Budowa, właściwości i funkcje białek.

Wyjaśnienie struktury białek jest jednym z głównych problemów współczesnej biochemii.

Cząsteczki białek to związki o dużej masie cząsteczkowej utworzone przez aminokwasy.

Większość białek ma 4 poziomy organizacji (4 struktury cząsteczki białka).

Podstawowa struktura białka.

Obecnie rozszyfrowano pierwotną strukturę około 2500 białek, a w przyrodzie występuje 10 12 różnych białek.

Struktura pierwotna to kolejność (kolejność) łączenia reszt aminokwasowych za pomocą wiązania peptydowego.

Wiązanie peptydowe tworzone jest przez grupę karboksylową jednego aminokwasu i grupę aminową innego aminokwasu.

-Aminokwasy biorą udział w tworzeniu struktury pierwszorzędowej.

Wiązanie peptydowe tworzy szkielet łańcucha polipeptydowego, jest to powtarzający się fragment.

Cechy wiązania peptydowego:

Współpłaszczyznowość - wszystkie atomy wchodzące w skład wiązania peptydowego znajdują się w tej samej płaszczyźnie.

Podstawniki w wiązaniu C-N znajdują się w pozycji trans.

Wiązanie peptydowe może tworzyć dwa wiązania wodorowe z innymi grupami, w tym z grupami peptydowymi.

Wiązanie peptydowe jest silnym wiązaniem kowalencyjnym, energia wiązania wynosi 110 kcal/mol.

Właściwości struktury pierwszorzędowej białek

Oznaczanie – sekwencja aminokwasów w białku jest kodowana genetycznie. Informacje o sekwencji aminokwasów zawarte są w DNA.

Wyjątkowość – każde białko w organizmie charakteryzuje się określoną sekwencją aminokwasów.

Aminokwasy tworzące białka dzielą się na 2 grupy:

Aminokwasy wymienne to aminokwasy o podobnej strukturze i właściwościach.

Aminokwasy niewymienne, różniące się budową i właściwościami.

Istnieją 2 rodzaje podstawień aminokwasów w cząsteczce białka:

Konserwatywny - zastąpienie jednego aminokwasu innym o podobnej strukturze. Taka zamiana nie zmienia właściwości białka.

Przykłady: gli-ala, asp-glu, tir-fen, val-ley.

Substytucja radykalna polega na zastąpieniu jednego aminokwasu innym, różniącym się budową. Zastąpienie to prowadzi do zmian we właściwościach białka.

Przykłady: glu-val, ser-cis, pro-tri, fen-asp, ile-met.

Po radykalnej wymianie pojawia się białko o innych właściwościach, co może prowadzić do patologii.

Radykalne zastąpienie Glu Valem na szóstej pozycji w cząsteczce hemoglobiny prowadzi do rozwoju anemii sierpowatokrwinkowej. Przy tej patologii czerwone krwinki w warunkach niskiego ciśnienia parcjalnego przyjmują kształt sierpa. Po uwolnieniu tlenu taka hemoglobina przekształca się w postać słabo rozpuszczalną i zaczyna wytrącać się w postaci wrzecionowatych krystaloidów zwanych taktoidami. Taktoidy deformują komórkę, a czerwone krwinki przybierają sierpowaty kształt. W tym przypadku dochodzi do hemolizy czerwonych krwinek. Choroba jest ostra i dzieci umierają. Ta patologia nazywa się anemią sierpowatokrwinkową.

Uniwersalność struktury pierwotnej. Białka pełniące te same funkcje w różnych organizmach mają tę samą lub podobną strukturę pierwotną.

W białkach naturalnych ten sam aminokwas nie występuje więcej niż 3 razy z rzędu.

Struktura wtórna białka.

Struktura drugorzędowa to sposób, w jaki łańcuch polipeptydowy jest złożony w konformację helikalną lub złożoną.

Konformacja to przestrzenny układ w cząsteczce organicznej grup podstawników, które mogą swobodnie zmieniać swoje położenie w przestrzeni bez rozrywania wiązań, w wyniku swobodnego obrotu wokół pojedynczych wiązań węgla.

Istnieją 2 typy drugorzędowej struktury białek:

1. -spirala

2. - składane.

Struktura drugorzędowa jest stabilizowana wiązaniami wodorowymi. Wiązania wodorowe występują pomiędzy atomem wodoru w grupie NH a tlenem karboksylowym.

Charakterystyka - spirale.

Każde białko charakteryzuje się własnym stopniem spirali łańcucha polipeptydowego. Sekcje spiralne przeplatają się z liniowymi. W cząsteczce hemoglobiny łańcuchy β są spiralne w 75%, w lizozymie - 42%, w pepsynie - 30%.

Stopień helikalizacji zależy od pierwotnej struktury białka.

Aminokwas prolina zapobiega spiralizacji cząsteczki białka.

Składanie ma lekko zakrzywioną konfigurację łańcucha polipeptydowego.

Zwijanie charakteryzuje się wiązaniami wodorowymi w obrębie jednego łańcucha polipeptydowego lub złożonych łańcuchów polipeptydowych.

W białkach przejścia od -helisy do -sfałdowania i z powrotem są możliwe dzięki przegrupowaniu wiązań wodorowych.

Składanie ma płaski kształt.

Spirala ma kształt pręta.

Wiązania wodorowe są wiązaniami słabymi, energia wiązania wynosi 10–20 kcal/mol, ale duża liczba wiązań zapewnia stabilność cząsteczki białka.

W cząsteczce białka występują wiązania mocne (kowalencyjne) i słabe, co zapewnia z jednej strony stabilność cząsteczki, a z drugiej labilność.

Trzeciorzędowa struktura białka.

Trzeciorzędowa struktura białka to sposób, w jaki łańcuch polipeptydowy jest ułożony w przestrzeni.

Ze względu na kształt trzeciorzędowej struktury białka dzieli się je na kuliste i włókniste.

Wiązania kowalencyjne (peptydowe i dwusiarczkowe) biorą udział w stabilizacji trzeciorzędowej struktury cząsteczki białka. Główną rolę w stabilizacji odgrywają wiązania niekowalencyjne: wodór, oddziaływania elektrostatyczne grup naładowanych, międzycząsteczkowe siły van der Waalsa, oddziaływania niepolarnych bocznych rodników aminokwasów, tzw. oddziaływania hydrofobowe.

Hydrofobowe rodniki aminokwasów ala, val, isol, met, fen oddziałują ze sobą w środowisku wodnym. W tym przypadku niepolarne hydrofobowe rodniki aminokwasów wydają się być zanurzone wewnątrz cząsteczki białka, tworząc tam suche strefy, a rodniki polarne są zorientowane w stronę wody.

Po złożeniu łańcuch polipeptydowy białka ma tendencję do przybierania korzystną energetycznie formy o mniej energetycznym zapachu.

Kiedy tworzy się struktura trzeciorzędowa, łańcuch polipeptydowy wygina się w miejscach proliny i glicyny.

Białka globularne są rozpuszczalne w wodzie, ale białka fibrylarne nie.

Czwartorzędowa struktura białka.

Białka składające się z jednego łańcucha polipeptydowego mają jedynie strukturę trzeciorzędową (lizozym, pepsyna, mioglobina, trypsyna).

Białka składające się z kilku łańcuchów polipeptydowych charakteryzują się budową czwartorzędową.

Przez strukturę czwartorzędową rozumie się połączenie poszczególnych łańcuchów polipeptydowych o strukturze trzeciorzędowej w funkcjonalnie aktywną cząsteczkę białka. Każdy pojedynczy łańcuch polipeptydowy nazywany jest protomerem i często nie ma aktywności biologicznej.

Cząsteczka białka może mieć kilka protomerów, które po połączeniu tworzą oligomer lub multimer.

Białka o strukturze czwartorzędowej charakteryzuje koncepcja podjednostki.

Podjednostka jest funkcjonalnie aktywną częścią cząsteczki białka.

Przykładem białka o strukturze czwartorzędowej jest hemoglobina, składająca się z 4 protomerów: 2 i 2 łańcuchów.

Interakcja łańcuchów polipeptydowych podczas tworzenia oligomeru zachodzi z powodu polarnych grup reszt aminokwasowych. Pomiędzy grupami polarnymi powstają wiązania jonowe, wodorowe i oddziaływania hydrofobowe.

Denaturacja.

Denaturacja to proces rozrywania najwyższych poziomów organizacji cząsteczki białka (wtórnego, trzeciorzędowego, czwartorzędowego) pod wpływem różnych czynników.

W tym przypadku łańcuch polipeptydowy rozwija się i znajduje się w roztworze w postaci niezłożonej lub w postaci losowej cewki.

Podczas denaturacji następuje utrata otoczki hydratacyjnej, a białko wytrąca się, tracąc jednocześnie swoje natywne właściwości.

Denaturację powodują czynniki fizyczne: temperatura, ciśnienie, naprężenia mechaniczne, promieniowanie ultradźwiękowe i jonizujące; czynniki chemiczne: kwasy, zasady, rozpuszczalniki organiczne, alkaloidy, sole metali ciężkich.

Istnieją 2 rodzaje denaturacji:

Odwracalna denaturacja - renaturacja lub reaktywacja - to proces, w którym zdenaturowane białko po usunięciu substancji denaturujących samoorganizuje się ponownie do swojej pierwotnej struktury z przywróceniem aktywności biologicznej.

Denaturacja nieodwracalna to proces, w którym po usunięciu czynników denaturujących nie zostaje przywrócona aktywność biologiczna.

Właściwości zdenaturowanych białek.

Wzrost liczby grup reaktywnych lub funkcyjnych w stosunku do natywnej cząsteczki białka (są to grupy COOH, NH2, SH, OH, grupy bocznych rodników aminokwasów).

Zmniejszona rozpuszczalność i wytrącanie białka (związane z utratą powłoki hydratacyjnej), rozwijanie cząsteczki białka, z „wykrywaniem” rodników hydrofobowych i neutralizacją ładunków grup polarnych.

Zmiana konfiguracji cząsteczki białka.

Utrata aktywności biologicznej spowodowana zaburzeniem struktury natywnej.

Łatwiejsze rozszczepienie przez enzymy proteolityczne w porównaniu z białkiem natywnym – przejście zwartej struktury natywnej w ekspandowaną, luźną formę ułatwia enzymom dostęp do wiązań peptydowych białka, które niszczą.

Enzymatyczne metody hydrolizy opierają się na selektywności działania enzymów proteolitycznych rozszczepiających wiązania peptydowe pomiędzy określonymi aminokwasami.

Pepsyna rozszczepia wiązania utworzone przez reszty fenyloalaniny, tyrozyny i kwasu glutaminowego.

Trypsyna rozkłada wiązania pomiędzy argininą i lizyną.

Chymotrypsyna hydrolizuje wiązania tryptofanu, tyrozyny i fenyloalaniny.

LEKCJA 3

Struktura i właściwości enzymów.

Enzymy (enzymy) to specyficzne białka wchodzące w skład wszystkich komórek i tkanek organizmów żywych, pełniące rolę katalizatorów biologicznych.

Dowody na białkową naturę enzymów.

Inicjacja enzymów przez ogrzewanie. Inaktywacja enzymów zbiega się z denaturacją białka. Enzymy ulegają zniszczeniu również pod wpływem kwasów mineralnych, zasad, soli, alkaloidów oraz naświetlania promieniami rentgenowskimi i ultrafioletowymi.

Właściwości elektrochemiczne enzymów.

1. Punkt izoelektryczny enzymów.

   Zachowanie enzymów przy zmianie stężenia genów wodorowych.

   Wysoka specyficzność enzymatyczna.

   Enzymy nie są w stanie przeniknąć przez błony półprzepuszczalne.

   Zachowanie aktywności enzymów po ekspozycji na środki usuwające wodę (aceton, alkohol, obojętne sole metali alkalicznych).

Enzymy i katalizatory nieorganiczne mają wspólne właściwości:

Katalizatory nieorganiczne i katalizatory biologiczne - do przeprowadzenia reakcji potrzebne są enzymy w małych ilościach.

