer også nitrogen, fosfor og svovel. Uorganiske stoffer i menneskekroppen inneholder nødvendigvis 22 kjemiske elementer: Ca, P, O, Na, Mg, S, B, Cl, K, V, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mo, Cr, Si, I,F,Se.

For eksempel, hvis en person veier 70 kg, inneholder den (i gram): kalsium - 1700, kalium - 250, natrium - 70, magnesium - 42, jern - 5, sink - 3.

Forskere har blitt enige om at hvis massefraksjonen av et element i kroppen overstiger 10-2%, bør det betraktes som et makroelement. Andelen mikroelementer i kroppen er 10-3-10-5%.

Det er et stort antall kjemiske elementer, spesielt tunge, som er gift for levende organismer - de har negative biologiske effekter. Disse elementene inkluderer: Ba, Ni, Pd, Pt, Au, Ag, Hg, Cd, Tl, Pb, As, Sb, Se.

Det finnes grunnstoffer som er giftige i relativt store mengder, men har gunstig effekt i lave konsentrasjoner. For eksempel er arsen, en sterk gift som forstyrrer det kardiovaskulære systemet og påvirker nyrene og leveren, gunstig i små doser, og leger foreskriver det for å forbedre appetitten. Oksygen, som en person trenger for å puste, i høye konsentrasjoner (spesielt under trykk) har en giftig effekt. Blant urenhetselementene er det også de som i små doser har effektive helbredende egenskaper. Dermed ble den bakteriedrepende egenskapen til sølv og dets salter lagt merke til for lenge siden. For eksempel, i medisin brukes en løsning av kolloidalt sølv (collargol) til å vaske purulente sår, blæren, for kronisk blærebetennelse og uretritt, samt i form av øyedråper for purulent konjunktivitt og blennoré. Sølvnitratblyanter brukes til å kauterisere vorter og granuleringer. I fortynnede løsninger (0,1-0,25%) brukes sølvnitrat som et snerpende og antimikrobielt middel for kremer, og også som øyedråper. Forskere mener at den kauteriserende effekten av sølvnitrat er assosiert med dets interaksjon med vevsproteiner, noe som fører til dannelse av proteinsalter av sølv - albuminater. Sølv er ennå ikke klassifisert som et viktig element, men dets økte innhold i den menneskelige hjernen, endokrine kjertler og leveren er allerede eksperimentelt etablert. Sølv kommer inn i kroppen gjennom plantemat, som agurk og kål.

Et veldig interessant spørsmål handler om prinsippene for naturens utvalg av kjemiske elementer for funksjonen til levende organismer. Det er ingen tvil om at deres utbredelse ikke er en avgjørende faktor. En sunn kropp er selv i stand til å regulere innholdet av individuelle elementer. Gitt et valg (mat og vann), kan dyr instinktivt bidra til denne reguleringen. Mulighetene til planter i denne prosessen er begrenset.

Organiske stoffer i cellen. De viktigste vitale forbindelsene er proteiner, fett og karbohydrater. Biopolymerer.

Organiske forbindelser utgjør i gjennomsnitt 20-30 % av cellemassen til en levende organisme. Disse inkluderer biologiske polymerer, proteiner, karbohydrater, lipider, hormoner, nukleinsyrer og vitaminer.

Biologiske polymerer– organiske forbindelser som utgjør cellene til levende organismer. En polymer er en flerleddet kjede av enkle stoffer - monomerer (n ÷ 10 tusen - 100 tusen monomerer.

Egenskapene til biopolymerer avhenger av strukturen til molekylene deres, av antall og variasjon av monomerenheter. Hvis monomerene er forskjellige, skaper deres gjentatte vekslinger i kjeden en vanlig polymer.

