Kemijski elementi u stanicama živih organizama - Hipermarket znanja. Značenje najvažnijih kemijskih elemenata i spojeva za stanicu i organizam

Organizmi se sastoje od stanica. Stanice različitih organizama imaju sličan kemijski sastav. Tablica 1 prikazuje glavne kemijske elemente koji se nalaze u stanicama živih organizama.

Tablica 1. Sadržaj kemijskih elemenata u stanici

Prema sadržaju u ćeliji mogu se razlikovati tri skupine elemenata. U prvu skupinu spadaju kisik, ugljik, vodik i dušik. Oni čine gotovo 98% ukupnog sastava stanice. U drugu skupinu spadaju kalij, natrij, kalcij, sumpor, fosfor, magnezij, željezo, klor. Njihov sadržaj u ćeliji je desetinke i stotinke postotka. Elementi ove dvije skupine pripadaju makronutrijenata(od grčkog. makro- velik).

Preostali elementi, predstavljeni u ćeliji stotinkama i tisućinkama postotka, uključeni su u treću skupinu. to elementi u tragovima(od grčkog. mikro- mali).

U stanici nisu pronađeni elementi svojstveni samo živoj prirodi. Svi ovi kemijski elementi također su dio nežive prirode. To ukazuje na jedinstvo žive i nežive prirode.

Nedostatak bilo kojeg elementa može dovesti do bolesti, pa čak i smrti organizma, budući da svaki element ima određenu ulogu. Makronutrijenti prve skupine čine osnovu biopolimera - proteina, ugljikohidrata, nukleinskih kiselina i lipida bez kojih je život nemoguć. Sumpor je dio nekih proteina, fosfor je dio nukleinskih kiselina, željezo je dio hemoglobina, a magnezij je dio klorofila. Kalcij ima važnu ulogu u metabolizmu.

Dio kemijskih elemenata sadržanih u stanici dio je anorganskih tvari - mineralnih soli i vode.

mineralne soli nalaze se u stanici, u pravilu, u obliku kationa (K +, Na +, Ca 2+, Mg 2+) i aniona (HPO 2-/4, H 2 PO -/4, CI -, HCO 3 ), čiji omjer određuje kiselost medija, koja je važna za život stanica.

(U mnogim stanicama medij je blago alkalan i njegov se pH gotovo ne mijenja, jer se u njemu stalno održava određeni omjer kationa i aniona.)

Od anorganskih tvari u divljini veliku ulogu igra voda.

Život je nemoguć bez vode. Čini značajnu masu većine stanica. Puno vode sadrže stanice mozga i ljudski embriji: više od 80% vode; u stanicama masnog tkiva – samo 40%.Do starosti sadržaj vode u stanicama opada. Osoba koja izgubi 20% vode umire.

Jedinstvena svojstva vode određuju njezinu ulogu u tijelu. Sudjeluje u termoregulaciji, što je posljedica velikog toplinskog kapaciteta vode – potrošnje veliki broj energije pri zagrijavanju. Što određuje visok toplinski kapacitet vode?

U molekuli vode atom kisika kovalentno je vezan na dva atoma vodika. Molekula vode je polarna jer atom kisika ima djelomično negativan naboj, a svaki od dva atoma vodika ima

Djelomično pozitivan naboj. Vodikova veza nastaje između atoma kisika jedne molekule vode i atoma vodika druge molekule. Vodikove veze omogućuju povezivanje velikog broja molekula vode. Kada se voda zagrijava, značajan dio energije troši se na kidanje vodikovih veza, što određuje njen visok toplinski kapacitet.

voda - dobro otapalo . Zbog polariteta, njegove molekule međusobno djeluju s pozitivno i negativno nabijenim ionima, čime pridonose otapanju tvari. U odnosu na vodu, sve tvari stanice dijele se na hidrofilne i hidrofobne.

hidrofilni(od grčkog. hidro- voda i fileo- ljubav) nazivaju se tvari koje se otapaju u vodi. To uključuje ionske spojeve (npr. soli) i neke neionske spojeve (npr. šećere).

hidrofobni(od grčkog. hidro- voda i fobos- strah) nazivaju se tvari koje su netopljive u vodi. To uključuje, na primjer, lipide.

Voda ima važnu ulogu u kemijskim reakcijama koje se odvijaju u stanici u vodenim otopinama. Otapa metaboličke produkte koji su organizmu nepotrebni i time pridonosi njihovom uklanjanju iz organizma. Visok sadržaj vode u stanici daje elastičnost. Voda potiče kretanje razne tvari unutar stanice ili od stanice do stanice.

Tijela žive i nežive prirode sastoje se od istih kemijskih elemenata. Sastav živih organizama uključuje anorganske tvari - vodu i mineralne soli. Brojne vitalne funkcije vode u stanici posljedica su osobitosti njezinih molekula: njihova polarnost, sposobnost stvaranja vodikovih veza.

ANORGANSKI DIJELOVI STANICE

Oko 90 elemenata nalazi se u stanicama živih organizama, a približno 25 ih se nalazi u gotovo svim stanicama. Prema sadržaju u stanici kemijski elementi se dijele u tri velike skupine: makroelementi (99%), mikroelementi (1%), ultramikroelementi (manje od 0,001%).

Makronutrijenti uključuju kisik, ugljik, vodik, fosfor, kalij, sumpor, klor, kalcij, magnezij, natrij i željezo.
Mikroelementi uključuju mangan, bakar, cink, jod, fluor.
U ultramikroelemente spadaju srebro, zlato, brom, selen.

ELEMENTI SADRŽAJ U TIJELU (%) BIOLOŠKI ZNAČAJ
Makronutrijenti:
O.C.H.N 62-3 Oni su dio svih organskih tvari stanice, vode
Fosfor R 1,0 Ulaze u sastav nukleinskih kiselina, ATP-a (formira makroergičke veze), enzima, koštanog tkiva i zubne cakline
Kalcij Ca +2 2,5 Kod biljaka je dio stanične membrane, kod životinja je dio kostiju i zuba, aktivira zgrušavanje krvi
Elementi u tragovima: 1-0,01
Sumpor S 0,25 Sadrži proteine, vitamine i enzime
Kalij K+ 0,25 Uzrokuje provođenje živčanih impulsa; aktivator enzima sinteze proteina, procesa fotosinteze, rasta biljaka
Klor CI - 0,2 Sastojak je želučanog soka u obliku klorovodične kiseline, aktivira enzime
Natrij Na+ 0,1 Omogućuje provođenje živčanih impulsa, održava osmotski tlak u stanici, potiče sintezu hormona
Magnezij Mg +2 0,07 Uključen u molekulu klorofila, nalazi se u kostima i zubima, aktivira sintezu DNA, energetski metabolizam
jod I - 0,1 Dio je hormona štitnjače - tiroksina, utječe na metabolizam
Željezo Fe+3 0,01 Dio je hemoglobina, mioglobina, očne leće i rožnice, aktivator enzima i uključen je u sintezu klorofila. Osigurava transport kisika do tkiva i organa
Ultramikroelementi: manje od 0,01, količine u tragovima
Bakar Si +2 Sudjeluje u procesima hematopoeze, fotosinteze, katalizira unutarstanične oksidativne procese
Mangan Mn Povećava prinos biljaka, aktivira proces fotosinteze, utječe na procese hematopoeze
Bor V Utječe na procese rasta biljaka
Fluor F Dio je cakline zuba, s nedostatkom se razvija karijes, s viškom - fluoroza
Supstance:
H 2 0 60-98 Sačinjava unutarnje okruženje tijela, sudjeluje u procesima hidrolize, strukturira stanicu. Univerzalno otapalo, katalizator, doprinositelj kemijske reakcije