Biochemiczne badanie krwi (lub bardziej znane pacjentowi „biochemia krwi”) stosuje się na pierwszym etapie diagnozowania wszelkich stanów patologicznych. Zwykle powodem jego powołania są niezbyt dobre wyniki ogólnej analizy, corocznych badań lekarskich populacji (w przypadku chorób przewlekłych) lub badań profilaktycznych osób biorących udział w niebezpiecznych procesach produkcyjnych.

Biochemiczne badanie krwi (BAC) obejmuje wiele różnych wskaźników określających funkcjonowanie konkretnego narządu i jest zlecane przez lekarza, chociaż pacjent może na własną prośbę udać się do płatnego laboratorium na wykonanie badań biochemicznych. Wartości norm tradycyjnie stosowanych testów na cholesterol, bilirubinę i aktywność aminotransferazy znane są wielu osobom, które nie mają wykształcenia medycznego, ale aktywnie interesują się swoim zdrowiem.

Tabela norm biochemicznej analizy krwi

Biorąc pod uwagę wszechstronność badań prowadzonych w laboratorium biochemicznym oraz duże zainteresowanie pacjentów tym tematem, postaramy się podsumować te badania, ale ograniczymy się do najczęstszych wskaźników, nazw, jednostek miary i norm które zostaną przedstawione w formie tabeli możliwie najbardziej zbliżonej do oficjalnego formularza wyników LHC.

Należy pamiętać, że normy dla wielu wskaźników różnią się między dorosłymi i dziećmi, a ponadto często zależą od płci, cechy i możliwości konkretnego organizmu. Aby tabela nie zanudziła czytelnika, normy zostaną podane przede wszystkim dla dorosłych ze wzmianką o wartościach wskaźników u dzieci ( do 14 roku życia), jeśli to konieczne, oddzielnie dla mężczyzn i kobiet.

Wskaźniki	Jednostki	Norma	Notatki mi
Totalna proteina	g/l	64 – 83 (u dorosłych) 58 – 76 (u dzieci)	-
Białko	g/l	35 – 50 (dorośli) 38 – 54 (u dzieci)	-
Mioglobina	µg/l	19 – 92 (mężczyzna) 12 – 76 (kobiety)	-
Transferyna	g/l	2,0 – 4,0	u kobiet w ciąży wskaźnik jest wyższy, u osób starszych wręcz przeciwnie, jego wartości są obniżone w porównaniu z określoną normą
Ferrytyna	µg/l	20 – 250 (m) 10 – 120 (w)	-
OZhSS	µmol/l	26,85 – 41,2	wzrasta fizjologicznie przy jednoczesnym obniżeniu poziomu żelaza u kobiet w ciąży
SRB	mg/l	do 0,5 (dla każdego)	wskaźnik nie jest zależny od płci i wieku
Czynnik reumatoidalny	U/ml	do 10 (dla każdego)	nie zależy od płci i wieku
Ceruloplazmina	mg/l	150,0 – 600,0	-
Cholesterol całkowity	mmol/l	do 5,2	w celu określenia spektrum lipidów, LHC uwzględnia HDL i LDL
Trójglicerydy	mmol/l	0,55 – 1,65	podane wartości normalne są bardzo arbitralne, gdyż poziom TG zmienia się w górę co 5 lat, ale nie powinien przekraczać 2,3 mmol/l
Mocznik	mmol/l	2,5 – 8,3 (dorośli) 1,8 – 6,4 (dzieci)	-
Kreatynina	µmol/l	u dorosłych: 62 – 115 (m) Dla dzieci - od 27 do 62 lat	-
Kwas moczowy	mmol/l	0,24 – 0,50 (m) 0,16-0,44 (w) 0,12 – 0,32 (dzieci)	-
Bilirubina ogólny Połączony Bezpłatny	µmol/l	3,4 – 17,1 Łącznie 25%. Łącznie 75%.	w innych źródłach norma wynosi do 20,5 µmol/l
Glukoza	mol/l	dorośli: 3,89 – 5,83 Dzieci: 3,33 – 5,55	powyżej 60. roku życia – do 6,38
Fruktozamina	mmol/l	do 280,0	u chorych na cukrzycę zakres wartości od 280 do 320 wskazuje na zadowalającą regulację metabolizmu węglowodanów
Aminotransferaza asparaginianowa (AST)	U/l	u dorosłych (37°C): Dla kobiet do 31 Do 35 dla mężczyzn U dzieci: w zależności od wieku	normalne wskaźniki zależą od temperatury inkubacji próbki, u dzieci zależą również od wieku, ale ogólnie normy są wyższe
Aminotransferaza alaninowa (ALAT)	U/l	u dorosłych: Dla kobiet do 31 Do 41 lat dla mężczyzn	w temperaturze 37°C u dzieci wartości prawidłowe są nieco wyższe
Fosfataza alkaliczna (ALP)	U/l	20 – 130 (dorośli) 130 – 600 (dzieci)	w temperaturze 37°C
α-amylaza	U/l	do 120 (u dorosłych i dzieci po roku)	u dzieci do pierwszego roku życia – do 30 j./l
Lipaza	U/l	0 - 417	-
Kinaza kreatynowa (CK), fosfokinaza kreatynowa (CPK)	U/l	do 195 dla mężczyzn Do 170 dla kobiet	w temperaturze 37°C
Frakcja MV KK	U/l	mniej niż 10 U/l	-
Dehydrogenaza mleczanowa (LDH)	U/l	120- 240 U dzieci, w zależności od wieku: 1 miesiąc - 150-785, stopniowo zmniejszać się z roku na rok do 145 - 365, do 2 lat - do 86 - 305, u dzieci i młodzieży norma wynosi od 100 do 290 U/l	w temperaturze 37°C
Transpeptydaza gamma-glutamylowa (GGTP)	U/l	u dorosłych: Do miesiąca – do 163 Do roku – poniżej 91 Do 14 lat – poniżej 17 U/l	w temperaturze 37°C
Sód	mmol/l	134 – 150 (dorośli) U dzieci – 130 - 145	-
Potas	mmol/l	u dorosłych: 3,6–5,4 Do 1 miesiąca -3,6 – 6,0 Do roku – 3,7 – 5,7 Do 14 lat – 3,2 – 5,4	-
Chlorki	mmol/l	95,0 – 110,0	-
Fosfor	mmol/l	0,65 – 1,3 (dorośli) Od 1,3 do 2,1 (dzieci)	-
Magnez	mmol/l	0,65 – 1,1	-
Żelazo	µmol/l	u dorosłych: 11,64 – 30,43 (m) 8,95 – 30,43 (w) Do roku - 7,16 – 17,9 Do 14 lat – 8,95 – 21,48	-
Wapń	mmol/l	2,0 – 2,8	-
Cynk	µmol/l	11 - 18 (dorośli) 11 - 24 (dla dzieci)	-

Chciałbym zwrócić uwagę czytelnika na fakt, że w różnych źródłach można znaleźć różne wartości normy. Dotyczy to zwłaszcza enzymów, np. N AlAT – od 0,10 do 0,68 mmol/(łyżeczka), AST – od 0,10 do 0,45 mmol/(łyżeczka). Zależy to od jednostek miary i temperatury inkubacji próbki, co zwykle znajduje odzwierciedlenie w formie analizy, dokładnie tak, jak wartości referencyjne danego CDL. I oczywiście nie oznacza to wcale, że cała ta lista jest obowiązkowa dla każdego pacjenta, ponieważ nie ma sensu przepisywać wszystkiego na kupę, jeśli poszczególne wskaźniki nie dostarczają żadnych informacji, gdy podejrzewa się określoną patologię.

Lekarz, po wysłuchaniu skarg pacjenta i na podstawie objawów klinicznych, najprawdopodobniej najpierw zbada spektrum lipidów u pacjenta z zapaleniem wątroby, a jeśli podejrzewa się zapalenie wątroby, przepisze bilirubinę, ALT, AST i ewentualnie fosfatazę alkaliczną. I oczywiście pierwszy znak (nadmierne pragnienie) jest powodem do zbadania krwi na obecność cukru, a oczywiste znaki wzbudzą zainteresowanie żelazem, ferrytyną, transferyną i TGSS. W przypadku uzyskania niezbyt dobrych wyników badania biochemiczne zawsze można kontynuować, rozszerzyć o badania dodatkowe (według uznania lekarza).

Główne wskaźniki biochemicznej analizy krwi

Na podstawie zmian oceniają obecność patologii, której nadal trzeba będzie szukać. Analiza biochemiczna, w przeciwieństwie do ogólnej analizy klinicznej, wykazuje dysfunkcję określonego narządu w wyniku zmian patologicznych, które nie zostały jeszcze rozpoznane przez samego człowieka, czyli na etapie utajonego przebiegu choroby. Ponadto LHC pomaga określić, czy organizm ma wystarczającą ilość witamin, mikroelementów i innych niezbędnych substancji. Zatem główne wskaźniki biochemicznego badania krwi obejmują szereg badań laboratoryjnych, które dla ułatwienia zrozumienia należy podzielić na grupy.

Wiewiórki

Tę grupę w LHC reprezentują zarówno białka, bez których życie organizmu nie jest możliwe, jak i specyficzne struktury białkowe powstające w wyniku pewnych (ekstremalnych) sytuacji:

Enzymy

Enzymy w biochemicznym badaniu krwi są często reprezentowane przez amylazę, której ilość zauważalnie wzrasta, gdy występują problemy z trzustką. Tymczasem lista enzymów, które mogą powiedzieć o stanie organizmu, jest znacznie szersza:

Widmo lipidów

Rozpoznanie chorób układu sercowo-naczyniowego z reguły nie ogranicza się tylko do wyznaczenia całkowitego cholesterolu, dla kardiologa wskaźnik ten w izolowanej formie nie niesie ze sobą żadnych specjalnych informacji. Aby dowiedzieć się, w jakim stanie są ściany naczyń (i można je dotykać), czy występują oznaki rozwoju lub, nie daj Boże, zawał mięśnia sercowego jest wyraźnie zagrożony, najczęściej stosuje się test biochemiczny tzw. widmo lipidowe co zawiera:

• ogólny;
• niska gęstość (LDL-C);
• Lipoproteiny o dużej gęstości (HDL-C);
• Współczynnik aterogenności, który jest obliczany według wzoru opartego na cyfrowych wartościach wskaźników wskazanych powyżej.

Wydaje się, że nie ma potrzeby po raz kolejny opisywać charakterystyki, znaczenia klinicznego i biologicznego wszystkich składników widma lipidów, zostały one wystarczająco szczegółowo opisane w odpowiednich tematach zamieszczonych na naszej stronie internetowej.

Węglowodany

Prawdopodobnie najczęstszą analizą wskaźników biochemii krwi jest. Badanie to nie wymaga dodatkowego komentarza, każdy wie, że przeprowadza się je wyłącznie na czczo, a pokazuje, czy dana osoba jest zagrożona cukrzycą. Chociaż należy zauważyć, że istnieją inne przyczyny wzrostu tego wskaźnika, które nie są związane z obecnością poważnej choroby (urazy, oparzenia, patologia wątroby, choroby trzustki, nadmierne spożycie słodkich pokarmów).

Pytania wśród młodych pacjentów, którzy wciąż nie mają pojęcia o biznesie „cukrowym”, mogą być spowodowane: test obciążenia glukozą (krzywa cukrowa), który jest przepisywany głównie w celu identyfikacji ukrytych postaci cukrzycy.

Stosunkowo nowe testy mające na celu określenie zachowania się węglowodanów w organizmie obejmują białka glikowane (lub glikozylowane – co to samo):

1. albumina glikowana (w BAC oznaczana jako fruktozamina);
2. Glikozylowane lipoproteiny.

Pigmenty

- produkt rozkładu, jego podwyższony poziom jest charakterystyczny dla szerokiego spektrum stanów patologicznych, dlatego do diagnostyki wykorzystuje się trzy warianty barwnika hemoglobinogennego:

• Bilirubina całkowita;
• Bezpośrednie lub powiązane, sprzężone;
• Pośredni (wolny, niezwiązany, nieskoniugowany).