…A – A – B – A – A – B... vanlig

…A – A – B – B – A – B – A... uregelmessig

Karbohydrater

Generell formel Сn(H2O)m

Karbohydrater spiller rollen som energistoffer i menneskekroppen. De viktigste av dem er sukrose, glukose, fruktose og stivelse. De blir raskt absorbert ("brent") i kroppen. Unntaket er fiber (cellulose), som er spesielt rikelig i plantemat. Det absorberes praktisk talt ikke av kroppen, men er av stor betydning: det fungerer som ballast og hjelper fordøyelsen, mekanisk renser slimhinnene i magen og tarmene. Det er mye karbohydrater i poteter og grønnsaker, frokostblandinger, pasta, frukt og brød.

Eksempel: glukose, ribose, fruktose, deoksyribose – monosakkarider. sukrose - disakkarider. Stivelse, glykogen, cellulose - polysakkarider

Å være i naturen: i planter, frukt, pollen, grønnsaker (hvitløk, rødbeter), poteter, ris, mais, hvetekorn, tre...

Deres funksjoner:

1) energi: under oksidasjon til CO2 og H2O frigjøres energi; overflødig energi lagres i lever- og muskelceller i form av glykogen;

2) konstruksjon: i en plantecelle - en sterk base av cellevegger (cellulose);

3) strukturelle: de er en del av den intercellulære substansen i huden og brusksenene;

4) gjenkjennelse av andre celler: som en del av cellemembraner, hvis separerte leverceller blandes med nyreceller, vil de uavhengig separeres i to grupper på grunn av samspillet mellom celler av samme type.

Lipider (lipoider, fett)

Lipider inkluderer ulike fettstoffer, fettlignende stoffer, fosfolipider... Alle er uløselige i vann, men løselige i kloroform, eter...

Å være i naturen: i dyre- og menneskeceller i cellemembranen; mellom cellene er det subkutane fettlaget.

Funksjoner:

1) termisk isolasjon (hos hvaler, pinnipeds ...);

2) reserve næringsstoff;

3) energi: energi frigjøres under hydrolyse av fett;

4) strukturell: noen lipider fungerer som en integrert del av cellemembraner.

Fett tjener også som en energikilde for menneskekroppen. Kroppen lagrer dem "i reserve", og de fungerer som en langsiktig energikilde. I tillegg har fett lav varmeledningsevne og beskytter kroppen mot hypotermi. Det er ikke overraskende at det tradisjonelle kostholdet til nordlige folk inneholder så mye animalsk fett. For personer som er engasjert i tungt fysisk arbeid, er det også lettest (men ikke alltid sunnere) å kompensere for energien som brukes med fet mat. Fett er en del av cellevegger, intracellulære formasjoner og nervevev. En annen funksjon av fett er å tilføre fettløselige vitaminer og andre biologisk aktive stoffer til kroppsvevet.

Ekorn

Tegning - protein, molekyl

Ekorn– biopolymerer hvis monomerer er aminosyrer.

Dannelsen av lineære proteinmolekyler skjer som et resultat av reaksjoner av aminosyrer med hverandre.

Kilder til proteiner kan ikke bare være animalske produkter (kjøtt, fisk, egg, cottage cheese), men også planteprodukter, for eksempel belgfrukter (bønner, erter, soyabønner, peanøtter, som inneholder opptil 22–23 vektprosent proteiner) , nøtter og sopp . Det er imidlertid mest protein i ost (opptil 25 %), kjøttprodukter (svinekjøtt 8–15 %, lam 16–17 %, storfekjøtt 16–20 %), fjærfe (21 %), fisk (13–21 %) , egg (13%), cottage cheese (14%). Melk inneholder 3 % proteiner, og brød 7–8 %. Blant frokostblandinger er mesteren i proteiner bokhvete (13% av proteinene i tørre korn), og det er derfor det anbefales til kosthold. For å unngå "overskudd" og samtidig sikre kroppens normale funksjon, er det først og fremst nødvendig å gi en person et komplett sett med proteiner med mat. Hvis det ikke er nok protein i kostholdet, føler en voksen tap av styrke, ytelsen reduseres, og kroppen er mindre motstandsdyktig mot infeksjoner og forkjølelse. Når det gjelder barn, hvis de har utilstrekkelig proteinernæring, er de sterkt bak i utviklingen: barn vokser, og proteiner er naturens viktigste "byggemateriale". Hver celle i en levende organisme inneholder proteiner. Menneskelige muskler, hud, hår og negler består hovedsakelig av proteiner. Dessuten er proteiner livsgrunnlaget; de deltar i metabolismen og sikrer reproduksjon av levende organismer.