ORGANSKI DIJELOVI STANICE

TVARI GRAĐA I SVOJSTVA FUNKCIJE
Lipidi
Esteri viših masnih kiselina i glicerola. Fosfolipidi također sadrže H 3 PO4 ostatak.Imaju hidrofobna ili hidrofilno-hidrofobna svojstva, visok energetski intenzitet Izgradnja- tvori bilipidni sloj svih membrana.
energija.
Termoregulacijski.
Zaštitni.
Hormonska(kortikosteroidi, polni hormoni).
Komponente vitamini D, E. Izvor vode u tijelu hranjiva tvar
Ugljikohidrati
Monosaharidi:
glukoza,
fruktoza,
riboza,
deoksiriboza
Dobro topiv u vodi energija
Disaharidi:
saharoza,
maltoza (sladni šećer)
Topljiv u vodi Komponente DNA, RNA, ATP
Polisaharidi:
škrob,
glikogen,
celuloza
Slabo topljiv ili netopljiv u vodi Rezervno hranjivo. Građa – ovojnica biljne stanice
Vjeverice polimeri. Monomeri - 20 aminokiselina. Enzimi su biokatalizatori.
I struktura – slijed aminokiselina u polipeptidnom lancu. Komunikacija - peptid - CO- NH- Građa – dio su membranskih struktura, ribosoma.
II struktura - a-heliks, veza - vodik Motorički (kontraktilni mišićni proteini).
III struktura – prostorna konfiguracija a- spirale (globule). Veze - ionske, kovalentne, hidrofobne, vodikove Transport (hemoglobin). Zaštitna (protutijela) Regulacijska (hormoni, inzulin)
Struktura IV nije karakteristična za sve proteine. Veza više polipeptidnih lanaca u jedinstvenu nadgradnju.slabo su topljivi u vodi. Akcijski visoke temperature, koncentrirane kiseline i lužine, soli teških metala uzrokuje denaturaciju
Nukleinske kiseline: Biopolimeri. Sastoji se od nukleotida
DNA – deoksi-ribonukleinska kiselina. Nukleotidni sastav: deoksiriboza, dušične baze - adenin, gvanin, citozin, timin, H 3 PO 4 ostatak. Komplementarnost dušikovih baza A \u003d T, G \u003d C. Dvostruka spirala. Sposoban za samoudvostručenje Oni tvore kromosome. Pohrana i prijenos nasljednih informacija, genetski kod. Biosinteza RNA, proteina. Kodira primarnu strukturu proteina. Sadržano u jezgri, mitohondrijima, plastidima
RNA – ribonukleinska kiselina. Sastav nukleotida: riboza, dušične baze - adenin, guanin, citozin, uracil, H 3 PO 4 ostatak Komplementarnost dušičnih baza A \u003d U, G \u003d C. Jedan lanac
Glasnička RNA Prijenos informacija o primarnoj strukturi proteina, uključenih u biosintezu proteina
Ribosomska RNA Gradi tijelo ribosoma
Prijenosna RNA Kodira i prenosi aminokiseline do mjesta sinteze proteina – ribosoma
Virusna RNA i DNA Genetski aparat virusa

Enzimi.

Najvažnija funkcija proteina je katalitička. Proteinske molekule koje povećavaju brzinu kemijskih reakcija u stanici za nekoliko redova veličine nazivaju se enzima. Niti jedan biokemijski proces u tijelu ne odvija se bez sudjelovanja enzima.

Do sada je otkriveno preko 2000 enzima. Njihova učinkovitost višestruko je veća od učinkovitosti anorganskih katalizatora koji se koriste u proizvodnji. Dakle, 1 mg željeza u sastavu enzima katalaze zamjenjuje 10 tona anorganskog željeza. Katalaza povećava brzinu razgradnje vodikovog peroksida (H 2 O 2) za 10 11 puta. Enzim koji katalizira stvaranje ugljične kiseline (CO 2 + H 2 O \u003d H 2 CO 3) ubrzava reakciju za 10 7 puta.

Važno svojstvo enzima je specifičnost njihova djelovanja; svaki enzim katalizira samo jednu ili malu skupinu sličnih reakcija.

Tvar na koju enzim djeluje naziva se supstrat. Strukture molekule enzima i supstrata moraju točno odgovarati jedna drugoj. Time se objašnjava specifičnost djelovanja enzima. Kada se supstrat kombinira s enzimom, mijenja se prostorna struktura enzima.

Slijed interakcije između enzima i supstrata može se shematski prikazati:

Supstrat+Enzim - Kompleks enzim-supstrat - Enzim+proizvod.

Iz dijagrama je vidljivo da se supstrat spaja s enzimom i tvori kompleks enzim-supstrat. U tom slučaju supstrat se pretvara u novu tvar - proizvod. U završnoj fazi, enzim se oslobađa iz proizvoda i ponovno stupa u interakciju sa sljedećom molekulom supstrata.

Enzimi djeluju samo pri određenoj temperaturi, koncentraciji tvari, kiselosti okoliša. Promjena uvjeta dovodi do promjene tercijarne i kvaternarne strukture proteinske molekule, a posljedično i do supresije aktivnosti enzima. Kako se to događa? Samo određeni dio molekule enzima ima katalitičku aktivnost, tzv aktivno središte. Aktivni centar sadrži od 3 do 12 aminokiselinskih ostataka i nastaje kao rezultat savijanja polipeptidnog lanca.

Pod utjecajem različitih čimbenika mijenja se struktura molekule enzima. U tom slučaju dolazi do poremećaja prostorne konfiguracije aktivnog centra, a enzim gubi svoju aktivnost.

Enzimi su proteini koji djeluju kao biološki katalizatori. Zahvaljujući enzimima, brzina kemijskih reakcija u stanicama povećava se za nekoliko redova veličine. Važno svojstvo enzima je specifičnost djelovanja u određenim uvjetima.

Nukleinske kiseline.

Nukleinske kiseline otkrivene su u drugoj polovici 19. stoljeća. Švicarski biokemičar F. Miescher, koji je iz jezgri stanica izolirao tvar s visokim sadržajem dušika i fosfora i nazvao je "nuklein" (od lat. jezgra- jezgra).

Nukleinske kiseline pohranjuju nasljedne informacije o građi i funkcioniranju svake stanice i svih živih bića na Zemlji. Postoje dvije vrste nukleinskih kiselina - DNA (dezoksiribonukleinska kiselina) i RNA (ribonukleinska kiselina). Nukleinske kiseline, kao i proteini, specifične su za vrstu, odnosno organizmi svake vrste imaju svoj tip DNK. Da biste saznali razloge specifičnosti vrste, razmotrite strukturu nukleinskih kiselina.

Molekule nukleinske kiseline su vrlo dugi lanci koji se sastoje od mnogo stotina pa čak i milijuna nukleotida. Svaka nukleinska kiselina sadrži samo četiri vrste nukleotida. Funkcije molekula nukleinskih kiselina ovise o njihovoj strukturi, sastavnim nukleotidima, broju u lancu i redoslijedu spoja u molekuli.