Choroby związane ze wzrostem tego pigmentu mogą mieć bardzo różne pochodzenie i charakter (od patologii dziedzicznej po niezgodne transfuzje krwi), dlatego diagnoza opiera się w dużej mierze na stosunku frakcji bilirubiny, a nie na jej ogólnej wartości. Najczęściej to badanie laboratoryjne pomaga zdiagnozować nieprawidłowości spowodowane uszkodzeniem wątroby i dróg żółciowych.

Substancje azotowe o niskiej masie cząsteczkowej

Substancje azotowe o niskiej masie cząsteczkowej w biochemicznym badaniu krwi są reprezentowane przez następujące wskaźniki:

1. , co pozwala określić stan wielu narządów i układów oraz powiedzieć o poważnych zaburzeniach ich funkcji (poważne uszkodzenie wątroby i nerek, nowotwory, cukrzyca, zaburzenia czynności nadnerczy).
2. , co stanowi podstawową analizę wskazującą na rozwój niewydolności nerek (zespół mocznicowy, „krwawienie z moczu”). Właściwe byłoby przepisanie mocznika w celu określenia zdolności funkcjonalnych innych narządów: wątroby, serca, przewodu żołądkowo-jelitowego.

Mikroelementy, kwasy, witaminy

W biochemicznym badaniu krwi często można spotkać badania określające poziom substancji nieorganicznych i związków organicznych:

• – kation wewnątrzkomórkowy, którego głównym miejscem koncentracji jest układ kostny. Wartości wskaźnika zmieniają się w chorobach kości, tarczycy, wątroby i nerek. Wapń służy jako ważny test diagnostyczny do identyfikacji patologii rozwoju układu kostnego u dzieci;
• odnosi się do głównych kationów zewnątrzkomórkowych, transportuje wodę, zmiana stężenia sodu i jego nadmiar poza dopuszczalne wartości może prowadzić do poważnych stanów patologicznych;
• Potas (K) - zmiany jego poziomu w bok mogą zatrzymać pracę serca w skurczu, a w bok - w rozkurczu (oba są złe);
• – pierwiastek chemiczny silnie związany w organizmie z wapniem, a raczej z metabolizmem tego ostatniego;
• – zarówno niedobór (zwapnienie naczyń tętniczych, zmniejszenie przepływu krwi w mikrokrążeniu, rozwój nadciśnienia tętniczego), jak i nadmiar (znieczulenie magnezowe, blok serca, śpiączka) prowadzą do zaburzeń w organizmie;
• można obejść się bez komentarza, pierwiastek ten jest składnikiem hemoglobiny – stąd jego główna rola;
• Chlor (Cl) jest głównym pozakomórkowym anionem aktywnym osmotycznie w osoczu;
• Cynk (Zn) – niedobór cynku opóźnia wzrost i rozwój płciowy, powiększa śledzionę i wątrobę oraz przyczynia się do anemii;
• Cyjanokobalamina (witamina);
• Kwas askorbinowy (witamina C);
• Kwas foliowy;
• Kalcytriol (witamina D) – niedobór hamuje tworzenie kości i powoduje krzywicę u dzieci;
• (produkt zasadowego metabolizmu puryn, który odgrywa ważną rolę w powstawaniu chorób takich jak dna moczanowa).

Centralne miejsce w diagnostyce laboratoryjnej

Niektóre badania laboratoryjne, choć zaliczane do działu biochemii, wyróżniają się i są postrzegane oddzielnie. Dotyczy to na przykład analizy, która bada układ hemostatyczny i obejmuje badanie czynników krzepnięcia krwi.

Przy opisie LHC pominięto wiele badań laboratoryjnych (białka, enzymy, witaminy), ale w zasadzie są to badania zlecane w rzadkich przypadkach, więc raczej nie wzbudzą zainteresowania szerokiego grona czytelników.

Dodatkowo należy zaznaczyć, że badanie hormonów czy oznaczenie poziomu immunoglobulin (IgA, IgG, IgM) to także biochemiczne badanie krwi, które jednak przeprowadza się przede wszystkim metodą ELISA (enzyme-linked immunosorbent assay) w laboratoriach o nieco innym profilu. Z reguły pacjenci nie łączą tego w jakiś sposób ze swoją zwykłą biochemią, a nawet gdybyśmy poruszyli ich w tym temacie, musielibyśmy narysować kłopotliwe i niezrozumiałe tabele. Jednak w ludzkiej krwi można oznaczyć niemal każdą substancję, która jest w niej stale obecna lub przypadkowo przedostała się do niej, jednak aby szczegółowo zbadać każdą z nich, trzeba by napisać obszerną pracę naukową.

Do podstawowej oceny stanu zdrowia danej osoby zwykle stosuje się następujące wskaźniki:

1. Totalna proteina;
2. Białko;
3. Mocznik;
4. Kwas moczowy;
5. AsAT;
6. AlAT;
7. Glukoza;
8. Bilirubina (całkowita i związana);
9. cholesterol całkowity i HDL;
10. Sód;
11. Potas;
12. Żelazo;
13. OJSS.

Uzbrojony w tę listę pacjent może udać się do płatnego laboratorium biochemicznego i przekazać materiał biologiczny do badań, jednak z wynikami należy skontaktować się ze specjalistą, który rozszyfruje biochemiczne badanie krwi.

Różne podejścia do tego samego problemu

Biochemiczne badanie krwi, podobnie jak inne badania laboratoryjne, rozszyfrowuje lekarz diagnosta laboratoryjny lub lekarz prowadzący. Można jednak zrozumieć zainteresowanie i troskę pacjenta, który otrzymuje odpowiedź z wynikami badania własnej krwi. Nie każdy może się doczekać, aż usłyszy, co powie lekarz: poziomy podwyższone lub odwrotnie, poniżej dopuszczalnych wartości. Lekarz oczywiście wyjaśni liczby podkreślone na czerwono lub zaznaczone w inny sposób i powie, jakie choroby mogą kryć się za odchyleniami od normy, ale konsultacja może być jutro lub pojutrze, a wyniki są tutaj : w swoich rękach.

Ze względu na fakt, że dzisiejsi pacjenci to w większości ludzie dość wykształceni i dość „obeznani” z kwestiami medycznymi, wspólnie próbowaliśmy zrozumieć najpopularniejsze warianty LHC, ale znowu w celach informacyjnych. W związku z tym pragnę przestrzec pacjentów przed samodzielnym rozszyfrowaniem biochemicznego badania krwi, gdyż Te same wartości BAC mogą wskazywać na różne choroby u różnych osób. Aby to zrozumieć, lekarz uwzględnia w diagnostyce inne badania laboratoryjne i metody instrumentalne, wyjaśnia historię choroby i zaleca konsultacje z powiązanymi specjalistami. I dopiero po zebraniu wszystkich czynników razem, w tym biochemicznego badania krwi, lekarz wydaje orzeczenie (ustala diagnozę).

Pacjent podchodzi do tego problemu inaczej: bez specjalnej wiedzy ocenia wyniki jednostronnie: wskaźnik jest podwyższony – oznacza to, że jest chory (nazwa choroby nie jest trudna do znalezienia). Jednak nie jest tak źle, jest gorzej, gdy: Na podstawie wyników badań i własnych wniosków osoba przepisuje leczenie dla siebie. To niedopuszczalne, ponieważ możesz marnować czas, jeśli dana osoba jest rzeczywiście chora, lub zaszkodzić swojemu organizmowi, stosując metody leczenia zaczerpnięte z wątpliwych źródeł. I tu To, co pacjent naprawdę powinien wiedzieć i pamiętać, to jak prawidłowo przygotować się do biochemicznego badania krwi.

Aby uniknąć niepotrzebnych kosztów

Biochemiczne badania krwi przeprowadza się zawsze na czczo, ponieważ są one bardzo wrażliwe na różne substancje, które dostają się do organizmu w przeddzień analizy (produkty spożywcze, farmaceutyki). Tło hormonalne człowieka jest szczególnie niestabilne na różne wpływy zewnętrzne i wewnętrzne, dlatego udając się do laboratorium, należy wziąć pod uwagę takie niuanse i starać się odpowiednio przygotować (analiza hormonów nie jest zbyt tania).

Aby zbadać biochemię krwi, należy pobrać ją z żyły łokciowej w ilości co najmniej 5 ml (przy badaniu surowicy na analizatorze automatycznym można obejść się mniejszą dawką). Osoba przychodząca na analizę musi być świadoma i przygotowana do ważnego zabiegu:

• Wieczorem pozwól sobie na lekką kolację, po której możesz pić tylko czystą wodę (alkohol, herbata, kawa, soki nie są dozwolonymi napojami);
• Zrezygnuj z wieczornego joggingu (unikaj wzmożonej aktywności fizycznej), jeśli jest on zaplanowany zgodnie z reżimem;
• Odmów przyjemności wzięcia gorącej kąpieli w nocy;
• Odwagą jest przestrzeganie postu przez 8–12 godzin (ze względu na poziom lipidów nie zaleca się jedzenia przez 16 godzin);
• Nie bierz tabletek rano, nie ćwicz;
• Nie jest za wcześnie na zdenerwowanie, aby móc przybyć do laboratorium w spokojnym stanie.

W przeciwnym razie będziesz musiał ponownie odwiedzić CDL, co pociągnie za sobą dodatkowe koszty nerwowe i materialne. Nie ma potrzeby szczególnie porównywać biochemii z ogólnym badaniem krwi, podczas którego bada się skład komórkowy. Chociaż przygotowanie jest wymagane, nie jest ono tak rygorystyczne; zjedzenie kawałka czegoś smacznego może nie mieć wpływu na wynik. Tutaj jest inaczej: wskaźnikami biochemicznymi są metabolity i substancje biologicznie czynne, które nie mogą pozostać „obojętne” na nawet najmniejsze zmiany w organizmie i wokół niego. Przykładowo jeden cukierek zjedzony na śniadanie spowoduje wzrost poziomu cukru we krwi, uwolnienie insuliny, aktywację enzymów wątrobowych i trzustkowych itd. Niektórzy mogą w to nie uwierzyć, ale każde nasze działanie znajdzie odzwierciedlenie w biochemiczne badanie krwi.

Wideo: biochemiczne badanie krwi w programie „O najważniejszym”

Wyślij swoją dobrą pracę do bazy wiedzy jest prosta. Skorzystaj z poniższego formularza

Studenci, doktoranci, młodzi naukowcy, którzy wykorzystują bazę wiedzy w swoich studiach i pracy, będą Państwu bardzo wdzięczni.

Opublikowano na http://www.allbest.ru

Streszczenie na temat:

„Biochemiczne składniki życia”

Wstęp

Współczesna chemia to szeroki zespół nauk, który stopniowo pojawiał się podczas jej długiego rozwoju historycznego. Praktyczna znajomość procesów chemicznych przez człowieka sięga czasów starożytnych. Przez wiele stuleci teoretyczne wyjaśnienie procesów chemicznych opierało się na naturalnej doktrynie filozoficznej o cechach pierwiastków. W zmodyfikowanej formie stanowił podstawę alchemii, która powstała około III-IV wieku. OGŁOSZENIE i starał się rozwiązać problem konwersji metali nieszlachetnych w szlachetne. Ponieważ jednak nie udało się rozwiązać tego problemu, alchemicy opracowali szereg technik badania substancji, odkryli pewne związki chemiczne, co w pewnym stopniu przyczyniło się do powstania chemii naukowej.

Chemiczne spojrzenie na przyrodę, pochodzenie i stan obecny

Chemia jest aktywnie integrowana z innymi naukami, co skutkuje pojawieniem się biochemii, biologii molekularnej, kosmochemii, geochemii i biogeochemii. Ci pierwsi zajmują się procesami chemicznymi zachodzącymi w organizmach żywych, geochemią – wzorcami zachowania się pierwiastków chemicznych w skorupie ziemskiej. Biogeochemia to nauka o procesach ruchu, rozmieszczenia, dyspersji i koncentracji pierwiastków chemicznych w biosferze z udziałem organizmów. Założycielem biogeochemii jest V.I. Wernadski. Kosmochemia bada skład chemiczny materii we Wszechświecie, jej liczebność i rozmieszczenie pomiędzy poszczególnymi ciałami kosmicznymi.