Struktur:

primær struktur- lineær, med alternerende aminosyrer;

sekundær– i form av en spiral med svake bindinger mellom svingene (hydrogen);

tertiær– en spiral rullet til en ball;

kvartær– når man kombinerer flere kjeder som er forskjellige i sin primære struktur.

Funksjoner:

1) konstruksjon: proteiner er en essensiell komponent i alle cellulære strukturer;

2) strukturelt: proteiner i kombinasjon med DNA utgjør kroppen av kromosomer, og med RNA - kroppen av ribosomer;

3) enzymatisk: kjemisk katalysator. reaksjoner utføres av et hvilket som helst enzym - et protein, men et veldig spesifikt;

4) transport: overføring av O 2 og hormoner i kroppen til dyr og mennesker;

5) regulatorisk: proteiner kan utføre en regulerende funksjon hvis de er hormoner. For eksempel aktiverer insulin (et hormon som støtter funksjonen til bukspyttkjertelen) opptaket av glukosemolekyler av celler og deres nedbrytning eller lagring inne i cellen. Med mangel på insulin akkumuleres glukose i blodet, og utvikler diabetes;

6) beskyttende: når fremmedlegemer kommer inn i kroppen, produseres beskyttende proteiner - antistoffer, som binder seg til fremmedlegemer, kombinerer og undertrykker deres vitale aktivitet. Denne mekanismen for motstand av kroppen kalles immunitet;

7) energi: med mangel på karbohydrater og fett kan aminosyremolekyler oksideres.

Konseptet "liv". De viktigste tegnene på levende ting: ernæring, åndedrett, utskillelse, irritabilitet, mobilitet, reproduksjon, vekst og utvikling.

Biologi– vitenskapen om levende tings opprinnelse og utvikling, deres struktur, organisasjonsformer og aktivitetsmetoder. For tiden er det mer enn 50 vitenskaper innenfor komplekset av biologisk kunnskap, blant dem: botanikk, zoologi, anatomi, morfologi, biofysikk, biokjemi, økologi, etc. Dette mangfoldet av vitenskapelige disipliner forklares av kompleksiteten til studieobjektet - levende materie.

Fra dette synspunktet er det spesielt viktig å forstå hvilke kriterier som ligger til grunn for inndelingen av materie i levende og ikke-levende.

I klassisk biologi konkurrerte to motstridende posisjoner, og forklarte essensen av levende ting på fundamentalt forskjellige måter - reduksjonisme og vitalisme.

Supportere reduksjonisme mente at alle livsprosesser til organismer kan reduseres til et sett med visse kjemiske reaksjoner. Begrep "reduksjonisme" kommer fra det latinske ordet redaksjon - å flytte tilbake, å vende tilbake. Ideer om biologiske reduksjonisme stolte på ideene om vulgær mekanistisk materialisme, som ble mest utbredt i filosofien på 1600- og 1700-tallet. Mekanistisk materialisme forklarte alle prosesser som forekommer i naturen fra synspunktet til lovene i klassisk mekanikk. Tilpasning av den mekanistiske materialistiske posisjonen til biologisk erkjennelse førte til dannelsen av biologisk reduksjonisme. Fra moderne naturvitenskaps synspunkt kan en reduksjonistisk forklaring ikke anses som tilfredsstillende, siden den emaskulerer selve essensen av levende ting. Mest spredt reduksjonisme mottatt på 1700-tallet.

Det motsatte av reduksjonisme er vitalisme, hvis støttespillere forklarer spesifisiteten til levende organismer ved tilstedeværelsen av en spesiell vital kraft i dem. Begrep "vitalisme" kommer fra det latinske ordet vita - liv. Vitalismens filosofiske grunnlag er idealisme. Vitalisme forklarte ikke detaljene og mekanismene for funksjonen til levende ting, og reduserte alle forskjellene mellom det organiske og det uorganiske til handlingen til en mystisk og ukjent "vital kraft".