Svaki nukleotid sastoji se od tri komponente: dušične baze, ugljikohidrata i fosforne kiseline. Svaki nukleotid DNA sadrži jednu od četiri vrste dušičnih baza (adenin - A, timin - T, gvanin - G ili citozin - C), kao i ugljikohidrat deoksiribozu i ostatak fosforne kiseline.

Dakle, nukleotidi DNA razlikuju se samo po vrsti dušične baze.

Molekula DNA sastoji se od ogromnog broja nukleotida povezanih u lanac u određenom nizu. Svaka vrsta molekule DNA ima svoj broj i slijed nukleotida.

Molekule DNA su vrlo dugačke. Na primjer, doslovni zapis slijeda nukleotida u molekulama DNA iz jedne ljudske stanice (46 kromosoma) zahtijevao bi knjigu od oko 820 000 stranica. Izmjenom četiri vrste nukleotida može nastati beskonačan broj varijanti molekula DNA. Ove značajke strukture molekula DNA omogućuju im pohranjivanje ogromne količine informacija o svim znakovima organizama.

Godine 1953. američki biolog J. Watson i engleski fizičar F. Crick izradili su model strukture molekule DNA. Znanstvenici su otkrili da se svaka molekula DNK sastoji od dva lanca međusobno povezana i spiralno uvijena. Izgleda kao dvostruka spirala. U svakom se lancu izmjenjuju četiri vrste nukleotida u određenom nizu.

Nukleotidni sastav DNA je različit različiti tipovi bakterije, gljive, biljke, životinje. Ali ne mijenja se s godinama, malo ovisi o promjenama. okoliš. Nukleotidi su upareni, odnosno broj adenin nukleotida u bilo kojoj molekuli DNA jednak je broju timidinskih nukleotida (A-T), a broj citozinskih nukleotida jednak je broju guanin nukleotida (C-G). To je zbog činjenice da veza dvaju lanaca u molekuli DNA slijedi određeno pravilo, naime: adenin jednog lanca uvijek je povezan s dvije vodikove veze samo s timinom drugog lanca, a gvanin s tri vodikove veze. veze s citozinom, odnosno nukleotidni lanci jedne molekule DNK su komplementarni, međusobno se nadopunjuju.

Molekule nukleinske kiseline – DNK i RNK građene su od nukleotida. Sastav nukleotida DNA uključuje dušičnu bazu (A, T, G, C), ugljikohidrat deoksiribozu i ostatak molekule fosforne kiseline. Molekula DNA je dvostruka spirala, koja se sastoji od dva lanca povezana vodikovim vezama prema principu komplementarnosti. Funkcija DNK je pohranjivanje nasljednih informacija.

U stanicama svih organizama nalaze se molekule ATP-a - adenozin trifosforne kiseline. ATP je univerzalna stanična tvar, čija molekula ima energetski bogate veze. Molekula ATP je jedna vrsta nukleotida, koji se, kao i drugi nukleotidi, sastoji od tri komponente: dušične baze - adenina, ugljikohidrata - riboze, ali umjesto jednog sadrži tri ostatka molekula fosforne kiseline (slika 12). Veze označene ikonom na slici bogate su energijom i nazivaju se makroergički. Svaka molekula ATP-a sadrži dvije makroergičke veze.

Kada se visokoenergetska veza prekine i uz pomoć enzima odcijepi jedna molekula fosforne kiseline, oslobađa se 40 kJ/mol energije, a ATP se pretvara u ADP - adenozin difosfornu kiselinu. Eliminacijom još jedne molekule fosforne kiseline oslobađa se još 40 kJ/mol; Nastaje AMP – adenozin monofosforna kiselina. Ove reakcije su reverzibilne, to jest, AMP se može pretvoriti u ADP, ADP - u ATP.

Molekule ATP-a se ne samo razgrađuju, već i sintetiziraju, pa je njihov sadržaj u stanici relativno konstantan. Važnost ATP-a u životu stanice je ogromna. Ove molekule imaju vodeću ulogu u energetskom metabolizmu potrebnom za osiguravanje vitalne aktivnosti stanice i organizma u cjelini.

Riža. 12. Shema strukture ATP-a.
adenin -

Molekula RNA, u pravilu, je jedan lanac koji se sastoji od četiri vrste nukleotida - A, U, G, C. Poznate su tri glavne vrste RNA: mRNA, rRNA, tRNA. Sadržaj RNA molekula u stanici nije konstantan, oni su uključeni u biosintezu proteina. ATP je univerzalna energetska tvar stanice, u kojoj postoje energetski bogate veze. ATP ima središnju ulogu u razmjeni energije u stanici. RNA i ATP nalaze se i u jezgri i u citoplazmi stanice.

Zadaci i testovi na temu "Tema 4. "Kemijski sastav ćelije.""

  • polimer, monomer;
  • ugljikohidrat, monosaharid, disaharid, polisaharid;
  • lipid, masna kiselina, glicerol;
  • aminokiselina, peptidna veza, protein;
  • katalizator, enzim, aktivno mjesto;
  • nukleinska kiselina, nukleotid.
  • Navedite 5-6 razloga zašto je voda tako važna komponenta živih sustava.
  • Navedite četiri glavne klase organskih spojeva koji se nalaze u živim organizmima; opišite ulogu svakog od njih.
  • Objasnite zašto reakcije kontrolirane enzimima ovise o temperaturi, pH i prisutnosti koenzima.
  • Opišite ulogu ATP-a u energetskoj ekonomiji stanice.
  • Navedite početne materijale, glavne korake i krajnje produkte reakcija induciranih svjetlom i reakcija fiksacije ugljika.
  • Dati Kratki opis opća shema staničnog disanja, iz čega bi bilo jasno koje mjesto zauzimaju reakcije glikolize, ciklus G. Krebsa (ciklus limunska kiselina) i lanac prijenosa elektrona.
  • Usporedi disanje i vrenje.
  • Opišite strukturu molekule DNA i objasnite zašto je broj ostataka adenina jednak broju ostataka timina, a broj ostataka gvanina jednak broju ostataka citozina.
  • Napravite kratku shemu sinteze RNA u DNA (transkripcija) kod prokariota.
  • Opišite svojstva genetskog koda i objasnite zašto bi on trebao biti trostruk.
  • Na temelju ovog lanca DNA i tablice kodona odredite komplementarni slijed glasničke RNA, navedite kodone prijenosne RNA i slijed aminokiselina koji nastaje kao rezultat translacije.
  • Navedite faze sinteze proteina na razini ribosoma.
  • Algoritam za rješavanje problema.

    Tip 1. DNA samokopiranje.

    Jedan od lanaca DNA ima sljedeći nukleotidni niz:
    AGTACCGATACCGATTTCG...
    Koji slijed nukleotida ima drugi lanac iste molekule?

    Za pisanje nukleotidnog slijeda drugog lanca molekule DNK, kada je poznat slijed prvog lanca, dovoljno je timin zamijeniti adeninom, adenin timinom, gvanin citozinom i citozin gvaninom. Ovom zamjenom dobivamo niz:
    TACTGGCTATGAGCTAAATG...

    Tip 2. Kodiranje proteina.

    Lanac aminokiselina proteina ribonukleaze ima sljedeći početak: lizin-glutamin-treonin-alanin-alanin-alanin-lizin ...
    Kojim slijedom nukleotida počinje gen koji odgovara ovom proteinu?