Gwałtowne wzmocnienie związku między chemią a biologią nastąpiło w wyniku powstania A.M.

Teoria Butlerowa dotycząca budowy chemicznej związków organicznych. Kierując się tą teorią, chemicy organiczni rozpoczęli rywalizację z naturą. Kolejne pokolenia chemików wykazały się wielką pomysłowością, pracą, wyobraźnią i twórczymi poszukiwaniami ukierunkowanej syntezy substancji.

Postępujący rozwój nauki w XIX wieku, który doprowadził do odkrycia budowy atomu oraz szczegółowej wiedzy o budowie i składzie komórki, otworzył przed chemikami i biologami praktyczne możliwości wspólnej pracy nad chemicznymi problemami chemii. nauka o komórce, na pytania o naturę procesów chemicznych zachodzących w żywych tkankach i uwarunkowania funkcji biologicznych, reakcje chemiczne.

Jeśli spojrzeć na metabolizm w organizmie z czysto chemicznego punktu widzenia, tak jak zrobiła to sztuczna inteligencja. Oparin, zobaczymy zbiór dużej liczby stosunkowo prostych i jednolitych reakcji chemicznych, które łączą się między sobą w czasie, nie zachodzą losowo, ale w ścisłej kolejności, w wyniku czego powstają długie łańcuchy reakcji. A porządek ten w naturalny sposób zmierza w stronę ciągłego samozachowawstwa i samoreprodukcji całego układu żywego jako całości w danych warunkach środowiskowych.

Jednym słowem, takie specyficzne właściwości istot żywych, jak wzrost, rozmnażanie, mobilność, pobudliwość i zdolność reagowania na zmiany w środowisku zewnętrznym, są związane z pewnymi kompleksami przemian chemicznych.

Znaczenie chemii wśród nauk badających życie jest niezwykle duże. To chemia ujawniła najważniejszą rolę chlorofilu jako chemicznej podstawy fotosyntezy, hemoglobiny jako podstawy procesu oddychania, ustaliła chemiczną naturę przekazywania pobudzenia nerwowego, określiła strukturę kwasów nukleinowych itp. Ale najważniejsze jest to, że obiektywnie mechanizmy chemiczne leżą u podstaw procesów biologicznych i funkcji żywych istot. Wszystkie funkcje i procesy zachodzące w żywym organizmie można wyrazić językiem chemii, w postaci określonych procesów chemicznych.

Oczywiście błędem byłoby sprowadzanie zjawisk życia do procesów chemicznych. Byłoby to rażącym uproszczeniem mechanicznym. Wyraźnym tego dowodem jest specyfika procesów chemicznych zachodzących w układach żywych w porównaniu z układami nieożywionymi. Badanie tej specyfiki ujawnia jedność i wzajemne powiązanie chemicznych i biologicznych form ruchu materii. Świadczą o tym także inne nauki, które powstały na styku biologii, chemii i fizyki: biochemia – nauka o metabolizmie i procesach chemicznych zachodzących w organizmach żywych; chemia bioorganiczna - nauka o budowie, funkcjach i drogach syntezy związków tworzących organizmy żywe; biologia fizyczna i chemiczna jako nauka o funkcjonowaniu złożonych systemów transmisji informacji i regulacji procesów biologicznych na poziomie molekularnym, a także biofizyka, chemia biofizyczna i biologia radiacyjna.

Największymi osiągnięciami tego procesu była identyfikacja chemicznych produktów metabolizmu komórkowego (metabolizm u roślin, zwierząt, mikroorganizmów), ustalenie biologicznych szlaków i cykli biosyntezy tych produktów; dokonano ich sztucznej syntezy, odkryto materialne podstawy regulacyjnego i dziedzicznego mechanizmu molekularnego oraz w dużym stopniu wyjaśniono znaczenie procesów chemicznych i energii procesów w komórkach i ogólnie organizmach żywych.

W dzisiejszych czasach szczególnie istotne dla chemii staje się zastosowanie zasad biologicznych, które skupiają doświadczenie przystosowania organizmów żywych do warunków panujących na Ziemi przez wiele milionów lat oraz doświadczenie tworzenia najbardziej zaawansowanych mechanizmów i procesów. Na tej drodze osiągnięto już pewne osiągnięcia.

Ponad sto lat temu naukowcy zdali sobie sprawę, że podstawą wyjątkowej efektywności procesów biologicznych jest biokataliza. Dlatego chemicy postawili sobie za cel stworzenie nowej chemii opartej na katalitycznym doświadczeniu żywej natury. Wprowadzi nową kontrolę procesów chemicznych, w których zaczną być stosowane zasady syntezy podobnych cząsteczek, w oparciu o zasadę enzymów powstaną katalizatory o tak różnorodnych właściwościach, które znacznie przewyższą te istniejące w naszej branży.

Pomimo tego, że enzymy mają wspólne właściwości właściwe wszystkim katalizatorom, nie są one jednak identyczne z tymi ostatnimi, ponieważ funkcjonują w układach żywych. Dlatego wszelkie próby wykorzystania doświadczeń żywej natury do przyspieszania procesów chemicznych w świecie nieorganicznym napotykają poważne ograniczenia. Na razie możemy mówić jedynie o modelowaniu niektórych funkcji enzymów i wykorzystaniu tych modeli do teoretycznej analizy aktywności układów żywych, a także o częściowo praktycznym zastosowaniu izolowanych enzymów do przyspieszania niektórych reakcji chemicznych.

Tutaj najbardziej obiecującym kierunkiem są oczywiście badania skupione na zastosowaniu zasad biokatalizy w chemii i technologii chemicznej, dla których konieczne jest zbadanie całego doświadczenia katalitycznego żywej natury, w tym doświadczenia powstawania enzymu siebie, komórkę, a nawet organizm.

Teoria samorozwoju elementarnych otwartych układów katalitycznych, w jej najbardziej ogólnej formie, wysunięta przez profesora Moskiewskiego Uniwersytetu Państwowego A.P. Rudenko w 1964 r., jest ogólną teorią ewolucji chemicznej i biogenezy. Rozwiązuje pytania o siły napędowe i mechanizmy procesu ewolucyjnego, czyli o prawa ewolucji chemicznej, o dobór pierwiastków i struktur oraz ich przyczynowość, o wysokość organizacji chemicznej i w konsekwencji o hierarchię układów chemicznych ewolucji.

Teoretycznym rdzeniem tej teorii jest stanowisko, że ewolucja chemiczna reprezentuje samorozwój układów katalitycznych i dlatego katalizatory są substancją ewoluującą. Podczas reakcji następuje naturalna selekcja tych centrów katalitycznych, które wykazują największą aktywność. Samorozwój, samoorganizacja i samokomplikacja układów katalitycznych następuje w wyniku stałego dopływu przetworzonej energii. A ponieważ głównym źródłem energii jest reakcja podstawowa, maksymalne korzyści ewolucyjne uzyskują układy katalityczne, które rozwijają się na podstawie reakcji egzotermicznych. Zatem reakcja zasadowa jest nie tylko źródłem energii, ale także narzędziem selekcji najbardziej postępowych zmian ewolucyjnych w katalizatorach.

Rozwijając te poglądy, A.P. Rudenko sformułował podstawowe prawo ewolucji chemicznej, zgodnie z którym z największą szybkością i prawdopodobieństwem kształtują się te ścieżki ewolucyjnych zmian w katalizatorze, wzdłuż których następuje maksymalny wzrost jego bezwzględnej aktywności.

Praktyczną konsekwencją teorii samorozwoju otwartych układów katalitycznych jest tzw. „technologia niestacjonarna”, czyli technologia ze zmiennymi warunkami reakcji. Dziś badacze dochodzą do wniosku, że reżim stacjonarny, którego niezawodna stabilizacja wydawała się kluczem do wysokiej efektywności procesu przemysłowego, jest jedynie szczególnym przypadkiem reżimu niestacjonarnego. Jednocześnie odkryto wiele reżimów niestacjonarnych, które przyczyniają się do intensyfikacji reakcji.

Obecnie widoczne są już perspektywy powstania i rozwoju nowej chemii, w oparciu o którą tworzone będą niskoodpadowe, bezodpadowe i energooszczędne technologie przemysłowe.

Dziś chemicy doszli do wniosku, że korzystając z tych samych zasad, na których zbudowana jest chemia organizmów, w przyszłości (bez dokładnego powtarzania natury) będzie można zbudować zasadniczo nową chemię, nową kontrolę procesów chemicznych, gdzie zaczną być stosowane zasady syntezy podobnych cząsteczek. Przewiduje się stworzenie konwerterów wykorzystujących z dużą wydajnością światło słoneczne, zamieniające je na energię chemiczną i elektryczną oraz energię chemiczną na światło o dużym natężeniu.

Aby opanować katalityczne doświadczenie żywej natury i wdrożyć zdobytą wiedzę w produkcji przemysłowej, chemicy przedstawili szereg obiecujących sposobów.

Pierwszy - rozwój badań w zakresie katalizy metalokompleksowej ze szczególnym uwzględnieniem odpowiednich obiektów przyrody ożywionej. Katalizę tę wzbogacają techniki stosowane przez organizmy żywe w reakcjach enzymatycznych, a także metody klasycznej katalizy heterogenicznej.

Drugi sposób polega na modelowaniu biokatalizatorów. Obecnie, poprzez sztuczny dobór struktur, możliwe jest zbudowanie modeli wielu enzymów charakteryzujących się dużą aktywnością i selektywnością, czasami niemal identycznymi z oryginałami, lub o większej prostocie strukturalnej.

Jednak powstałe modele nie są jeszcze w stanie zastąpić naturalnych biokatalizatorów systemów żywych. Na obecnym etapie rozwoju wiedzy chemicznej problem ten jest niezwykle trudny do rozwiązania. Z organizmu żywego wyodrębnia się enzym, określa się jego strukturę i wprowadza do reakcji, aby pełnił funkcje katalityczne. Ale działa przez krótki czas i szybko ulega zniszczeniu, ponieważ jest odizolowany od całości, od komórki. Cała komórka wraz z całym jej aparatem enzymatycznym jest ważniejszym obiektem niż wyizolowana z niej część.

Trzeci sposób opanowanie mechanizmów laboratorium żywej natury wiąże się z osiągnięciami chemii unieruchomionych układów. Istotą immobilizacji jest utrwalenie enzymów wyizolowanych z żywego organizmu na powierzchni stałej poprzez adsorpcję, co powoduje ich przekształcenie w heterogeniczny katalizator zapewniający jego stabilność i ciągłe działanie.

Czwarty sposób w rozwoju badań skupionych na zastosowaniu zasad biokatalizy w chemii i technologii chemicznej, charakteryzuje się sformułowaniem najszerszego zadania - zbadania i opanowania całego doświadczenia katalitycznego żywej przyrody, łącznie z powstawaniem enzymu, komórka, a nawet organizm. Jest to etap, w którym powstają podstawy chemii ewolucyjnej jako nauki skutecznej wraz z jej funkcjami roboczymi. Naukowcy twierdzą, że jest to ruch nauk chemicznych w kierunku zasadniczo nowej technologii chemicznej z perspektywą stworzenia analogów układów żywych. Rozwiązanie tego problemu zajmie kluczowe miejsce w tworzeniu chemii przyszłości.

Pierwiastki chemiczne w organizmie człowieka

element katalityczny biokatalizy chemicznej

Wszystkie żywe organizmy na Ziemi, w tym człowiek, pozostają w ścisłym kontakcie ze środowiskiem. Jedzenie i woda pitna przyczyniają się do przedostawania się prawie wszystkich pierwiastków chemicznych do organizmu. Są wprowadzane i usuwane z organizmu każdego dnia. Analizy wykazały, że liczba poszczególnych pierwiastków chemicznych i ich stosunek w zdrowym organizmie różnych ludzi jest w przybliżeniu taki sam.

