Elemente chimice din celulele organismelor vii - Knowledge Hypermarket. Importanța celor mai importanți elemente și compuși chimici pentru celule și organisme

Organismele sunt formate din celule. Celulele diferitelor organisme au compoziții chimice similare. Tabelul 1 prezintă principalele elemente chimice găsite în celulele organismelor vii.

Tabelul 1. Conținutul de elemente chimice din celulă

Pe baza conținutului din celulă, se pot distinge trei grupuri de elemente. Primul grup include oxigenul, carbonul, hidrogenul și azotul. Ele reprezintă aproape 98% din compoziția totală a celulei. Al doilea grup include potasiu, sodiu, calciu, sulf, fosfor, magneziu, fier, clor. Conținutul lor în celulă este de zecimi și sutimi de procent. Elementele acestor două grupe sunt clasificate ca macronutrienti(din greaca macro- mare).

Elementele rămase, reprezentate în celulă prin sutimi și miimi de procent, sunt incluse în a treia grupă. Acest microelemente(din greaca micro- mic).

În celulă nu au fost găsite elemente unice pentru natura vie. Toate elementele chimice enumerate fac, de asemenea, parte din natura neînsuflețită. Aceasta indică unitatea naturii vie și neînsuflețite.

O deficiență a oricărui element poate duce la îmbolnăvire și chiar la moartea corpului, deoarece fiecare element joacă un rol specific. Macroelementele din primul grup formează baza biopolimerilor - proteine, carbohidrați, acizi nucleici, precum și lipide, fără de care viața este imposibilă. Sulful face parte din unele proteine, fosforul face parte din acizii nucleici, fierul face parte din hemoglobina, iar magneziul face parte din clorofila. Calciul joacă un rol important în metabolism.

Unele dintre elementele chimice conținute în celulă fac parte din substanțe anorganice - săruri minerale și apă.

Săruri minerale se găsesc în celulă, de regulă, sub formă de cationi (K +, Na +, Ca 2+, Mg 2+) și anioni (HPO 2-/4, H 2 PO -/4, CI -, HCO 3), al cărui raport determină aciditatea mediului, care este importantă pentru viața celulelor.

(În multe celule, mediul este ușor alcalin și pH-ul său aproape nu se schimbă, deoarece un anumit raport de cationi și anioni este menținut în mod constant în el.)

Dintre substanțele anorganice din natura vie, joacă un rol imens apă.

Fără apă, viața este imposibilă. El constituie o masă semnificativă a majorității celulelor. Multă apă este conținută în celulele creierului și în embrionii umani: mai mult de 80% apă; în celulele țesutului adipos - doar 40,% La bătrânețe, conținutul de apă din celule scade. O persoană care a pierdut 20% din apă moare.

Proprietățile unice ale apei determină rolul acesteia în organism. Este implicat în termoreglarea, care este cauzată de capacitatea mare de căldură a consumului de apă cantitate mare energie atunci când este încălzită. Ce determină capacitatea mare de căldură a apei?

Într-o moleculă de apă, un atom de oxigen este legat covalent de doi atomi de hidrogen. Molecula de apă este polară deoarece atomul de oxigen are o sarcină parțial negativă, iar fiecare dintre cei doi atomi de hidrogen are

Sarcină parțial pozitivă. Se formează o legătură de hidrogen între atomul de oxigen al unei molecule de apă și atomul de hidrogen al altei molecule. Legăturile de hidrogen asigură legătura unui număr mare de molecule de apă. Când apa este încălzită, o parte semnificativă a energiei este cheltuită pentru ruperea legăturilor de hidrogen, ceea ce determină capacitatea sa ridicată de căldură.

apa - solvent bun . Datorită polarității lor, moleculele sale interacționează cu ionii încărcați pozitiv și negativ, favorizând astfel dizolvarea substanței. În raport cu apa, toate substanțele celulare sunt împărțite în hidrofile și hidrofobe.

Hidrofil(din greaca hidro- apa si filleo- dragoste) se numesc substante care se dizolva in apa. Acestea includ compuși ionici (de exemplu, săruri) și unii compuși neionici (de exemplu, zaharuri).

Hidrofob(din greaca hidro- apa si Fobos- frica) sunt substante care sunt insolubile in apa. Acestea includ, de exemplu, lipidele.