    Da biste to učinili, upotrijebite tablicu genetskog koda. Za svaku aminokiselinu nalazimo njenu kodnu oznaku u obliku odgovarajućeg trojca nukleotida i ispisujemo je. Poredajući te triplete jedan za drugim istim redoslijedom kojim idu odgovarajuće aminokiseline, dobivamo formulu za strukturu odjeljka glasničke RNA. Takvih trojki u pravilu ima nekoliko, odabir se vrši prema vašoj odluci (ali uzima se samo jedna od trojki). Može postojati nekoliko rješenja.
    AAACAAAATSUGTSGGTSUGTSGAAG

    Kojim aminokiselinskim slijedom počinje protein ako je kodiran takvim slijedom nukleotida:
    ACGCCATGGCCGGT...

    Prema principu komplementarnosti nalazimo strukturu informacijskog dijela RNA formiranog na određenom segmentu molekule DNA:
    UGCGGGUACCCGCCCA...

    Zatim prelazimo na tablicu genetskog koda i za svaki trio nukleotida, počevši od prvog, pronalazimo i ispisujemo aminokiselinu koja mu odgovara:
    Cistein-glicin-tirozin-arginin-prolin-...

    Ivanova T.V., Kalinova G.S., Myagkova A.N. "Opća biologija". Moskva, "Prosvjetljenje", 2000

    • Tema 4." Kemijski sastav stanice." §2-§7 str. 7-21
    • Tema 5. "Fotosinteza." § 16-17 str. 44-48
    • Tema 6. "Stanično disanje." § 12-13 str. 34-38
    • Tema 7." genetske informacije." § 14-15 str. 39-44
    A1. Kako se zove znanost o stanici? 1) citA1. Kako se zove znanost o stanici? 1) citologija 2) histologija 3) genetika 4) molekularna biologija

    A2. Koji je znanstvenik otkrio stanicu? 1) A. Leeuwenhoek 2) T. Schwann 3) R. Hooke 4) R. Virkhov
    A3. Sadržaj kojeg kemijskog elementa prevladava u suhoj tvari stanice? 1) dušik 2) ugljik 3) vodik 4) kisik
    A4. Koja je faza mejoze prikazana na slici? 1) Anafaza I 2) Metafaza I 3) Metafaza II 4) Anafaza II
    A5. Koji organizmi su kemotrofi? 1) životinje 2) biljke 3) nitrifikacijske bakterije 4) gljive A6. Formiranje dvoslojnog embrija događa se tijekom razdoblja 1) drobljenja 2) gastrulacije 3) organogeneze 4) postembrionalnog razdoblja
    A7. Ukupnost svih gena jednog organizma naziva se 1) genetika 2) genski fond 3) genocid 4) genotip A8. U drugoj generaciji, kod monohibridnog križanja i uz potpunu dominaciju, opaža se cijepanje svojstava u omjeru 1) 3:1 2) 1:2:1 3) 9:3:3:1 4) 1:1
    A9. Fizički mutageni čimbenici uključuju 1) ultraljubičasto zračenje 2) dušikastu kiselinu 3) viruse 4) benzpiren
    A10. Gdje se u eukariotskoj stanici sintetizira ribosomska RNA? 1) ribosom 2) hrapavi ER 3) nukleolus jezgre 4) Golgijev aparat
    A11. Koji je izraz za dio DNK koji kodira jedan protein? 1) kodon 2) antikodon 3) triplet 4) gen
    A12. Navedi autotrofni organizam 1) vrganj 2) ameba 3) bacil tuberkuloze 4) bor
    A13. Što je jezgri kromatin? 1) karioplazma 2) lanci RNK 3) fibrozni proteini 4) DNK i proteini
    A14. U kojoj fazi mejoze dolazi do crossingovera? 1) profaza I 2) interfaza 3) profaza II 4) anafaza I
    A15. Što nastaje tijekom organogeneze iz ektoderma? 1) akord 2) neuralna cijev 3) mezoderm 4) endoderm
    A16. Nestanični oblik života je 1) euglena 2) bakteriofag 3) streptokok 4) trepetljikavac
    A17. Sinteza proteina na i-RNA naziva se 1) translacija 2) transkripcija 3) reduplikacija 4) disimilacija
    A18. U svjetlosnoj fazi fotosinteze dolazi do 1) sinteze ugljikohidrata 2) sinteze klorofila 3) apsorpcije ugljičnog dioksida 4) fotolize vode.
    A19. Dioba stanica uz očuvanje kromosomske garniture naziva se 1) amitoza 2) mejoza 3) gametogeneza 4) mitoza
    A20. Plastični metabolizam uključuje 1) glikolizu 2) aerobno disanje 3) sastavljanje lanca mRNA na DNA 4) razgradnju škroba u glukozu
    A21. Odaberite pogrešnu tvrdnju Kod prokariota, molekula DNA 1) zatvorena je u prsten 2) nije povezana s proteinima 3) sadrži uracil umjesto timina 4) prisutna je u jednina
    A22. Gdje se odvija treća faza katabolizma – potpuna oksidacija ili disanje? 1) u želucu 2) u mitohondrijima 3) u lizosomima 4) u citoplazmi
    A23. Nespolno razmnožavanje uključuje 1) partenokarpno stvaranje plodova u krastavca 2) partenogenezu u pčela 3) razmnožavanje lukovica tulipana 4) samooprašivanje u cvjetnica
    A24. Koji se organizam u postembrionalnom razdoblju razvija bez metamorfoze? 1) gušter 2) žaba 3) Colorado buba 4) letjeti
    A25. Virus humane imunodeficijencije inficira 1) gonade 2) T-limfocite 3) eritrocite 4) kožu i pluća
    A26. Diferencijacija stanica počinje u fazi 1) blastule 2) neurule 3) zigote 4) gastrule
    A27. Što su proteinski monomeri? 1) monosaharidi 2) nukleotidi 3) aminokiseline 4) enzimi
    A28. U kojoj se organeli odvija nakupljanje tvari i stvaranje sekretornih vezikula? 1) Golgijev aparat 2) grubi ER 3) plastid 4) lizosom
    A29. Koja je bolest povezana sa spolom? 1) gluhoća 2) dijabetes 3) hemofilija 4) hipertenzija
    A30. Navedite netočnu tvrdnju Biološki značaj mejoze je sljedeći: 1) povećava se genetička raznolikost organizama 2) stabilnost vrste se povećava kada se promijene uvjeti okoliša 3) postaje moguće rekombinirati svojstva kao rezultat križanja 4) smanjuje se vjerojatnost kombinacijske varijabilnosti organizama.