Opinia, że ​​prawie wszystkie pierwiastki układu okresowego można znaleźć w organizmie człowieka D.I. Mendelejew staje się nawykiem. Założenia naukowców idą jednak dalej – w żywym organizmie nie tylko występują wszystkie pierwiastki chemiczne, ale każdy z nich pełni jakąś funkcję biologiczną. Całkiem możliwe, że hipoteza ta nie zostanie potwierdzona. Jednak w miarę rozwoju badań w tym kierunku ujawnia się biologiczna rola coraz większej liczby pierwiastków chemicznych. Niewątpliwie czas i praca naukowców rzucą światło na tę kwestię.

Bioaktywność poszczególnych pierwiastków chemicznych. Ustalono eksperymentalnie, że metale stanowią około 3% (wagowo) w organizmie człowieka. To dużo. Jeśli przyjmiemy masę osoby jako 70 kg, wówczas udział metali wynosi 2,1 kg. Masę rozkłada się na poszczególne metale w następujący sposób: wapń (1700 g), potas (250 g), sód (70 g), magnez (42 g), żelazo (5 g), cynk (3 g). Reszta pochodzi z mikroelementów. Jeśli stężenie pierwiastka w organizmie przekracza 10,2%, wówczas zalicza się go do makroelementu. Mikroelementy występują w organizmie w stężeniach 10 3 -10 5% . Jeśli stężenie pierwiastka jest mniejsze niż 10,5%, wówczas uważa się go za ultramikroelement. Substancje nieorganiczne w żywym organizmie występują w różnych postaciach. Większość jonów metali tworzy związki z obiektami biologicznymi. Ustalono już, że wiele enzymów (katalizatorów biologicznych) zawiera jony metali. Na przykład mangan wchodzi w skład 12 różnych enzymów, żelazo - w 70, miedź - w 30, a cynk - w ponad 100. Naturalnie brak tych pierwiastków powinien wpływać na zawartość odpowiednich enzymów, a tym samym na normalne funkcjonowanie cielesny. Zatem sole metali są absolutnie niezbędne do normalnego funkcjonowania organizmów żywych. Potwierdziły to również doświadczenia z dietą bezsolną, którą stosowano w żywieniu zwierząt doświadczalnych. W tym celu usuwano sole z żywności poprzez wielokrotne przemywanie wodą. Okazało się, że spożywanie takiej żywności prowadziło do śmierci zwierząt

Sześć pierwiastków, których atomy wchodzą w skład białek i kwasów nukleinowych: węgiel, wodór, azot, tlen, fosfor, siarka. Następnie należy wyróżnić dwanaście pierwiastków, których rola i znaczenie dla życia organizmów jest znana: chlor, jod, sód, potas, magnez, wapń, mangan, żelazo, kobalt, miedź, cynk, molibden. W literaturze istnieją przesłanki wskazujące na przejaw aktywności biologicznej przez wanad, chrom, nikiel i kadm

Istnieje wiele pierwiastków, które są truciznami dla żywego organizmu, na przykład rtęć, tal, świnie itp. Mają niekorzystny wpływ biologiczny, ale organizm może bez nich funkcjonować. Istnieje opinia, że ​​​​powód działania tych trucizn jest związany z blokowaniem niektórych grup w cząsteczkach białka lub wypieraniem miedzi i cynku z niektórych enzymów. Istnieją pierwiastki, które w stosunkowo dużych ilościach są trujące, ale już w małych stężeniach korzystnie wpływają na organizm. Na przykład arsen jest silną trucizną, która zaburza układ sercowo-naczyniowy i wpływa na wątrobę i nerki, ale lekarze przepisują go w małych dawkach w celu poprawy apetytu. Naukowcy uważają, że mikrodawki arsenu zwiększają odporność organizmu na szkodliwe drobnoustroje. Gaz musztardowy jest powszechnie znaną silną substancją toksyczną. S(CH 2 CH 2 C1) 2 . Jednak rozcieńczony 20 000 tysięcy razy wazeliną pod nazwą „łuszczyca” jest stosowany przeciwko łuszczącym się porostom. Współczesna farmakoterapia nie może się jeszcze obejść bez znacznej liczby leków zawierających metale toksyczne. Jak nie pamiętać powiedzenia, że ​​w małych ilościach leczy, ale w dużych ilościach paraliżuje.

Co ciekawe, chlorek sodu (sól kuchenna) w dziesięciokrotnym nadmiarze w organizmie w porównaniu do normalnego poziomu jest trujący. Tlen niezbędny do oddychania ma działanie toksyczne w wysokich stężeniach, a zwłaszcza pod ciśnieniem. Z tych przykładów jasno wynika, że ​​stężenie pierwiastka w organizmie czasami odgrywa bardzo znaczącą, a czasami katastrofalną rolę.

Żelazo wchodzi w skład hemoglobiny krwi, a dokładniej czerwonych barwników krwi, które odwracalnie wiążą tlen cząsteczkowy. Krew osoby dorosłej zawiera około 2,6 g żelaza. W procesie życia organizm stale się rozkłada i syntetyzuje hemoglobinę. Aby przywrócić żelazo utracone w wyniku rozkładu hemoglobiny, osoba potrzebuje dziennego spożycia około 25 mg. Brak żelaza w organizmie prowadzi do choroby - anemii. Jednak nadmiar żelaza w organizmie jest również szkodliwy. Jest to związane z siderozą oczu i płuc, chorobą spowodowaną odkładaniem się związków żelaza w tkankach tych narządów. Brak miedzi w organizmie powoduje zniszczenie naczyń krwionośnych. Ponadto uważa się, że jej niedobór powoduje raka. W niektórych przypadkach lekarze łączą raka płuc u osób starszych ze związanym z wiekiem spadkiem poziomu miedzi w organizmie. Nadmiar miedzi prowadzi jednak do zaburzeń psychicznych i paraliżu niektórych narządów (choroba Wilsona). Tylko duże ilości związków miedzi są szkodliwe dla ludzi. W małych dawkach stosowane są w medycynie jako środek ściągający i bakteriostatyczny (hamujący wzrost i rozmnażanie się bakterii). Na przykład siarczan miedzi (II). CuSO 4 stosowany w leczeniu zapalenia spojówek w postaci kropli do oczu (0,25% roztwór), a także do kauteryzacji jaglicy w postaci kredek do oczu (stop siarczanu miedzi (II), azotanu potasu, ałunu i kamfory). W przypadku oparzeń skóry fosforem obficie zwilża się ją 5% roztworem siarczanu miedzi (II).

Już dawno zauważono bakteriobójcze (powodujące śmierć różnych bakterii) właściwości srebra i jego soli. Na przykład w medycynie roztwór srebra koloidalnego (collargol) stosuje się do przemywania ropnych ran, pęcherza moczowego przy przewlekłym zapaleniu pęcherza moczowego i cewki moczowej, a także w postaci kropli do oczu na ropne zapalenie spojówek i blennorrheę. Azotan srebra AgNO 3 w postaci ołówków służą do kauteryzacji brodawek, granulacji itp. W rozcieńczonych roztworach (0,1-0,25%) stosowany jest jako środek ściągający i przeciwdrobnoustrojowy do balsamów, a także jako krople do oczu. Naukowcy uważają, że kauteryzujące działanie azotanu srebra wiąże się z jego interakcją z białkami tkankowymi, co prowadzi do powstawania soli białkowych srebra – albuminianów.

Obecnie niewątpliwie ustalono, że wszystkie organizmy żywe charakteryzują się zjawiskiem asymetrii jonów – nierównomiernego rozmieszczenia jonów wewnątrz i na zewnątrz komórki. Na przykład wewnątrz komórek włókien mięśniowych, serca, wątroby i nerek występuje zwiększona zawartość jonów potasu w porównaniu z zawartością zewnątrzkomórkową. Przeciwnie, stężenie jonów sodu jest wyższe na zewnątrz komórki niż w jej wnętrzu. Obecność gradientu stężeń potasu i sodu jest faktem potwierdzonym eksperymentalnie. Badaczy niepokoi zagadka natury pompy potasowo-sodowej i jej funkcjonowania. Rozwiązanie tego problemu mają na celu wysiłki wielu zespołów naukowych w kraju i za granicą. Co ciekawe, wraz z wiekiem organizmu zmniejsza się gradient stężeń jonów potasu i sodu na granicy komórek. Kiedy następuje śmierć, stężenie potasu i sodu wewnątrz i na zewnątrz komórki natychmiast się wyrównuje.

Biologiczna funkcja jonów litu i rubidu w zdrowym organizmie nie jest jeszcze jasna. Istnieją jednak dowody na to, że wprowadzając je do organizmu, można wyleczyć jedną z postaci psychozy maniakalno-depresyjnej.

Biolodzy i lekarze doskonale wiedzą, że glikozydy pełnią ważną rolę w organizmie człowieka. Niektóre naturalne glikozydy (ekstrahowane z roślin) aktywnie działają na mięsień sercowy, wzmacniając funkcje skurczowe i spowalniając tętno. Jeśli do organizmu dostanie się duża ilość glikozydów nasercowych, może wystąpić całkowite zatrzymanie akcji serca. Niektóre jony metali wpływają na działanie glikozydów. Na przykład, gdy jony magnezu zostaną wprowadzone do krwi, działanie glikozydów na mięsień sercowy jest osłabione, jony wapnia natomiast wzmacniają działanie glikozydów nasercowych

Niektóre związki rtęci są również wyjątkowo trujące. Wiadomo, że jony rtęci(II) są w stanie silnie wiązać się z białkami. Trujące działanie chlorku rtęci (II) HgCl 2 (sublimacja) objawia się przede wszystkim martwicą (śmiercią) nerek i błony śluzowej jelit. W wyniku zatrucia rtęcią nerki tracą zdolność wydalania produktów przemiany materii z krwi.

Co ciekawe, chlorek rtęci(I). Hg 2 kl 2 (starożytna nazwa kalomel) jest nieszkodliwy dla organizmu ludzkiego. Prawdopodobnie wynika to z wyjątkowo niskiej rozpuszczalności soli, w wyniku czego jony rtęci nie przedostają się do organizmu w zauważalnych ilościach.

Cyjanek potasu (cyjanek potasu) KCN- sól kwasu cyjanowodorowego HCN. Obydwa związki są szybko działającymi i silnymi truciznami

W przypadku ostrego zatrucia kwasem cyjanowodorowym i jego solami dochodzi do utraty przytomności, paraliżu układu oddechowego i serca. W początkowej fazie zatrucia osoba odczuwa zawroty głowy, uczucie ucisku w czole, ostry ból głowy, szybki oddech i kołatanie serca. Pierwszą pomocą w przypadku zatrucia kwasem cyjanowodorowym i jego solami jest świeże powietrze, oddychanie tlenem i ciepło. Antidotum to azotyn sodu NaNO 2 oraz organiczne związki nitrowe: azotyn amylu C 5 H 11 O NIE i azotyn propylu C 3 H 7 O NIE. Uważa się, że działanie azotynu sodu sprowadza się do przemiany hemoglobiny w metahemoglobinę. Ten ostatni mocno wiąże jony cyjankowe w cyjanmetagemoglobinę. W ten sposób enzymy oddechowe zostają uwolnione od jonów cyjankowych, co prowadzi do przywrócenia funkcji oddechowej komórek i tkanek.

Jako antidotum na kwas cyjanowodorowy szeroko stosowane są związki zawierające siarkę: siarka koloidalna, tiosiarczan sodu Nie 2 S 2 O 3 , tetrationian sodu Nie 2 S 4 O 6 , a także związki organiczne zawierające siarkę, w szczególności aminokwasy - glutation, cysteina, cystyna. Kwas cyjanowodorowy i jego sole w reakcji z siarką przekształcają się w tiocyjaniany zgodnie z równaniem

HCN+S > HNCS

Tiocyjaniany są całkowicie nieszkodliwe dla organizmu ludzkiego.