Moderne biologi anser hovedegenskapene til levende ting som:

1) uavhengig metabolisme,

2) irritabilitet,

4) evne til å reprodusere,

5) mobilitet,

6) tilpasningsevne til miljøet

Basert på totalen av disse egenskapene, skiller levende ting seg fra ikke-levende ting. Biologiske systemer– Dette er helhetlige åpne systemer som hele tiden utveksler materie, energi, informasjon med omgivelsene og er i stand til selvorganisering. Levende systemer reagerer aktivt på miljøendringer og tilpasser seg nye forhold. Visse kvaliteter av levende ting kan også være iboende i uorganiske systemer, men ingen av de uorganiske systemene besitter helheten av de listede egenskapene.

Det finnes overgangsformer som kombinerer egenskapene til levende og ikke-levende, for eksempel virus. Ord "virus" avledet fra det latinske viruset - gift. Virus ble oppdaget i 1892 av den russiske forskeren D. Ivanovsky. På den ene siden består de av proteiner og nukleinsyrer og er i stand til selvreproduksjon, d.v.s. har tegn på levende organismer, men på den annen side, utenfor en fremmed organisme eller celle viser de ikke tegn på levende ting - de har ikke egen metabolisme, reagerer ikke på stimuli, og er ikke i stand til vekst og reproduksjon.

Alle levende vesener på jorden har samme biokjemiske sammensetning: 20 aminosyrer, 5 nitrogenholdige baser, glukose, fett. Moderne organisk kjemi kjenner mer enn 100 aminosyrer. Tilsynelatende er et så lite antall forbindelser som danner alle levende ting et resultat av seleksjon som skjedde på stadium av prebiologisk evolusjon. Proteiner som utgjør levende systemer er høymolekylære organiske forbindelser. I et gitt protein er rekkefølgen av aminosyrer alltid den samme. De fleste proteiner fungerer som enzymer - katalysatorer for kjemiske reaksjoner som oppstår i levende systemer.

En betydelig prestasjon av klassisk biologi var etableringen av teorien om cellestrukturen til levende organismer. I komplekset av moderne biologisk kunnskap er det en egen disiplin som omhandler studiet av celler - cytologi.

Konseptet "celle" ble introdusert i vitenskapelig bruk av den engelske botanikeren R. Hooke i 1665. Ved å undersøke mediet til tørket kork, oppdaget han mange celler, eller kamre, som han kalte celler. Imidlertid gikk to århundrer fra øyeblikket av denne oppdagelsen til etableringen av celleteorien.

I 1837 foreslo den tyske botanikeren M. Schleiden en teori om dannelsen av planteceller. Ifølge Schleiden spiller cellekjernen en viktig rolle i reproduksjon og utvikling av celler, hvis eksistens ble etablert i 1831 av R. Brown.

I 1839 skapte M. Schleidens landsmann, anatom T. Schwann, basert på eksperimentelle data og teoretiske konklusjoner, en cellulær teori om strukturen til levende organismer. Opprettelsen av celleteori på midten av 1800-tallet var et betydelig skritt i etableringen av biologi som en uavhengig vitenskapelig disiplin.

Grunnleggende prinsipper for celleteori

1. En celle er en elementær biologisk enhet, det strukturelle og funksjonelle grunnlaget for alle levende ting.

2. Cellen utfører uavhengig metabolisme, er i stand til deling og selvregulering.

3. Dannelsen av nye celler fra ikke-cellulært materiale er umulig, cellereproduksjon skjer kun gjennom celledeling.

Den cellulære teorien om strukturen til levende organismer har blitt et overbevisende argument til fordel for ideen om enheten til livets opprinnelse på jorden og har hatt en betydelig innflytelse på dannelsen av det moderne vitenskapelige bildet av verden.