    Kemijski sastav stanice. anorganske tvari. 1. Koji se od kemijskih elemenata u najmanjoj količini nalazi u stanicama? a) dušik

    b) kisikc) ugljik d) vodik 2. Koji od kemijskih elemenata istodobno ulazi u sastav koštanog tkiva i nukleinskih kiselina? a) kalij b) fosfor c) kalcij d) cink 3. Smrzavanjem vode razmak između molekula: a) smanjuje se b) povećava c) ne mijenja se 4. Rahitis se kod djece razvija uz nedostatak: a) mangana i željeza. b) kalcij i fosfor c) bakar i cink d) sumpor i dušik 5. Koji od elemenata ulazi u molekulu klorofila? a) natrij b) kalij c) magnezij d) klor 6. Ispiši od niza kemijskih elemenata: O, C, H, N, Fe, K, S, Zn, Cu sadržanih u stanici one koji su: ) osnovni organski spojevi b) makroelementi c) elementi u tragovima 7. Iz predloženog niza elemenata: O, Si, Fe, H, C, N, Al, Mg ispiši one koji prevladavaju: a) u životinjskom svijetu b) u neživom svijetu priroda 8. Koja je vrijednost vode za život stanice: a) medij za kemijske elemente b) otapalo c) izvor kisika tijekom fotosinteze Kemijski sastav stanice. organska tvar. 1. Koji od navedenih kemijskih spojeva nije biopolimer? a) protein b) glukoza c) DNA d) celuloza 2. Iz kojih se spojeva fotosintezom sintetiziraju ugljikovodici? a) iz O2 i H2O b) iz CO2 i H2 c) iz CO2 i H2O d) iz CO2 i H2CO3 3. Koji je od proizvoda prikladnije dati umornom maratoncu na daljinu za održavanje snage? a) komadić šećera b) malo maslac c) komad mesa d) malo mineralne vode 4. Sposobnost deva da dobro podnose žeđ objašnjava se činjenicom da masti: a) zadržavaju vodu u tijelu b) otpuštaju vodu tijekom oksidacije c) stvaraju toplinski izolac. sloj koji smanjuje isparavanje 5. Najviše energije oslobađa se cijepanjem jednog grama: a) C5H12O5 b) C6H10O6 c) C6H12O6 d) C6H12O5 6. U kojem slučaju je formula molekule glukoze ispravno napisana? a) eter b) alkohol c) voda) klorovodična kiselina

    Poruka o kemijskom elementu Cu (bakar)

    1. Vrijednost kemikalija
    element za ljudsko tijelo
    2. Do čega dovodi nedostatak ovog elementa?
    3. Do čega dovodi višak ovog elementa?
    4. Što hrana sadrži

    Biološka uloga kemijskih elemenata u ljudskom tijelu izuzetno je raznolika.

    Glavna funkcija makronutrijenata je izgradnja tkiva, održavanje stalnog osmotskog tlaka, ionskog i acidobaznog sastava.

    Elementi u tragovima, koji su dio enzima, hormona, vitamina, biološki aktivnih tvari kao kompleksni agensi ili aktivatori, uključeni su u metabolizam, reprodukcijske procese, disanje tkiva i neutralizaciju toksičnih tvari. Elementi u tragovima aktivno utječu na procese hematopoeze, oksidaciju - oporavak, propusnost krvnih žila i tkiva. Makro- i mikroelementi - kalcij, fosfor, fluor, jod, aluminij, silicij - određuju formiranje koštanog i zubnog tkiva.

    Postoje dokazi da se sadržaj nekih elemenata u ljudskom tijelu mijenja s godinama. Dakle, sadržaj kadmija u bubrezima i molibdena u jetri raste sa starošću. Maksimalni sadržaj cinka uočen je tijekom puberteta, zatim se smanjuje i u starijoj dobi doseže minimum. Sadržaj ostalih elemenata u tragovima, poput vanadija i kroma, također se smanjuje s godinama.

    Identificirane su mnoge bolesti povezane s nedostatkom ili prekomjernim nakupljanjem različitih elemenata u tragovima. Nedostatak fluora uzrokuje zubni karijes, nedostatak joda - endemsku gušavost, višak molibdena - endemski giht. Takvi obrasci povezani su s činjenicom da se u ljudskom tijelu održava ravnoteža optimalnih koncentracija biogenih elemenata - kemijska homeostaza. Poremećaj ove ravnoteže

    Učinak nedostatka ili viška elementa može dovesti do raznih bolesti

    Osim šest glavnih makroelemenata - organogena - ugljika, vodika, dušika, kisika, sumpora i fosfora, koji čine ugljikohidrate, masti, bjelančevine i nukleinske kiseline, za normalno funkcioniranje potrebni su "anorganski" makroelementi - kalcij, klor, magnezij, kalij. prehrana ljudi i životinja. , natrij - i elementi u tragovima - bakar, fluor, jod, željezo, molibden, cink, a također, moguće (dokazano za životinje), selen, arsen, krom, nikal, silicij, kositar, vanadij.

    Nedostatak elemenata poput željeza, bakra, fluora, cinka, joda, kalcija, fosfora, magnezija i nekih drugih u prehrani dovodi do ozbiljnih posljedica po ljudsko zdravlje.

    Međutim, treba imati na umu da je ne samo nedostatak, već i višak biogenih elemenata štetan za tijelo, jer to narušava kemijsku homeostazu. Na primjer, kada se hranom unese višak mangana, povećava se razina bakra u plazmi (sinergizam Mn i Cu), a u bubrezima se smanjuje (antagonizam). Povećanje sadržaja molibdena u hrani dovodi do povećanja količine bakra u jetri. Višak cinka u hrani uzrokuje inhibiciju aktivnosti enzima koji sadrže željezo (antagonizam 2n i Re).

    Mineralne komponente, koje su vitalne u zanemarivim količinama, u višim koncentracijama postaju toksične.

    Vitalna nužnost, nedostatak, toksičnost kemijskog elementa prikazani su u obliku krivulje ovisnosti "Koncentracija elementa u prehrambenim proizvodima - reakcija tijela" (slika 5.5). Približno vodoravni dio krivulje (plato) opisuje područje koncentracija koje odgovaraju optimalnom rastu, zdravlju, reprodukciji. Veliki opseg platoa ukazuje ne samo na nisku toksičnost elementa, već i na veliku sposobnost prilagodbe organizma na značajne promjene u sadržaju ovog elementa. Naprotiv, uski plato ukazuje na značajnu toksičnost elementa i oštar prijelaz od količina potrebnih tijelu do opasnih po život. Napuštanjem platoa (povećanje koncentracije elementa u tragovima) svi elementi postaju toksični. U konačnici, značajno povećanje koncentracije elemenata u tragovima može biti kobno.

    Niz elemenata (srebro, živa, olovo, kadmij, itd.)

    su toksični, jer njihov ulazak u organizam već u mikrokoličinama dovodi do teških patoloških pojava. O kemijskom mehanizmu toksičnih učinaka nekih elemenata u tragovima bit će riječi u nastavku.

    Biogeni elementi naširoko se koriste u poljoprivreda. Dodavanje malih količina mikroelemenata - bora, bakra, mangana, cinka, kobalta, molibdena - u tlo dramatično povećava prinose mnogih usjeva. Pokazalo se da mikroelementi, povećavajući aktivnost enzima u biljkama, doprinose sintezi proteina, vitamina, nukleinskih kiselina, šećera i škroba. Neki od kemijskih elemenata pozitivno utječu na fotosintezu, ubrzavaju rast i razvoj biljaka, sazrijevanje sjemena. Elementi u tragovima dodaju se hrani za životinje kako bi se povećala njihova produktivnost.

    Široko upotrebljavan raznih elemenata i njihovi spojevi kao lijekovi.

    Dakle, proučavanje biološke uloge kemijskih elemenata, razjašnjavanje odnosa između izmjene tih elemenata i drugih biološki aktivnih tvari - enzima, hormona, vitamina - doprinosi stvaranju novih lijekova i razvoju optimalnih režima doziranja za kako u terapijske tako i u profilaktičke svrhe.

    Biološka uloga kemijskih elemenata u živim organizmima

    1. Makro i mikroelementi u okolišu i ljudskom organizmu

    Biološka uloga kemijskih elemenata u ljudskom tijelu izuzetno je raznolika.

    Glavna funkcija makronutrijenata je izgradnja tkiva, održavanje stalnog osmotskog tlaka, ionskog i acidobaznog sastava.