Od czasów starożytnych w przypadku niebezpieczeństwa zatrucia cyjankiem zalecano trzymanie kawałka cukru pod policzkiem. W 1915 roku niemieccy chemicy Rupp i Golze wykazali, że glukoza reaguje z kwasem cyjanowodorowym i niektórymi cyjankami, tworząc nietoksyczny związek cyjanohydryny glukozy:

OH OH OH OH N OH OH OH OH N

| | | | | | | | | | | |

CH2-CH-CH-CH-CH-C = O + HCN > CH2-CH-CH-CH-CH-C-OH

glukoza cyjanohydryna glukoza

Ołów i jego związki są dość silnymi truciznami. W organizmie człowieka ołów gromadzi się w kościach, wątrobie i nerkach.

Związki pierwiastka chemicznego tal, który jest uważany za rzadki, są bardzo toksyczne.

Należy zaznaczyć, że wszystkie metale nieżelazne i szczególnie ciężkie (znajdujące się na końcu układu okresowego) są trujące w ilościach większych niż dopuszczalne.

Dwutlenek węgla występuje w organizmie człowieka w dużych ilościach i dlatego nie może być trujący. W ciągu 1 godziny osoba dorosła wydycha około 20 litrów (około 40 g) tego gazu. Podczas pracy fizycznej ilość wydychanego dwutlenku węgla wzrasta do 35 litrów. Powstaje w wyniku spalania węglowodanów i tłuszczów w organizmie. Jednak z dużą zawartością WSPÓŁ 2 uduszenie występuje w powietrzu z powodu braku tlenu. Maksymalny czas przebywania osoby w pomieszczeniu w stanie skupienia WSPÓŁ 2 do 20% (objętościowo) nie powinno przekraczać 2 godzin We Włoszech znana jest jaskinia („Psia Jaskinia”), w której człowiek może stać długo, a pies, który do niej wpadnie, dusi się i umiera. Faktem jest, że jaskinia jest wypełniona ciężkim (w porównaniu z azotem i tlenem) dwutlenkiem węgla aż do pasa człowieka. Ponieważ głowa osoby znajduje się w warstwie powietrza, nie odczuwa ona żadnego dyskomfortu. Gdy pies rośnie, znajduje się w atmosferze dwutlenku węgla i dlatego się dusi.

Lekarze i biolodzy odkryli, że podczas utleniania węglowodanów w organizmie do wody i dwutlenku węgla na każdą cząsteczkę zużytego tlenu uwalniana jest jedna cząsteczka tlenu. WSPÓŁ 2 . Zatem stosunek wybranych WSPÓŁ 2 do wchłonięcia O 2 (wartość współczynnika oddechowego) jest równa jeden. W przypadku utleniania tłuszczu współczynnik oddechowy wynosi około 0,7. W konsekwencji, wyznaczając wartość współczynnika oddechowego, można ocenić, które substancje w organizmie ulegają spalaniu w największym stopniu. Ustalono eksperymentalnie, że podczas krótkotrwałych, ale intensywnych obciążeń mięśni energia pozyskiwana jest poprzez utlenianie węglowodanów, natomiast podczas długotrwałych ćwiczeń energia pozyskiwana jest głównie poprzez spalanie tłuszczów. Uważa się, że przejście organizmu na utlenianie tłuszczu wiąże się z wyczerpaniem zapasów węglowodanów, co zwykle obserwuje się po 5-20 minutach od rozpoczęcia intensywnej pracy mięśni.

Antidota

Antidota to substancje eliminujące działanie trucizn na struktury biologiczne i inaktywujące trucizny poprzez działanie chemiczne

Żółta sól krwi K 4 tworzy słabo rozpuszczalne związki z jonami wielu metali ciężkich. Właściwość tę wykorzystuje się w praktyce w leczeniu zatruć solami metali ciężkich.

Dobrym antidotum na zatrucia związkami arsenu, rtęci, ołowiu, kadmu, niklu, chromu, kobaltu i innych metali jest unitiol:

CH 2 -CH-CH 2 WIĘC 3 Na H 2 O

Mleko to uniwersalne antidotum.

Wniosek

Współczesna biochemia reprezentowana jest przez wiele różnych kierunków rozwoju wiedzy o naturze materii i sposobach jej przemian. Jednocześnie chemia to nie tylko suma wiedzy o substancjach, ale wysoce uporządkowany, stale rozwijający się system wiedzy, mający swoje miejsce wśród innych nauk przyrodniczych.

Chemia bada jakościowe zróżnicowanie materialnych nośników zjawisk chemicznych, chemiczną formę ruchu materii.

Jedną z najistotniejszych obiektywnych przesłanek wyróżnienia chemii jako samodzielnej dyscypliny nauk przyrodniczych jest rozpoznanie specyfiki chemii, zależności między substancjami, która objawia się przede wszystkim zespołem sił i różnego rodzaju oddziaływań determinujących istnienie związków dwu- i wieloatomowych. Kompleks ten jest zwykle charakteryzowany jako wiązanie chemiczne, które powstaje lub pęka podczas interakcji cząstek na poziomie atomowym organizacji materii. Występowanie wiązania chemicznego charakteryzuje się znaczną redystrybucją gęstości elektronowej w porównaniu z prostym położeniem gęstości elektronowej niezwiązanych atomów lub fragmentów atomowych zbliżonych do odległości wiązania. Ta cecha najdokładniej oddziela wiązanie chemiczne od różnego rodzaju przejawów oddziaływań międzycząsteczkowych.

Stałemu wzrostowi roli biochemii jako nauki w ramach nauk przyrodniczych towarzyszy szybki rozwój badań podstawowych, kompleksowych i stosowanych, przyspieszony rozwój nowych materiałów o określonych właściwościach oraz nowych procesów w zakresie technologii produkcji i przetwarzanie substancji.

Bibliografia

1. Duży słownik encyklopedyczny. Chemia. M., 2001.

2. Grushevitskaya T.T., Sadokhin A.P. Koncepcje współczesnych nauk przyrodniczych. M., 1998.

3. Kuzniecow V.I., Idlis G.M., Gutina V.N. Naturalna nauka. M., 1996.

4. Chemia // Słownik encyklopedyczny chemiczny. M., 1983.

5. http://n-t.ru/ri/kk/hm16.htm

6. http://www.alhimik.ru/kunst/man"s_elem.html

Opublikowano na Allbest.ru

Podobne dokumenty

Chemiczne spojrzenie na przyrodę, pochodzenie i stan obecny. Przedmiot wiedzy z zakresu chemii i jej struktury. Związek chemii i fizyki. Związek chemii i biologii. Chemia bada jakościowe zróżnicowanie materialnych nośników zjawisk chemicznych.

streszczenie, dodano 15.03.2004


Prezentacja chemii. Układy żywe to znajdujące się w nich pierwiastki chemiczne. Bliski kontakt systemów żywych, w tym człowieka, ze środowiskiem. Skład ciała ludzkiego. Zaburzenia gospodarki mineralnej w organizmie człowieka. Stany patologiczne.

prezentacja, dodano 24.12.2008


streszczenie, dodano 11.10.2011


Główne pierwiastki chemiczne występujące powszechnie w organizmie człowieka, charakterystyczne oznaki i objawy niedoborów niektórych z nich. Ogólny opis właściwości jodu, jego odkrycie i znaczenie w organizmie. Procedura określania jego niedoboru i mechanizm uzupełniania.

prezentacja, dodano 27.12.2010


Fizjologiczna rola berylu w organizmie człowieka, jego synergetyki i antagoniści. Rola magnezu w organizmie człowieka w zapewnieniu przebiegu różnych procesów życiowych. Neutralizacja nadmiernej kwasowości organizmu. Wartość strontu dla człowieka.

streszczenie, dodano 09.05.2014


Właściwości fizykochemiczne talu, stan skupienia, prężność pary nasyconej, ciepło parowania w warunkach normalnych i wrażliwość na ogrzewanie. Drogi przenikania i przemian w organizmie. Źródła przedostawania się do środowiska.

test, dodano 24.10.2014


Właściwości chemiczne metali, ich obecność w organizmie człowieka. Rola makroelementów (potasu, sodu, wapnia, magnezu) i mikroelementów w organizmie. Zawartość makro- i mikroelementów w produktach spożywczych. Konsekwencje braku równowagi niektórych pierwiastków.

prezentacja, dodano 13.03.2013


Pojęcie, ogólna charakterystyka i cel procesu reformingu katalitycznego. Chemiczne podstawy procesu reformingu: przemiana alkanów, cykloalkanów, arenów. Katalizatory i makrokinetyka procesu. Instalacje przemysłowe procesu katalitycznego.

praca na kursie, dodano 13.10.2011


Oznaczanie równoważnej masy metalu i soli metodą wypierania wodoru. Postęp i dane eksperymentu, charakterystyka urządzeń. Zastosowanie magnezu jako metalu, jego podstawowe właściwości chemiczne. Obliczanie bezwzględnych i względnych błędów eksperymentalnych.

praca laboratoryjna, dodano 05.05.2013


Niskocząsteczkowe związki organiczne o różnym charakterze chemicznym, niezbędne do realizacji procesów zachodzących w żywym organizmie. Witaminy rozpuszczalne w wodzie i tłuszczach. Codzienne zapotrzebowanie człowieka na witaminy i ich główne funkcje.

Ciało żywych istot składa się nie tylko z cząsteczek i atomów, ale ze zbioru elementów, które pozwalają mu harmonijnie i harmonijnie przeprowadzać wszystkie procesy życiowe. To dzięki strukturom takim jak pierwiastki biogenne ludzie, rośliny, zwierzęta, grzyby i bakterie mogą się poruszać, oddychać, jeść, rozmnażać się i w ogóle żyć. Wszyscy mają własne komórki w ogólnym układzie chemicznym Mendelejewa.

Elementy biogenne – czym są?

Ogólnie rzecz biorąc, należy zauważyć, że spośród 118 znanych dziś pierwiastków, dla stosunkowo niewielu została określona dokładna rola i znaczenie w ciele istot żywych. Chociaż dane eksperymentalne pozwoliły ustalić, że każda komórka ludzka zawiera około 50 pierwiastków chemicznych. To oni nazywani są biogenami lub biofilami.

Oczywiście większość z nich została dokładnie zbadana, rozważono wszystkie możliwości ich wpływu na zdrowie i kondycję człowieka (zarówno w nadmiarze, jak i w niedoborze). Pozostaje jednak pewna część substancji, których rola nie jest w pełni poznana. To pozostaje do ustalenia.

Klasyfikacja elementów biofilnych

Elementy biogenne można podzielić na trzy grupy ze względu na ich zawartość ilościową i znaczenie dla organizmów żywych.

1. Makrobiogenne - te, z których zbudowane są wszystkie niezbędne związki: białka, kwasy nukleinowe, węglowodany, lipidy i inne. Są to główne pierwiastki biogenne, do których należą węgiel, wodór, tlen, siarka, sód, chlor, magnez, wapń, fosfor, azot i potas. Ich zawartość w organizmie jest maksymalna w stosunku do innych.
2. Mikrobiogenne – zawarte w mniejszych ilościach, ale pełniące bardzo ważną rolę w utrzymaniu prawidłowego poziomu aktywności życiowej, przeprowadzaniu wielu procesów i utrzymaniu zdrowia. Do tej grupy zalicza się mangan, selen, fluor, wanad, żelazo, cynk, jod, ruten, nikiel, chrom, miedź, german.
3. Ultramikrobiogenny. Nie wyjaśniono jeszcze, jaką rolę odgrywają w organizmie te biogenne pierwiastki chemiczne. Uważa się jednak, że one również są ważne i należy je utrzymywać w stałej równowadze.

Ta klasyfikacja składników odżywczych odzwierciedla znaczenie konkretnej substancji. Istnieje jednak inny, który dzieli wszystkie związki obecne w organizmie na metale i niemetale. Tabela pierwiastków chemicznych znajduje odzwierciedlenie w żywych systemach, co po raz kolejny podkreśla, jak wszystko jest ze sobą powiązane.

Charakterystyka i znaczenie makroelementów

Jeśli rozumiesz strukturę cząsteczek białka, łatwo zrozumiesz, jak ważne są biogenne elementy grupy makroskładników. Przecież zaliczają się do nich:

• węgiel;
• tlen;
• wodór;
• azot;
• czasami siarka.