Apa joacă un rol important în reacțiile chimice care au loc în celulă în soluții apoase. Dizolvă produsele metabolice de care organismul nu are nevoie și, prin urmare, promovează eliminarea lor din organism. Conținutul mare de apă din celulă îl dă elasticitate. Apa promovează mișcarea diverse substanțeîn interiorul unei celule sau de la celulă la celulă.

Corpurile naturii vii și neînsuflețite constau din aceleași elemente chimice. Organismele vii conțin substanțe anorganice - apă și săruri minerale. Numeroasele funcții vitale ale apei într-o celulă sunt determinate de caracteristicile moleculelor sale: polaritatea lor, capacitatea de a forma legături de hidrogen.

COMPONENTE ANORGANICE ALE CELULEI

Aproximativ 90 de elemente se găsesc în celulele organismelor vii, iar aproximativ 25 dintre ele se găsesc în aproape toate celulele. Pe baza conținutului lor în celulă, elementele chimice sunt împărțite în trei grupe mari: macroelemente (99%), microelementele (1%), ultramicroelementele (mai puțin de 0,001%).

Macroelementele includ oxigen, carbon, hidrogen, fosfor, potasiu, sulf, clor, calciu, magneziu, sodiu, fier.
Microelementele includ mangan, cupru, zinc, iod, fluor.
Ultramicroelementele includ argint, aur, brom și seleniu.

ELEMENTE CONȚINUT ÎN CORP (%) SEMNIFICAȚIA BIOLOGICĂ
Macronutrienti:
O.C.H.N. 62-3 Conține toată materia organică din celule, apă
Fosforul R 1,0 Ele fac parte din acizii nucleici, ATP (formează legături de înaltă energie), enzime, țesutul osos și smalțul dinților.
Calciu Ca +2 2,5 La plante face parte din membrana celulară, la animale - în compoziția oaselor și a dinților, activează coagularea sângelui
Microelemente: 1-0,01
Sulful S 0,25 Conține proteine, vitamine și enzime
Potasiu K+ 0,25 Provoacă conducerea impulsurilor nervoase; activator al enzimelor de sinteză a proteinelor, procesele de fotosinteză, creșterea plantelor
Clor CI - 0,2 Este o componentă a sucului gastric sub formă de acid clorhidric, activează enzimele
Na+ de sodiu 0,1 Asigură conducerea impulsurilor nervoase, menține presiunea osmotică în celulă, stimulează sinteza hormonilor
Magneziu Mg +2 0,07 O parte din molecula de clorofilă, care se găsește în oase și dinți, activează sinteza ADN-ului și metabolismul energetic
Iod I - 0,1 O parte a hormonului tiroidian - tiroxina, afectează metabolismul
Fier Fe+3 0,01 Face parte din hemoglobina, mioglobina, cristalinul și corneea ochiului, un activator enzimatic și este implicat în sinteza clorofilei. Oferă transportul oxigenului către țesuturi și organe
Ultramicroelemente: mai puțin de 0,01, urme
Cupru Si +2 Participă la procesele de hematopoieză, fotosinteză, catalizează procesele oxidative intracelulare
Mangan Mn Crește productivitatea plantelor, activează procesul de fotosinteză, afectează procesele hematopoietice
Bor V Afectează procesele de creștere a plantelor
Fluor F Face parte din smalțul dentar, dacă există o deficiență, se dezvoltă carie;
Substante:
N 2 0 60-98 Alcătuiește mediul intern al corpului, participă la procesele de hidroliză și structurează celula. Solvent universal, catalizator, participant reactii chimice