    Elementi u tragovima, koji su dio enzima, hormona, vitamina, biološki aktivnih tvari kao kompleksni agensi ili aktivatori, uključeni su u metabolizam, reprodukcijske procese, disanje tkiva i neutralizaciju toksičnih tvari. Elementi u tragovima aktivno utječu na procese hematopoeze, oksidaciju - oporavak, propusnost krvnih žila i tkiva. Makro i mikroelementi - kalcij, fosfor, fluor, jod, aluminij, silicij određuju formiranje koštanog i zubnog tkiva.

    Postoje dokazi da se sadržaj nekih elemenata u ljudskom tijelu mijenja s godinama. Dakle, sadržaj kadmija u bubrezima i molibdena u jetri raste sa starošću. Maksimalni sadržaj cinka uočen je tijekom puberteta, zatim se smanjuje i u starijoj dobi doseže minimum. Sadržaj ostalih elemenata u tragovima, poput vanadija i kroma, također se smanjuje s godinama.

    Identificirane su mnoge bolesti povezane s nedostatkom ili prekomjernim nakupljanjem različitih elemenata u tragovima. Nedostatak fluora uzrokuje zubni karijes, nedostatak joda - endemsku gušavost, višak molibdena - endemski giht. Takvi obrasci povezani su s činjenicom da se u ljudskom tijelu održava ravnoteža optimalnih koncentracija biogenih elemenata – kemijska homeostaza. Povreda ove ravnoteže zbog nedostatka ili viška elementa može dovesti do raznih bolesti.

    Osim šest glavnih makroelemenata – organogena – ugljika, vodika, dušika, kisika, sumpora i fosfora, koji čine ugljikohidrate, masti, bjelančevine i nukleinske kiseline, za normalnu prehranu ljudi i životinja neophodni su „anorganski“ makroelementi – kalcij, klor , magnezij, kalij, natrij - i elementi u tragovima - bakar, fluor, jod, željezo, molibden, cink, a također, moguće (dokazano za životinje), selen, arsen, krom, nikal, silicij, kositar, vanadij.

    Nedostatak elemenata poput željeza, bakra, fluora, cinka, joda, kalcija, fosfora, magnezija i nekih drugih u prehrani dovodi do ozbiljnih posljedica po ljudsko zdravlje.

    Međutim, treba imati na umu da je ne samo nedostatak, već i višak biogenih elemenata štetan za tijelo, jer to narušava kemijsku homeostazu. Na primjer, unosom viška mangana hranom, razina bakra u plazmi raste (sinergizam Mn i Cu), a u bubrezima se smanjuje (antagonizam). Povećanje sadržaja molibdena u hrani dovodi do povećanja količine bakra u jetri. Višak cinka u hrani uzrokuje inhibiciju aktivnosti enzima koji sadrže željezo (antagonizam Zn i Fe).

    Mineralne komponente, koje su vitalne u zanemarivim količinama, u višim koncentracijama postaju toksične.

    Brojni elementi (srebro, živa, olovo, kadmij i dr.) smatraju se toksičnima, jer njihov ulazak u organizam već u tragovima dovodi do teških patoloških pojava. O kemijskom mehanizmu toksičnih učinaka nekih elemenata u tragovima bit će riječi u nastavku.

    Biogeni elementi imaju široku primjenu u poljoprivredi. Dodavanje malih količina mikroelemenata - bora, bakra, mangana, cinka, kobalta, molibdena - u tlo dramatično povećava prinose mnogih usjeva. Pokazalo se da mikroelementi, povećavajući aktivnost enzima u biljkama, doprinose sintezi proteina, vitamina, nukleinskih kiselina, šećera i škroba. Neki od kemijskih elemenata pozitivno utječu na fotosintezu, ubrzavaju rast i razvoj biljaka, sazrijevanje sjemena. Elementi u tragovima dodaju se hrani za životinje kako bi se povećala njihova produktivnost.

    Razni elementi i njihovi spojevi naširoko se koriste kao lijekovi.

    Dakle, proučavanje biološke uloge kemijskih elemenata, rasvjetljavanje odnosa između izmjene tih elemenata i drugih biološki aktivnih tvari - enzima, hormona, vitamina pridonosi stvaranju novih lijekovi i razvoj optimalni režimi njihovo doziranje u terapijske i profilaktičke svrhe.

    Osnova za proučavanje svojstava elemenata i, posebno, njihove biološke uloge je periodični zakon D.I. Mendeljejev. Fizikalno-kemijska svojstva, a time i njihova fiziološka i patološka uloga, određeni su položajem ovih elemenata u periodnom sustavu D.I. Mendeljejev.

    U pravilu, s povećanjem naboja jezgre atoma, povećava se toksičnost elemenata ove skupine i smanjuje se njihov sadržaj u tijelu. Smanjenje udjela očito je posljedica činjenice da mnoge elemente dugih razdoblja živi organizmi slabo apsorbiraju zbog velikih atomskih i ionskih radijusa, visokog nuklearnog naboja, složenosti elektroničkih konfiguracija i niske topljivosti spojeva. Tijelo sadrži značajne količine lakih elemenata.

    U makroelemente spadaju s-elementi prve (vodik), treće (natrij, magnezij) i četvrte (kalij, kalcij) perioda, kao i p-elementi druge (ugljik, dušik, kisik) i treće (fosfor, sumpor, klor) razdoblja. Svi su oni vitalni. Većina preostalih s- i p-elemenata prve tri periode (Li, B, Al, F) su fiziološki aktivni, s- i p-elementi velikih perioda (n> 4) rijetko djeluju kao neophodni. Izuzetak su s-elementi - kalij, kalcij, jod. Fiziološki aktivni uključuju neke s- i p-elemente četvrtog i petog razdoblja - stroncij, arsen, selen, brom.

    Među d-elementima vitalni su uglavnom elementi četvrtog razdoblja: mangan, željezo, cink, bakar, kobalt. Nedavno je utvrđeno da je nedvojbena fiziološka uloga i nekih drugih d-elemenata ovog razdoblja: titana, kroma, vanadija.

    d-Elementi pete i šeste dobe, s izuzetkom molibdena, ne pokazuju izraženu pozitivnu fiziološku aktivnost. Molibden je, s druge strane, dio brojnih redoks enzima (primjerice, ksantin oksid, aldehid oksidaza) i ima važnu ulogu u tijeku biokemijskih procesa.


    2. Opći aspekti toksičnosti teških metala za žive organizme

    Sveobuhvatno proučavanje problema povezanih s procjenom stanja prirodno okruženje pokazuje da je vrlo teško povući jasnu granicu između prirodnih i antropogenih čimbenika u promjenjivim ekološkim sustavima. U to su nas uvjerila zadnja desetljeća. da utjecaj čovjeka na prirodu uzrokuje ne samo izravnu, lako uočljivu štetu, već uzrokuje niz novih, često skrivenih procesa koji preobražavaju ili uništavaju okoliš. Prirodni i antropogeni procesi u biosferi u složenom su odnosu i međuovisnosti. Dakle, na tijek kemijskih transformacija koje dovode do stvaranja otrovnih tvari utječu klima, stanje pokrova tla, vode, zraka, razina radioaktivnosti itd. U sadašnjim uvjetima, pri proučavanju procesa kemijskog onečišćenja ekosustava, javlja se problem pronalaska prirodnih, uglavnom zbog prirodnih čimbenika, razina sadržaja pojedinih kemijskih elemenata ili spojeva. Rješenje ovog problema moguće je samo na temelju dugotrajnih sustavnih promatranja stanja komponenti biosfere, sadržaja različitih tvari u njima, odnosno na temelju monitoringa okoliša.