Oznacza to, że wszystkie wymienione przez nas substancje są niezbędne. Jest to całkiem uzasadnione, ponieważ nie bez powodu białka nazywane są podstawą życia.

Chemia składników odżywczych odgrywa w tym ważną rolę. Przecież na przykład to właśnie dzięki właściwościom chemicznym węgla jest on w stanie łączyć się z atomami o tej samej nazwie, tworząc ogromne makrołańcuchy - podstawę wszystkich związków organicznych, a zatem i życia. Gdyby nie zdolność wodoru do tworzenia wiązań wodorowych między cząsteczkami, istnienie białek i kwasów nukleinowych jest mało prawdopodobne. Bez nich nie byłoby żywych istot.

Tlen, jako jeden z najważniejszych pierwiastków, nie tylko wchodzi w skład najważniejszej substancji na planecie – wody, ale ma także silną elektroujemność. Dzięki temu może brać udział w wielu interakcjach, w tym w tworzeniu wiązań wodorowych.

O znaczeniu wody chyba nie trzeba mówić. O jego znaczeniu wie każde dziecko. Jest rozpuszczalnikiem, podłożem reakcji biochemicznych, głównym składnikiem cytoplazmy komórek i tak dalej. Jego pierwiastkami biogennymi są ten sam wodór i tlen, o których wspomniano już wcześniej.

Element nr 20 w tabeli

Wapń występuje w kościach ludzi i zwierząt i jest ważnym składnikiem szkliwa zębów. Bierze także udział w wielu procesach biologicznych zachodzących w organizmie:

• egzocytoza;
• krzepnięcie krwi;
• skurcz włókien mięśniowych;
• produkcja hormonów.

Ponadto tworzy egzoszkielet wielu bezkręgowców i życia morskiego. Zapotrzebowanie na ten pierwiastek wzrasta wraz z wiekiem, a po ukończeniu 20. roku życia maleje.

Wartość sodu i potasu

Te dwa elementy są bardzo ważne dla prawidłowego i skoordynowanego funkcjonowania błon komórkowych, a także pompy sodowo-potasowej serca. Wiele leków na choroby układu sercowo-naczyniowego zawiera te substancje. Ponadto te same elementy:

• utrzymywać ciśnienie osmotyczne w komórce;
• regulować pH środowiska;
• wchodzą w skład osocza krwi i płynów limfatycznych;
• zatrzymują wodę w tkankach;
• przyczyniają się do przekazywania impulsów nerwowych i tak dalej.

Procesy są niezwykle istotne, dlatego trudno przecenić znaczenie tych makroelementów.

Magnez i fosfor

Tabela pierwiastków chemicznych umieściła te dwie substancje dość daleko od siebie ze względu na różnicę we właściwościach, zarówno fizycznych, jak i chemicznych. Rola biologiczna również jest różna, ale mają też coś wspólnego - ich znaczenie w życiu istot żywych.

Magnez spełnia następujące funkcje:

• bierze udział w rozszczepieniu makrocząsteczek, czemu towarzyszy uwolnienie energii;
• uczestniczy w przekazywaniu impulsów nerwowych i regulacji pracy serca;
• jest aktywnym składnikiem zapewniającym prawidłową pracę jelit;
• jest częścią substancji kontrolujących aktywność mięśni gładkich i tak dalej.

To nie wszystkie funkcje, ale najważniejsze.

Fosfor z kolei pełni następującą rolę:

• jest częścią dużej liczby makrocząsteczek (fosfolipidów, enzymów i innych);
• jest składnikiem najważniejszych rezerw energetycznych organizmu – cząsteczek ATP i ADP;
• kontroluje pH roztworów, pełni funkcję bufora w organizmie;
• wchodzi w skład kości i zębów jako jeden z głównych elementów budulcowych.

Zatem makroelementy są ważną częścią zdrowia ludzi i innych stworzeń, ich podstawą, początkiem wszelkiego życia na planecie.

Główne cechy mikroelementów

Elementy biogenne należące do tej grupy różnią się tym, że zapotrzebowanie organizmu na nie jest mniejsze niż w przypadku przedstawicieli poprzedniej grupy. Około 100 mg na dzień, ale nie więcej niż 150 mg. W sumie istnieje około 30 odmian. Co więcej, wszystkie one występują w komórce w różnych stężeniach.

Rola nie wszystkich została ustalona, ​​ale konsekwencje niedostatecznego spożycia tego lub innego pierwiastka są wyraźnie widoczne, wyrażone w różnych chorobach. Najczęściej badane pod kątem ich biologicznego wpływu na organizm są miedź, selen i cynk, a także żelazo. Wszystkie biorą udział w mechanizmach regulacji humoralnej, są częścią enzymów i są katalizatorami procesów.

Cykl cząstek biofilnych: węgiel

Każdy atom jest w stanie dokonać przejścia z ciała do otoczenia i z powrotem. W tym przypadku zachodzi proces zwany „cyklem składników odżywczych”. Rozważmy jego istotę na przykładzie atomu węgla.

Atomy przechodzą przez kilka etapów swojego cyklu.

1. Większość znajduje się w jelitach ziemi w postaci węgla, a także w powietrzu, tworząc warstwę dwutlenku węgla.
2. Węgiel przedostaje się z powietrza do roślin, gdzie jest przez nie absorbowany w procesie fotosyntezy.
3. Następnie albo pozostaje w roślinach aż do śmierci i przechodzi do złóż węgla, albo przechodzi do organizmów zwierzęcych żerujących na roślinach. Spośród nich węgiel powraca do atmosfery w postaci dwutlenku węgla.
4. Jeśli mówimy o dwutlenku węgla rozpuszczonym w Oceanie Światowym, to z wody przedostaje się on do tkanki roślinnej, tworząc ostatecznie osady wapienne, lub odparowuje do atmosfery i poprzedni cykl rozpoczyna się od nowa.

W ten sposób dochodzi do biogennej migracji pierwiastków chemicznych, zarówno makro-, jak i mikrobiogennych.

Rola biochemiczna oraz znaczenie medyczne i biologiczne biogennych pierwiastków p. (węgiel, azot, fosfor, tlen, siarka, chlor, brom, jod)

Biogenne pierwiastki D. Związek pomiędzy strukturą elektronową pierwiastków d a ich funkcjami biologicznymi. Rola pierwiastków d w tworzeniu kompleksów w układach biologicznych.

W materii żywej odkryto ponad 70 pierwiastków.

Składniki odżywcze- pierwiastki niezbędne organizmowi do budowy i funkcjonowania komórek i narządów.

Ciało ludzkie zawiera najwięcej pierwiastków S i P.

Niezbędne makroelementy s-: H, Na, Mg, K, Ca

Niezbędne makroelementy p-: C, N, O, P, S, Cl, I.

Zanieczyszczenia pierwiastkami s i p: Li, B, F.

Stężenie pierwiastka chemicznego– zwiększona zawartość tego pierwiastka w organizmie w porównaniu do otoczenia.

Podstawą wszystkich żywych systemów jest sześć elementy organogeniczne: węgiel, wodór, tlen, azot, fosfor, siarka. Ich zawartość w organizmie sięga 97%.

Elementy biogenne dzielą się na trzy bloki: s-, p-, d-.

Elementy S

Podstawowe informacje:

1. Pierwiastki S to pierwiastki chemiczne, których atomy są wypełnione elektronami, czyli podpoziom s poziomu zewnętrznego.

2. Struktura ich poziomu wartościowości ns 1-2.

3. Mały ładunek jądrowy i duży rozmiar atomu powodują, że atomy pierwiastków s są typowymi metalami aktywnymi; wskaźnikiem tego jest ich niski potencjał jonizacji. Chemia takich pierwiastków jest głównie jonowa, z wyjątkiem litu i berylu, które mają silniejsze działanie polaryzujące.

4. Mają stosunkowo duże promienie atomów i jonów.

5. Z łatwością oddawaj elektrony walencyjne.

6. Są silnymi środkami redukującymi. Właściwości redukujące zwiększają się naturalnie wraz ze wzrostem promienia atomowego. Zdolność regeneracyjna wzrasta w całej grupie od góry do dołu.

Rola biologiczna:

Metale alkaliczne ze względu na bardzo łatwe utlenianie występują w przyrodzie wyłącznie w postaci związków.

Sód

1. Odnosi się do pierwiastków niezbędnych do życia, jest stale obecny w organizmie i bierze udział w metabolizmie.

3. W organizmie człowieka sód występuje w postaci rozpuszczalnych soli: chlorku, fosforanu, wodorowęglanu.

4. Rozprowadzany po całym organizmie (w surowicy krwi, płynie mózgowo-rdzeniowym, płynie ocznym, sokach trawiennych, żółci, nerkach, skórze, tkance kostnej, płucach, mózgu).

5. Jest głównym jonem zewnątrzkomórkowym.

6. Jony sodu odgrywają ważną rolę w zapewnieniu stałości środowiska wewnętrznego organizmu człowieka oraz uczestniczą w utrzymaniu stałego ciśnienia osmotycznego biopłynu.

7. Jony sodu biorą udział w regulacji gospodarki wodnej oraz wpływają na pracę enzymów.

8. Razem z jonami potasu, magnezu, wapnia i chloru jony sodu uczestniczą w przekazywaniu impulsów nerwowych.

9. Gdy zmienia się zawartość sodu w organizmie, dochodzi do zaburzeń układu nerwowego, sercowo-naczyniowego, mięśni gładkich i szkieletowych.

Potas

2. W organizmie człowieka potas występuje we krwi, nerkach, sercu, tkance kostnej i mózgu.

3. Potas jest głównym jonem wewnątrzkomórkowym.

4. Jony potasu odgrywają ważną rolę w procesach fizjologicznych - skurczu mięśni, prawidłowym funkcjonowaniu serca, przewodzeniu impulsów nerwowych, reakcjach metabolicznych.

5. Są ważnymi aktywatorami enzymów wewnątrzkomórkowych.

Magnez

2. Znajduje się w zębinie i szkliwie zębów, tkance kostnej.

3. Gromadzi się w trzustce, mięśniach szkieletowych, nerkach, mózgu, wątrobie i sercu.

4. Jest kationem wewnątrzkomórkowym.

Wapń

2. Zawarty w każdej komórce ludzkiego ciała. Większość znajduje się w tkankach kości i zębów.

3. Jony wapnia biorą czynny udział w przekazywaniu impulsów nerwowych, skurczu mięśni, regulacji pracy mięśnia sercowego i mechanizmach krzepnięcia krwi.

Elementy P

Ogólna charakterystyka:

1. Wymień 30 elementów układu okresowego.

2. W okresach od lewej do prawej promienie atomowe i jonowe pierwiastków p zmniejszają się wraz ze wzrostem ładunku jądrowego, ogólnie wzrasta energia jonizacji i powinowactwo elektronowe, wzrasta elektroujemność, wzrasta aktywność oksydacyjna substancji elementarnych i właściwości niemetaliczne .

3. W grupach zwiększają się promienie atomów i jonów tego samego typu. Energia jonizacji maleje przy przejściu od elementów 2p.

4. Wraz ze wzrostem liczby porządkowej pierwiastków p w grupie właściwości niemetaliczne słabną, a właściwości metaliczne rosną.

Rola biologiczna:

2. Skoncentrowany w płucach, tarczycy, śledzionie, wątrobie, mózgu, nerkach, sercu.

3. Część zębów i kości.

4. Nadmiar boru jest szkodliwy dla organizmu człowieka (zmniejsza się aktywność adrenaliny).

Aluminium

1. Odnosi się do elementów zanieczyszczeń.

2. Skoncentrowany w surowicy krwi, płucach, wątrobie, kościach, nerkach, paznokciach, włosach i wchodzi w skład struktury błon nerwowych ludzkiego mózgu.