COMPONENTELE ORGANICE ALE CELULELE

SUBSTANȚE STRUCTURA SI PROPRIETATI FUNCȚII
Lipidele
Esteri ai acizilor grași superiori și ai glicerolului. Compoziția fosfolipidelor include în plus reziduul H3PO4. Acestea au proprietăți hidrofobe sau hidrofil-hidrofobe și intensitate energetică ridicată Constructii- formează stratul bilipid al tuturor membranelor.
Energie.
Termoregulator.
De protecţie.
hormonal(corticosteroizi, hormoni sexuali).
Componente vitaminele D, E. Sursă de apă în organism nutrient
Carbohidrați
Monozaharide:
glucoză,
fructoză,
riboza,
dezoxiriboză
Foarte solubil în apă Energie
dizaharide:
zaharoza,
maltoză (zahăr de malț)
Solubil în apă Componente ADN, ARN, ATP
Polizaharide:
amidon,
glicogen,
celuloză
Puțin solubil sau insolubil în apă Nutrient de rezervă. Construcție - învelișul unei celule vegetale
Veverițe Polimeri. Monomeri - 20 de aminoacizi. Enzimele sunt biocatalizatori.
Structura I este secvența de aminoacizi din lanțul polipeptidic. Legătură - peptidă - CO-NH- Construcție - fac parte din structurile membranare, ribozomii.
structura II - o-helix, legătură - hidrogen Motorii (proteine ​​musculare contractile).
III structura - configuratie spatiala o-spirale (globul). Legături - ionice, covalente, hidrofobe, hidrogen Transport (hemoglobina). Protectoare (anticorpi de reglare (hormoni, insulina).
Structura IV nu este caracteristică tuturor proteinelor. Conectarea mai multor lanțuri polipeptidice într-o singură suprastructură. Puțin solubil în apă. Acțiunea temperaturilor ridicate, a acizilor concentrați și alcalinelor, a sărurilor de metale grele provoacă denaturarea
Acizi nucleici: Biopolimeri. Format din nucleotide
ADN-ul este acid dezoxiribonucleic. Compoziția nucleotidelor: dezoxiriboză, baze azotate - adenină, guanină, citozină, timină, reziduu de H 3 PO 4. Complementaritatea bazelor azotate A = T, G = C. Helix dublu. Capabil să se autodubleze Ele formează cromozomi. Stocarea și transmiterea informațiilor ereditare, cod genetic. Biosinteza ARN și a proteinelor. Codifică structura primară a unei proteine. Conținut în nucleu, mitocondrii, plastide
ARN este acid ribonucleic. Compoziția nucleotidelor: riboză, baze azotate - adenină, guanină, citozină, uracil, reziduu H 3 PO 4 Complementaritatea bazelor azotate A = U, G = C. Un lanț
ARN mesager Transferul de informații despre structura primară a proteinei, participă la biosinteza proteinelor
ARN ribozomal Construiește corpul ribozomului
Transfer ARN Codifică și transportă aminoacizi la locul sintezei proteinelor - ribozomi
ARN și ADN viral Aparatul genetic al virusurilor

Enzime.

Cea mai importantă funcție a proteinelor este catalitică. Se numesc molecule de proteine ​​care cresc viteza reacțiilor chimice într-o celulă cu câteva ordine de mărime enzime. Nu are loc un singur proces biochimic în organism fără participarea enzimelor.

În prezent, au fost descoperite peste 2000 de enzime. Eficiența lor este de multe ori mai mare decât eficiența catalizatorilor anorganici utilizați în producție. Astfel, 1 mg de fier din enzima catalază înlocuiește 10 tone de fier anorganic. Catalaza crește viteza de descompunere a peroxidului de hidrogen (H 2 O 2) de 10 11 ori. Enzima care catalizează reacţia de formare a acidului carbonic (CO 2 + H 2 O = H 2 CO 3) accelerează reacţia de 10 7 ori.

O proprietate importantă a enzimelor este specificitatea acțiunii lor, fiecare enzimă catalizează doar una sau un grup mic de reacții similare.

Substanța asupra căreia acționează enzima se numește substrat. Structurile moleculelor de enzimă și substrat trebuie să se potrivească exact între ele. Aceasta explică specificitatea acțiunii enzimelor. Atunci când un substrat este combinat cu o enzimă, structura spațială a enzimei se modifică.

Secvența interacțiunii dintre enzimă și substrat poate fi descrisă schematic:

Substrat+Enzimă - Complex enzimă-substrat - Enzimă+Produs.

Diagrama arată că substratul se combină cu enzima pentru a forma un complex enzimă-substrat. În acest caz, substratul este transformat într-o substanță nouă - un produs. În etapa finală, enzima este eliberată din produs și interacționează din nou cu o altă moleculă de substrat.

Enzimele funcționează numai la o anumită temperatură, concentrație de substanțe și aciditate a mediului. Condițiile în schimbare duce la modificări ale structurii terțiare și cuaternare a moleculei proteice și, în consecință, la suprimarea activității enzimatice. Cum se întâmplă asta? Doar o anumită parte a moleculei de enzimă, numită centru activ. Centrul activ conține de la 3 la 12 reziduuri de aminoacizi și se formează ca urmare a îndoirii lanțului polipeptidic.