    Onečišćenje okoliša teškim metalima izravno je povezano s ekološkim i analitičkim praćenjem supertoksikanata, budući da mnogi od njih već u tragovima pokazuju visoku toksičnost i mogu se koncentrirati u živim organizmima.

    Glavni izvori onečišćenja okoliša teškim metalima mogu se podijeliti na prirodne (prirodne) i umjetne (antropogene). U prirodne spadaju vulkanske erupcije, prašne oluje, šumski i stepski požari, morske soli raznesena vjetrom, vegetacijom i sl. Prirodni izvori onečišćenja su sustavni, jednolični ili kratkotrajni spontani i u pravilu malo utječu na ukupnu razinu onečišćenja. Glavni i najopasniji izvori onečišćenja prirode teškim metalima su antropogeni.

    U procesu proučavanja kemije metala i njihovih biokemijskih ciklusa u biosferi, otkriva se dvostruka uloga koju imaju u fiziologiji: s jedne strane, većina metala neophodna je za normalno odvijanje života; s druge strane, u povišenim koncentracijama pokazuju visoku toksičnost, odnosno štetno djeluju na stanje i aktivnost živih organizama. Granica između potrebnih i toksičnih koncentracija elemenata vrlo je nejasna, što otežava pouzdanu procjenu njihova utjecaja na okoliš. Količina pri kojoj neki metali postaju doista opasni ne ovisi samo o stupnju onečišćenja ekosustava njima, već i o kemijskim karakteristikama njihovog biokemijskog ciklusa. U tablici. Slika 1 prikazuje niz molarne toksičnosti metala za različite vrste živih organizama.

    Tablica 1. Reprezentativni slijed molarne toksičnosti metala

    Organizmi Niz toksičnosti Alge Hg>Cu>Cd>Fe>Cr>Zn>Co>MnFungiAg>Hg>Cu>Cd>Cr>Ni>Pb>Co>Zn>Fe >Zn > Pb> CdFishAg>Hg>Cu> Pb> Cd>Al> Zn> Ni> Cr>Co>Mn>>SrSisavciAg, Hg, Cd> Cu, Pb, Sn, Be>> Mn, Zn, Ni, Fe , Cr >> Sr >Ss, Li, Al

    Za svaku vrstu organizma redoslijed metala u recima tablice slijeva na desno odražava povećanje molarne količine metala potrebnog za ispoljavanje učinka toksičnosti. Minimalna molarna vrijednost odnosi se na metal s najvećom toksičnošću.

    V.V. Kovalsky je, na temelju njihove važnosti za život, podijelio kemijske elemente u tri skupine:

    Vitalni (nezamjenjivi) elementi koji se stalno nalaze u tijelu (u sastavu su enzima, hormona i vitamina): H, O, Ca, N, K, P, Na, S, Mg, Cl, C, I, Mn, Cu , Co, Fe, Mo, V. Njihov nedostatak dovodi do poremećaja normalnog života ljudi i životinja.

    Tablica 2. Karakteristike nekih metaloenzima - bioanorganskih kompleksa

    Metal-enzim Središnji atom Ligand okolina Objekt koncentracije Djelovanje enzima Karboanhidraza Zn (II) Aminokiselinski ostaci Eritrociti Katalizira reverzibilnu hidrataciju ugljičnog dioksida: CO 2+H 2O↔N 2TAKO 3↔N ++NSO 3Zn (II) karboksipeptidaza Aminokiselinski ostaci Gušterača, jetra, crijeva Katalizira probavu proteina, sudjeluje u hidrolizi peptidne veze: R 1CO-NH-R 2+H 2O↔R 1-COOH+R 2NH 2Katalaza Fe (III) Ostaci aminokiselina, histidin, tirozin Krv Katalizira reakciju razgradnje vodikovog peroksida: 2H 2O 2= 2N 2O + O 2Fe(III) peroksidaza ProteiniTkivo, krvOksidacija supstrata (RH 2) vodikov peroksid: RH 2+ H 2O 2=R+2H 2Oksireduktaza Cu (II) Ostaci aminokiselina Srce, jetra, bubrezi Katalizira oksidaciju uz pomoć molekularnog kisika: 2H 2R+O 2= 2R + 2H 2O Piruvat karboksilaza Mn (II) Proteini tkiva Jetra, štitna žlijezda Pospješuje djelovanje hormona. Katalizira proces karboksilacije pirogrožđanom kiselinom Aldehid oksidaza Mo (VI) Tkivni proteini Jetra Sudjeluje u oksidaciji aldehida Ribonukleotid reduktaza Co (II) Tkivni proteini Jetra Sudjeluje u biosintezi ribonukleinskih kiselina

    • nečistoće trajno sadržane u tijelu: Ga, Sb, Sr, Br, F, B, Be, Li, Si, An, Cs, Al, Ba, Ge, As, Rb, Pb, Ra, Bi, Cd, Cr, Ni, Ti, Ag, Th, Hg, U, Se. Njihova je biološka uloga slabo shvaćena ili nepoznata.
    • elementi nečistoće koji se nalaze u tijelu Sc, Tl, In, La, Pr, Sm, W, Re, Tb itd. Podaci o količini i biološkoj ulozi nisu jasni.
    • Tablica prikazuje karakteristike niza metaloenzima, koji uključuju vitalne metale kao što su Zn, Fe, Cu, Mn, Mo.
    • Ovisno o ponašanju u živim sustavima, metali se mogu podijeliti u 5 vrsta:
    • - potrebni elementi, s nedostatkom kojih dolazi do funkcionalnih poremećaja u tijelu;
    • - stimulansi (metali potrebni i nepotrebni za tijelo mogu djelovati kao stimulansi);
    • inertni elementi koji su u određenim koncentracijama bezopasni i nemaju nikakav učinak na tijelo (primjerice, inertni metali koji se koriste kao kirurški implantati):
    • terapeutska sredstva koja se koriste u medicini;
    • otrovni elementi, u visokim koncentracijama dovodi do ireverzibilnih funkcionalnih poremećaja, smrti tijela.
    • Ovisno o koncentraciji i vremenu kontakta, metal može djelovati prema jednoj od navedenih vrsta.
    • Slika 1. prikazuje dijagram ovisnosti stanja organizma o koncentraciji metalnih iona. Puna krivulja na dijagramu opisuje trenutni pozitivan odgovor, optimalnu razinu i prijelaz. pozitivan učinak na negativan nakon prolaska vrijednosti koncentracije traženog elementa kroz maksimum. Pri visokim koncentracijama traženi metal postaje toksičan.
    • Točkasta krivulja prikazuje biološki odgovor na metal otrovan za tijelo bez učinka esencijalnog ili stimulirajućeg elementa. Ova krivulja dolazi s određenim kašnjenjem, što ukazuje na sposobnost živog organizma da "ne reagira" na male količine otrovna tvar(koncentracija praga).
    • Iz dijagrama proizlazi da potrebni elementi postaju otrovni u prevelikim količinama. Organizam životinja i ljudi održava koncentraciju elemenata u optimalnom rasponu kroz kompleks fizioloških procesa koji se nazivaju homeostaza. Koncentracija svih, bez iznimke, potrebnih metala je pod strogom kontrolom homeostaze.
    • Slika 1 Biološki odgovor ovisno o koncentraciji metala. (Međusobni raspored dviju krivulja u odnosu na ljestvicu koncentracije je uvjetovan)
    • toksičnost metala trovanje ionima
    • Posebno je zanimljiv sadržaj kemijskih elemenata u ljudskom tijelu. Ljudski organi različito koncentriraju različite kemijske elemente u sebi, odnosno makro- i mikroelementi su neravnomjerno raspoređeni između različitih organa i tkiva. Većina elemenata u tragovima (sadržaj u tijelu je unutar 10 -3-10-5%) nakuplja se u jetri, koštanom i mišićnom tkivu. Ove su tkanine glavni depo za mnoge metale.
    • Elementi mogu pokazivati ​​specifičan afinitet za određene organe i biti sadržani u njima u visokim koncentracijama. Poznato je da je cink koncentriran u gušterači, jod u štitnoj žlijezdi, vanadij, zajedno s aluminijem i arsenom, nakuplja se u kosi i noktima, kadmij, živa, molibden - u bubrezima, kositar u crijevnim tkivima, stroncij - u prostata, koštano tkivo, mangan u hipofizi itd. U tijelu mikroelementi mogu biti u vezanom stanju iu obliku slobodnih ionskih oblika. Utvrđeno je da su aluminij, bakar i titan u tkivima mozga u obliku kompleksa s proteinima, dok je mangan u ionskom obliku.
    • Kao odgovor na unos prekomjernih koncentracija elemenata u tijelo, živi organizam je u stanju ograničiti ili čak eliminirati nastali toksični učinak zbog prisutnosti određenih mehanizama detoksikacije. Specifični mehanizmi detoksikacije u odnosu na metalne ione trenutno nisu dobro shvaćeni. Mnogi metali u tijelu mogu se pretvoriti u manje štetne oblike na sljedeće načine:
    • stvaranje netopljivih kompleksa u probavnom traktu;
    • transport metala krvlju do drugih tkiva gdje se može imobilizirati (kao npr. Pb + 2 u kostima);
    - transformacija putem jetre i bubrega u manje toksičan oblik.