3. Norma dzienna – 47 mg.

4. Wpływa na rozwój tkanki nabłonkowej i łącznej, regenerację tkanki kostnej, metabolizm fosforu.

5. Wpływa na procesy enzymatyczne.

6. Nadmiar hamuje syntezę hemoglobiny.

Tal

1. Odnosi się do bardzo toksycznych pierwiastków.

Węgiel

1. Dotyczy makroelementów.

2. Zawarte w składzie wszystkich tkanek w postaci białek, tłuszczów, węgli, witamin, hormonów.

3. Z biologicznego punktu widzenia węgiel jest organogenem numer 1.

Krzem

1. Dotyczy mikroelementów zanieczyszczeń.

2. Znajduje się w wątrobie i nadnerczach. Włosy, obiektyw.

3. Naruszenie krzemu wiąże się z występowaniem nadciśnienia, reumatyzmu, wrzodów i anemii.

German

1. Dotyczy mikroelementów.

2. Związki germanu wzmagają hematopoezę w szpiku kostnym.

3. Związki germanu są mało toksyczne.

Elementy D

Ogólna charakterystyka:

1. Istnieją 32 elementy układu okresowego.

2. Wchodzi w 4-7 głównych okresów. Cechą pierwiastków tych okresów jest nieproporcjonalnie powolny wzrost promienia atomowego wraz ze wzrostem liczby elektronów.

3. Ważną właściwością jest zmienna wartościowość i różnorodność stopni utlenienia. Możliwość występowania pierwiastków d na różnych stopniach utlenienia determinuje szeroki zakres właściwości redoks pierwiastków.

4. Pierwiastki D na pośrednich stopniach utlenienia wykazują właściwości amfoteryczne.

5. Organizm zapewnia uruchomienie większości procesów biochemicznych zapewniających normalną aktywność życiową.

Rola biologiczna:

Cynk

1. Mikroelement

2. W organizmie człowieka 1,8 g.

3. Najwięcej cynku znajduje się w mięśniach i kościach, a także w osoczu krwi, wątrobie i czerwonych krwinkach.

4. Tworzy bionieorganiczny kompleks z insuliną, hormonem regulującym poziom cukru we krwi.

5. Zawarte w mięsie i produktach mlecznych, jajach.

Kadm

1. Mikroelement.

2. W organizmie człowieka – 50 mg.

3. Element domieszkujący.

4. Występuje w nerkach, wątrobie, płucach, trzustce.

Rtęć

1. Mikroelement.

2. Element domieszkujący.

3. W organizmie człowieka – 13 mg.

4. Występuje w tkankach tłuszczowych i mięśniowych.

5. Przewlekłe zatrucie kadmem i rtęcią może upośledzać mineralizację kości.

Chrom

1. Mikroelement.

2. W organizmie człowieka – 6g.

3. Chrom metaliczny jest nietoksyczny, a jego związki są niebezpieczne dla zdrowia. Powodują podrażnienie skóry, co prowadzi do zapalenia skóry.

Molibden

1. Mikroelement.

2. Odnosi się do metali życia i jest jednym z najważniejszych biopierwiastków.

3. Nadmierna zawartość powoduje spadek wytrzymałości kości – osteoporozę.

4. Zawiera różne enzymy.

5. Niska toksyczność.

Wolfram

1. Mikroelement.

2. Rola nie została zbadana.

3. Anionowa forma wolframu jest łatwo wchłaniana w przewodzie pokarmowym.

Zadanie 5

Złożone połączenia. Klasyfikacja związków złożonych ze względu na ładunek sfery koordynacyjnej i charakter ligandów. 2. Teoria koordynacji A. Wernera. Pojęcie czynników kompleksujących i ligandów. 3. Liczba koordynacyjna i jej związek z geometrią jonu zespolonego. Charakter połączenia w związkach koordynacyjnych. Gruczoły złożone biologicznie, kobalt, miedź, cynk, ich rola w procesach życiowych.

Złożone połączenia– związki chemiczne, których sieci krystaliczne składają się ze złożonych grup powstałych w wyniku oddziaływania jonów lub cząsteczek, które mogą istnieć samodzielnie.

Klasyfikacja KS zgodnie z ładunkiem sfery wewnętrznej:

1. Kationowy Cl 2

2. Anionowy K 2

3. Neutralny

Klasyfikacja KS przez liczbę miejsc zajmowanych przez ligandy w sferze koordynacyjnej:

1. Ligandy jednokleszczowe. Zajmują 1. miejsce w obszarze koordynacji. Takie linandy są obojętne (cząsteczki H 2 O, NH 3, CO, NO) i naładowane (jony CN -, F -, Cl -, OH -,).

2. Ligandy bidentowe. Przykładami są ligandy: jon kwasu aminooctowego, SO 4 2-, CO 3 2-.

3. Ligandy wielokleszczowe. 2 lub więcej wiązań z jonami. Przykłady: kwas i sole etylenodiaminotetraoctowe, białka, kwas nukleinowy.

Klasyfikacja z natury ligandu:

1. Amoniak– kompleksy, w których cząsteczki amoniaku pełnią rolę ligandów. TAK 4.

2. Kompleksy wodne– w którym ligandem jest woda. Cl2

3. Karbonyle– w którym ligandami są cząsteczki tlenku węgla (II). ,

4. Kompleksy hydroksylowe– w których jony bodroksydu pełnią rolę ligandów. Na2.

5. Kompleksy kwasowe– w których ligandami są reszty kwasowe. Należą do nich sole złożone i kwasy złożone K2, H2.

Teoria Wernera:

· Wyjaśnienia cech strukturalnych związków złożonych

· Zgodnie z tą teorią każdy złożony związek ma centralny atom (jon) lub czynnik kompleksujący (centralny atom lub jon centralny).

· Wokół centralnego atomu znajdują się inne jony, atomy lub cząsteczki, które nazywane są ligandami (dodatkami), rozmieszczone w określonej kolejności.

Środek kompleksujący– centralny atom cząstki złożonej. Zazwyczaj środkiem kompleksującym jest atom pierwiastka tworzącego metal, ale może to być również atom tlenu, azotu, siarki, jodu i innych pierwiastków tworzących niemetale. Środek kompleksujący jest zwykle naładowany dodatnio i w tym przypadku nazywany jest centrum metalicznym. Ładunek środka kompleksującego może być także ujemny lub równy zeru.

Ligandy (Addens)– atomy lub izolowane grupy atomów zlokalizowane wokół czynnika kompleksującego. Ligandami mogą być cząstki, które przed utworzeniem związku kompleksowego składały się z cząsteczek (H 2 O, CO, NH 3), aniony (OH -, Cl -, PO 4 3-), a także kationu wodorowego H +.

Atom centralny (jon centralny) lub czynnik kompleksujący jest połączony ligandami polarnym wiązaniem kowalencyjnym poprzez mechanizm donor-akceptor i tworzy wewnętrzną kulę kompleksu.

Numer koordynacyjny– liczba ligandów skoordynowanych wokół atomu centralnego – czynnika kompleksującego.

Liczba koordynacyjna atomu centralnego– liczba wiązań, poprzez które ligandy są bezpośrednio połączone z atomem centralnym.

Obserwuje się pewien prawidłowość pomiędzy liczbą koordynacyjną a strukturą związków złożonych (geometrią wewnętrznej sfery koordynacyjnej).

· Jeżeli środek kompleksujący tak numer koordynacyjny 2 z reguły ma jon złożony struktura liniowa, a środek kompleksujący i ligand znajdują się na tej samej linii prostej. Takie złożone jony jak inne +, – i inne mają strukturę liniową. W tym przypadku orbitale atomu centralnego uczestniczące w tworzeniu wiązań zgodnie z mechanizmem donor-akceptor są hybrydyzowane sp.

· Kompleksy z numer koordynacyjny 3 są stosunkowo rzadkie i zwykle mają formę trójkąt równoboczny, w środku którego znajduje się czynnik kompleksujący, a w rogach ligandy (hybrydyzacja typu sp 2).

· Dla połączeń z numer koordynacyjny 4 Istnieją dwie możliwości przestrzennego rozmieszczenia ligandów. Umiejscowienie czworościenne ligandy ze środkiem kompleksującym w środku czworościanu (sp 3 -hybrydyzacja orbitali atomowych środka kompleksującego). Układ płasko-kwadratowy ligandy wokół atomu kompleksującego zlokalizowanego w środku kwadratu (hybrydyzacja dsp 2).

· Numer koordynacyjny 5 Jest to dość rzadkie w złożonych związkach. Jednakże w niewielkiej liczbie związków kompleksowych, w których czynnik kompleksujący jest otoczony przez pięć ligandów, ustalono dwie konfiguracje przestrzenne. Ten trinalna bipiramida I kwadratowa Piramida z kompleksem w centrum figury geometrycznej.

· Dla kompleksów z numer koordynacyjny 6 typowy układ oktaedryczny ligandy, co odpowiada hybrydyzacji sp 3 d 2 - lub d 2 sp 3 - orbitali atomowych środka kompleksującego. Najbardziej korzystna energetycznie jest struktura oktaedryczna kompleksów o liczbie koordynacyjnej 6.

Rola biologiczna:

· Fe 3+ – wchodzi w skład enzymów katalizujących ORR

· Co – witamina B12 (hematopoeza i synteza kwasów nukleinowych)

Mg 2+ - chlorofil (rezerwa energii słonecznej; synteza polisacharydów)

· Mo – metabolizm puryn.

Zadanie 6

Podstawowe założenia teorii roztworów: roztwór, rozpuszczalnik, substancja rozpuszczona. Klasyfikacja rozwiązań. 2. Czynniki determinujące rozpuszczalność. 3. Metody wyrażania stężeń roztworów, ułamka masowego, molarności, stężenia molowego równoważników. Prawo ekwiwalentów. 4. Roztwory substancji gazowych: prawa Henry’ego i Daltona. Rozpuszczalność gazów w obecności elektrolitów – prawo Sechenowa. Rola roztworu w życiu organizmu.

Rozwiązanie– jednorodna mieszanina składająca się z cząstek substancji rozpuszczonej, rozpuszczalnika i produktów oddziaływania. Rozpuszczalnik– składnik, którego stan skupienia nie zmienia się podczas tworzenia roztworu. Przeważa masa rozpuszczalnika.

Klasyfikacja przez stan fizyczny:

1. Solidne (stop stali)

2. Płyn (roztwór soli lub cukru w ​​wodzie)

3. Gazowy (atmosfera).

Wyróżniono także:

· Roztwory wodne i niewodne.

· Rozcieńczone i nierozcieńczone roztwory.

· Nasycone i nienasycone.

Czynniki determinujące rozpuszczalność:

1. Charakter mieszanych substancji (podobne rozpuszcza się w podobnych)

2. Temperatura

3. Ciśnienie

4. Obecność trzeciego składnika

Istnieje wiele sposobów pomiaru ilości substancji znajdującej się w jednostkowej objętości lub masie roztworu, są to tzw sposoby wyrażania koncentracji rozwiązanie.

Stężenie ilościowe wyrażone w kategoriach molowych, normalnych (równoważne stężenie molowe), procentowych, molowych, miana i ułamków molowych.

1. Najczęstszym sposobem wyrażania stężeń roztworów jest stężenie molowe roztworów lub molowość. Definiuje się ją jako liczbę moli substancji rozpuszczonej w jednym litrze roztworu. C m = nie dotyczy, mol/l (mol l -1)

2. Równoważnik stężenia molowego określa się na podstawie liczby równoważników masy molowej na 1 litr roztworu.

3. Procentowe stężenie roztworu lub ułamek masowy pokazuje, ile jednostek masy substancji rozpuszczonej zawiera się w 100 jednostkach masy roztworu. Jest to stosunek masy substancji do całkowitej masy roztworu lub mieszaniny substancji. Udział masowy wyraża się w ułamkach jednostki lub w procentach.

4. Stężenie molowe roztwór pokazuje liczbę moli substancji rozpuszczonej w 1 kg rozpuszczalnika.

5. Miano roztworu pokazuje masę substancji rozpuszczonej zawartej w 1 ml roztworu.

6. Mol lub ułamek molowy zawartość substancji w roztworze jest równa stosunkowi ilości danej substancji do całkowitej ilości wszystkich substancji zawartych w roztworze.