Sub influența diverșilor factori, structura moleculei de enzimă se modifică. În acest caz, configurația spațială a centrului activ este perturbată, iar enzima își pierde activitatea.

Enzimele sunt proteine ​​care acționează ca catalizatori biologici. Datorită enzimelor, viteza reacțiilor chimice în celule crește cu câteva ordine de mărime. O proprietate importantă a enzimelor este specificitatea lor de acțiune în anumite condiții.

Acizi nucleici.

Acizii nucleici au fost descoperiți în a doua jumătate a secolului al XIX-lea. Biochimistul elvețian F. Miescher, care a izolat din nucleele celulare o substanță cu un conținut ridicat de azot și fosfor și a numit-o „nucleină” (din lat. miez- miez).

Acizii nucleici stochează informații ereditare despre structura și funcționarea fiecărei celule și a tuturor ființelor vii de pe Pământ. Există două tipuri de acizi nucleici - ADN (acid dezoxiribonucleic) și ARN (acid ribonucleic). Acizii nucleici, ca și proteinele, sunt specifici unei specii, adică organismele fiecărei specii au propriul lor tip de ADN. Pentru a afla motivele specificității speciilor, luați în considerare structura acizilor nucleici.

Moleculele de acid nucleic sunt lanțuri foarte lungi formate din multe sute și chiar milioane de nucleotide. Orice acid nucleic conține doar patru tipuri de nucleotide. Funcțiile moleculelor de acid nucleic depind de structura lor, de nucleotidele pe care le conțin, de numărul lor în lanț și de secvența compusului din moleculă.

Fiecare nucleotidă constă din trei componente: o bază azotată, un carbohidrat și un acid fosforic. Fiecare nucleotidă ADN conține unul dintre cele patru tipuri de baze azotate (adenină - A, timină - T, guanină - G sau citozină - C), precum și carbon dezoxiriboză și un reziduu de acid fosforic.

Astfel, nucleotidele ADN diferă doar prin tipul bazei azotate.

Molecula de ADN constă dintr-un număr mare de nucleotide conectate într-un lanț într-o anumită secvență. Fiecare tip de moleculă de ADN are propriul său număr și secvență de nucleotide.

Moleculele de ADN sunt foarte lungi. De exemplu, pentru a nota secvența de nucleotide din moleculele de ADN dintr-o celulă umană (46 de cromozomi) în litere ar fi nevoie de o carte de aproximativ 820.000 de pagini. Alternarea a patru tipuri de nucleotide poate forma un număr infinit de variante de molecule de ADN. Aceste caracteristici structurale ale moleculelor de ADN le permit să stocheze o cantitate imensă de informații despre toate caracteristicile organismelor.

În 1953, biologul american J. Watson și fizicianul englez F. Crick au creat un model al structurii moleculei de ADN. Oamenii de știință au descoperit că fiecare moleculă de ADN este formată din două lanțuri interconectate și răsucite spiralat. Arată ca un dublu helix. În fiecare lanț, patru tipuri de nucleotide alternează într-o secvență specifică.

Compoziția de nucleotide a ADN-ului variază între diferite tipuri bacterii, ciuperci, plante, animale. Dar nu se schimbă cu vârsta, depinde puțin de schimbări mediu. Nucleotidele sunt pereche, adică numărul de nucleotide de adenină din orice moleculă de ADN este egal cu numărul de nucleotide de timidină (A-T), iar numărul de nucleotide de citozină este egal cu numărul de nucleotide de guanină (C-G). Acest lucru se datorează faptului că legătura a două lanțuri unul cu celălalt într-o moleculă de ADN este supusă unei anumite reguli, și anume: adenina dintr-un lanț este întotdeauna conectată prin două legături de hidrogen numai cu timina din celălalt lanț și guanina - prin trei legături de hidrogen cu citozina, adică lanțurile de nucleotide ale unei molecule de ADN sunt complementare, completându-se reciproc.

Moleculele de acid nucleic - ADN și ARN - sunt formate din nucleotide. Nucleotidele ADN includ o bază azotată (A, T, G, C), carbohidratul dezoxiriboză și un rest de moleculă de acid fosforic. Molecula de ADN este o dublă helix, constând din două lanțuri legate prin legături de hidrogen conform principiului complementarității. Funcția ADN-ului este de a stoca informații ereditare.