    Dakle, kao odgovor na djelovanje toksičnih iona olova, žive, kadmija itd., ljudska jetra i bubrezi povećavaju sintezu metalotiona - proteina niske molekularne težine, u kojima je otprilike 1/3 aminokiselinskih ostataka cistein. . Visok sadržaj i određeni raspored sulfhidrilnih SH-skupina daje mogućnost snažnog vezanja metalnih iona.

    Mehanizmi toksičnosti metala općenito su dobro poznati, ali ih je vrlo teško pronaći za bilo koji metal. Jedan od tih mehanizama je koncentracija između esencijalnih i toksičnih metala za posjedovanje veznih mjesta u proteinima, jer metalni ioni stabiliziraju i aktiviraju mnoge proteine, budući da su dio mnogih enzimskih sustava. Osim toga, mnoge proteinske makromolekule imaju slobodne sulfhidrilne skupine koje mogu stupiti u interakciju s ionima otrovnih metala kao što su kadmij, olovo i živa, što dovodi do toksičnih učinaka. Međutim, nije točno utvrđeno koje makromolekule u ovom slučaju štete živom organizmu. Manifestacija toksičnosti metalnih iona u različitim organima i tkivima nije uvijek povezana s razinom njihove akumulacije - nema jamstva da se najveće oštećenje događa u onom dijelu tijela gdje je koncentracija ovog metala veća. Dakle, ioni olova (II), koji čine više od 90 % ukupno u tijelu imobilizirani u kostima, pokazuju toksičnost zbog 10% raspoređenih u drugim tkivima tijela. Imobilizacija iona olova u kostima može se smatrati procesom detoksikacije.

    Toksičnost metalnog iona obično nije povezana s njegovom potrebom za tijelo. Međutim, toksičnost i nužnost imaju jedno zajedničko: u pravilu postoji međusobni odnos metalnih iona, kao i između metalnih i nemetalnih iona, u ukupnom doprinosu učinkovitosti njihova djelovanja. Na primjer, toksičnost kadmija je izraženija u sustavu s nedostatkom cinka, dok je toksičnost olova pogoršana nedostatkom kalcija. Slično, adsorpcija željeza iz biljne hrane je inhibirana ligandima koji stvaraju komplekse prisutnima u njoj, a višak iona cinka može inhibirati adsorpciju bakra, itd.

    Određivanje mehanizama toksičnosti metalnih iona često je komplicirano postojanjem različitih načina njihova prodiranja u živi organizam. Metali se mogu unijeti hranom, vodom, apsorbirati kroz kožu, prodrijeti udisanjem itd. Apsorpcija prašinom glavni je put prodiranja u industrijsko onečišćenje. Kao rezultat udisanja, većina metala taloži se u plućima i tek onda se širi u druge organe. Ali najčešći put za ulazak toksičnih metala u tijelo je unos hranom i vodom.

    Bibliografski popis

    1. Karapetyants M.Kh., Drakin S.I. Opća i anorganska kemija. - M.: Kemija, 1993. - 590 str.

    Akhmetov N.S. Opća i anorganska kemija. Udžbenik za srednje škole. - M.: Viši. škola, 2001. - 679 str.

    Drozdov D.A., Zlomanov V.P., Mazo G.N., Spiridonov F.M. Anorganska kemija. U 3 sveska. T. Kemija neprelaznih elemenata. / Ed. Yu.D. Tretyakova - M.: Ed. "Akademija", 2004, 368s.

    5. Tamm I.E., Tretyakov Yu.D. Anorganska kemija: U 3 sveska, V.1. Fizikalno-kemijske osnove anorganske kemije. Udžbenik za studente / Ured. Yu.D. Tretjakov. - M.: ur. "Akademija", 2004, 240s.

    Koržukov N.G. Opća i anorganska kemija. Proc. Korist. / Pod uredništvom V.I. Delyan-M.: Ed. MISIS: INFRA-M, 2004, 512s.

    Ershov Yu.A., Popkov V.A., Berlyand A.S., Knizhnik A.Z. Opća kemija. Biofizička kemija. Kemija biogenih elemenata. Udžbenik za sveučilišta. / Ed. Yu.A. Eršov. 3. izd., - M.: Integral-Pres, 2007. - 728 str.

    Glinka N.L. Opća kemija. Tutorial za sveučilišta. ur. 30. prerađeno./ Ed. A.I. Ermakov. - M.: Integral-Press, 2007, - 728 str.

    Chernykh, M.M. Ovčarenko. Teški metali i radionuklidi u biogeocinozama. - M.: Agroconsult, 2004.

    N.V. Gusakov. Kemija okoliša. - Rostov na Donu, Phoenix, 2004.

    Baletskaya L.G. Anorganska kemija. - Rostov na Donu, Phoenix, 2005.

    M. Henze, P. Armoes, J. Lakuriansen, E. Arvan. čišćenje Otpadne vode. - M.: Mir, 2006.

    Korovin N.V. Opća kemija. - M.: Viši. škola, 1998. - 558 str.

    Petrova V.V. i dr. Pregled svojstava kemijskih elemenata i njihovih spojeva. Udžbenik za kolegij Kemija u mikroelektronici. - M.: Izdavačka kuća MIET, 1993. - 108 str.

    Kharin A.N., Kataeva N.A., Kharina L.T. Tečaj kemije. - M.: Viši. škola, 1983. - 511 str.