Celulele tuturor organismelor conțin molecule de ATP - acid adenozin trifosforic. ATP este o substanță celulară universală, a cărei moleculă are legături bogate în energie. Molecula ATP este o nucleotidă unică, care, ca și alte nucleotide, constă din trei componente: o bază azotată - adenină, un carbohidrat - riboză, dar în loc de una conține trei resturi de molecule de acid fosforic (Fig. 12). Conexiunile indicate în figură cu o pictogramă sunt bogate în energie și sunt numite macroergice. Fiecare moleculă de ATP conține două legături de înaltă energie.

Când o legătură de înaltă energie este ruptă și o moleculă de acid fosforic este îndepărtată cu ajutorul enzimelor, se eliberează 40 kJ/mol de energie, iar ATP este transformat în ADP - acid adenozin difosforic. Când o altă moleculă de acid fosforic este îndepărtată, se eliberează încă 40 kJ/mol; Se formează AMP - acid adenozin monofosforic. Aceste reacții sunt reversibile, adică AMP poate fi transformat în ADP, ADP în ATP.

Moleculele de ATP nu sunt doar descompuse, ci și sintetizate, astfel încât conținutul lor în celulă este relativ constant. Importanța ATP-ului în viața unei celule este enormă. Aceste molecule joacă un rol principal în metabolismul energetic necesar pentru a asigura viața celulei și a organismului în ansamblu.

Orez. 12. Schema structurii ATP.
adenina -

O moleculă de ARN este de obicei o singură catenă, constând din patru tipuri de nucleotide - A, U, G, C. Sunt cunoscute trei tipuri principale de ARN: ARNm, ARNr, ARNt. Conținutul de molecule de ARN dintr-o celulă nu este constant, ele participă la biosinteza proteinelor. ATP este o substanță energetică universală a celulei, care conține legături bogate în energie. ATP joacă un rol central în metabolismul energetic celular. ARN și ATP se găsesc atât în ​​nucleul, cât și în citoplasma celulei.

Sarcini și teste pe tema „Tema 4. „Compoziția chimică a celulei”.

  • polimer, monomer;
  • carbohidrat, monozaharid, dizaharid, polizaharid;
  • lipide, acizi grași, glicerol;
  • aminoacid, legătură peptidică, proteină;
  • catalizator, enzimă, situs activ;
  • acid nucleic, nucleotidă.
  • Enumerați 5-6 motive care fac din apa o componentă atât de importantă a sistemelor vii.
  • Numiți cele patru clase principale de compuși organici care se găsesc în organismele vii; descrie rolul fiecăruia dintre ei.
  • Explicați de ce reacțiile controlate de enzime depind de temperatură, pH și prezența coenzimelor.
  • Explicați rolul ATP în economia energetică a celulei.
  • Numiți materiile prime, etapele principale și produsele finale ale reacțiilor induse de lumină și ale reacțiilor de fixare a carbonului.
  • Da scurtă descriere schema generala respirația celulară, din care ar fi clar în ce loc reacțiile de glicoliză, ciclul G. Krebs (ciclul acid citric) și lanțul de transport de electroni.
  • Comparați respirația și fermentația.
  • Descrieți structura moleculei de ADN și explicați de ce numărul de resturi de adenină este egal cu numărul de resturi de timină, iar numărul de resturi de guanină este egal cu numărul de resturi de citozină.
  • Realizați o scurtă diagramă a sintezei ARN din ADN (transcripție) la procariote.
  • Descrieți proprietățile codului genetic și explicați de ce ar trebui să fie un cod triplet.
  • Pe baza lanțului de ADN și a tabelului de codoni, determinați secvența complementară a ARN-ului mesager, indicați codonii ARN-ului de transfer și secvența de aminoacizi care se formează ca urmare a translației.
  • Enumerați etapele sintezei proteinelor la nivel de ribozom.
  • Algoritm pentru rezolvarea problemelor.

    Tipul 1. Autocopierea ADN-ului.

    Unul dintre lanțurile de ADN are următoarea secvență de nucleotide:
    AGTACCGATACCGATTTACCG...
    Ce secvență de nucleotide are al doilea lanț al aceleiași molecule?

    Pentru a scrie secvența de nucleotide a celei de-a doua catene a unei molecule de ADN, când este cunoscută secvența primei catene, este suficient să înlocuiți timina cu adenină, adenina cu timină, guanina cu citozină și citozina cu guanină. După ce am făcut această înlocuire, obținem secvența:
    TATTGGGCTATGAGCTAAAATG...

    Tip 2. Codificarea proteinelor.

    Lanțul de aminoacizi a proteinei ribonuclează are următorul început: lizină-glutamină-treonină-alanină-alanină-alanină-lizină...
    Cu ce ​​secvență de nucleotide începe gena corespunzătoare acestei proteine?

    Pentru a face acest lucru, utilizați tabelul de coduri genetice. Pentru fiecare aminoacid, găsim codul său sub forma triplu-ului corespunzător de nucleotide și îl notăm. Dispunând aceste triplete unul după altul în aceeași ordine cu aminoacizii corespunzători, obținem formula pentru structura unei secțiuni de ARN mesager. De regulă, există mai multe astfel de tripleți, alegerea se face în funcție de decizia dvs. (dar este luat doar unul dintre tripleți). În consecință, pot exista mai multe soluții.
    ААААААААЦУГЦГГЦУГЦГАAG

    Cu ce ​​secvență de aminoacizi începe o proteină dacă este codificată de următoarea secvență de nucleotide:
    ACGGCCATGCCCGGT...

    Folosind principiul complementarității, găsim structura unei secțiuni de ARN mesager format pe un anumit segment al unei molecule de ADN:
    UGGGGGUATCCGGCCCA...

    Apoi ne întoarcem la tabelul codului genetic și pentru fiecare triplă de nucleotide, pornind de la prima, găsim și scriem aminoacidul corespunzător:
    Cisteina-glicina-tirozina-arginina-prolina-...

    Ivanova T.V., Kalinova G.S., Myagkova A.N. „Biologie generală”. Moscova, „Iluminismul”, 2000

    • Subiectul 4." Compoziția chimică celule.” §2-§7 p. 7-21
    • Subiectul 5. „Fotosinteza”. §16-17 p. 44-48
    • Subiectul 6. „Respirația celulară”. §12-13 p. 34-38
    • Subiectul 7." Informații genetice„§14-15 p. 39-44
    A1. Cum se numește știința celulei? 1) citA1. Cum se numește știința celulei? 1) citologie 2) histologie 3) genetică 4) biologie moleculară

    A2. Care om de știință a descoperit celula? 1) A. Leeuwenhoek 2) T. Schwann 3) R. Hooke 4) R. Virchow
    A3. Conținutul cărui element chimic predomină în substanța uscată a celulei? 1) azot 2) carbon 3) hidrogen 4) oxigen
    A4. Ce fază a meiozei este prezentată în imagine? 1) Anafaza I 2) Metafaza I 3) Metafaza II 4) Anafaza II
    A5. Ce organisme sunt chimiotrofe? 1) animale 2) plante 3) bacterii nitrificatoare 4) ciuperci A6. Formarea unui embrion cu două straturi are loc în perioada 1) clivajului 2) gastrulației 3) organogenezei 4) perioadei postembrionare
    A7. Totalitatea tuturor genelor unui organism se numește 1) genetică 2) grup de gene 3) genocid 4) genotip A8. În a doua generație, cu încrucișare monohibridă și cu dominație completă, se observă o divizare a caracterelor în raportul 1) 3:1 2) 1:2:1 3) 9:3:3:1 4) 1:1
    A9. Factorii mutageni fizici includ 1) radiații ultraviolete 2) acid azotat 3) virusuri 4) benzopiren
    A10. În ce parte a celulei eucariote se sintetizează ARN-ul ribozomal? 1) ribozom 2) ER rugos 3) nucleol 4) aparat Golgi
    A11. Care este termenul pentru o secțiune de ADN care codifică o proteină? 1) codon 2) anticodon 3) triplet 4) genă
    A12. Denumiți organismul autotrof 1) ciuperca boletus 2) ameba 3) bacilul tuberculozei 4) pinul
    A13. Din ce este alcătuită cromatina nucleară? 1) carioplasmă 2) catene de ARN 3) proteine ​​fibroase 4) ADN și proteine
    A14. În ce stadiu al meiozei are loc trecerea? 1) profaza I 2) interfaza 3) profaza II 4) anafaza I
    A15. Ce se formează din ectoderm în timpul organogenezei? 1) notocorda 2) tub neural 3) mezoderm 4) endoderm
    A16. O formă necelulară de viață este 1) euglena 2) bacteriofag 3) streptococ 4) ciliați
    A17. Sinteza proteinelor în ARNm se numește 1) translație 2) transcripție 3) reduplicare 4) disimilare
    A18. În faza ușoară a fotosintezei, 1) are loc sinteza carbohidraților 2) sinteza clorofilei 3) absorbția dioxidului de carbon 4) fotoliza apei
    A19. Diviziunea celulară cu păstrarea setului de cromozomi se numește 1) amitoză 2) meioză 3) gametogeneză 4) mitoză
    A20. Metabolismul plastic include 1) glicoliza 2) respirația aerobă 3) asamblarea unui lanț de ARNm pe ADN 4) descompunerea amidonului în glucoză
    A21. Selectați afirmația incorectă La procariote, molecula de ADN este 1) închisă într-un inel 2) nu este asociată cu proteine ​​3) conține uracil în loc de timină 4) este prezentă în singular
    A22. Unde are loc a treia etapă a catabolismului - oxidarea completă sau respirația? 1) în stomac 2) în mitocondrii 3) în lizozomi 4) în citoplasmă
    A23. Reproducerea asexuată include 1) formarea partenocarpică a fructelor la castraveți 2) partenogeneza la albine 3) reproducerea lalelelor prin bulbi 4) autopolenizarea la plantele cu flori
    A24. Ce organism se dezvoltă fără metamorfoză în perioada postembrionară? 1) șopârlă 2) broască 3) Gândacul de Colorado 4) zboară
    A25. Virusul imunodeficienței umane afectează 1) gonadele 2) limfocitele T 3) eritrocitele 4) pielea și plămânii
    A26. Diferențierea celulară începe în stadiul 1) blastula 2) neurula 3) zigotul 4) gastrula
    A27. Ce sunt monomerii proteici? 1) monozaharide 2) nucleotide 3) aminoacizi 4) enzime
    A28. În ce organite are loc acumularea de substanțe și formarea veziculelor secretoare? 1) Aparatul Golgi 2) ER rugoasă 3) plastidă 4) lizozom
    A29. Ce boală se moștenește în funcție de sex? 1) surditate 2) diabet zaharat 3) hemofilie 4) hipertensiune arterială
    A30. Indicați afirmația incorectă. Semnificația biologică a meiozei este următoarea: 1) diversitatea genetică a organismelor crește 2) stabilitatea speciei crește la modificarea condițiilor de mediu 3) apare posibilitatea recombinării trăsăturilor ca urmare a încrucișării 4 ) probabilitatea de variabilitate combinativă a organismelor scade.

    Compoziția chimică a celulei. Substante anorganice. 1.Ce element chimic se găsește în cele mai mici cantități în celule? a) azot

    b) oxigen c) carbon d) hidrogen 2. Ce element chimic este inclus simultan în compoziția țesutului osos și a acizilor nucleici? a) potasiu b) fosfor c) calciu d) zinc 3. Când apa îngheață, distanța dintre molecule: a) scade b) crește c) nu se modifică 4. Copiii dezvoltă rahitism cu lipsă de: a) mangan și fier b) calciu și fosfor c) cupru și zinc d) sulf și azot 5. Ce element este inclus în molecula de clorofilă? a) sodiu b) potasiu c) magneziu d) clor 6. Notați dintr-un număr de elemente chimice: O, C, H, N, Fe, K, S, Zn, Cu, conținute în celulă, cele care sunt: a) compușii organici de bază b) macroelemente c) microelemente 7. Scrieți din seria de elemente propuse: O, Si, Fe, H, C, N, Al, Mg cele care predomină: a) în natura vie b) în natura neînsuflețită 8. Care este valoarea apei pentru viața celulară: a) un mediu pentru elemente chimice b) un solvent c) o sursă de oxigen în timpul fotosintezei Compoziția chimică a celulei. Materia organică. 1. Care dintre următoarele compuși chimici nu este un biopolimer? a) proteină b) glucoză c) ADN d) celuloză 2. Din ce compuși se sintetizează hidrocarburile în timpul fotosintezei? a) din O2 și H2O b) din CO2 și H2 c) din CO2 și H2O d) din CO2 și H2CO3 3. Ce produs este mai indicat să-l dea unui maratonist obosit la distanță pentru a-și menține forța? a) O bucată de zahăr b) puțin unt c) o bucată de carne d) puțină apă minerală 4. Capacitatea cămilelor de a tolera bine setea se explică prin faptul că grăsimile: a) rețin apa în organism b) eliberează apă în timpul oxidării c) creează un termoizolant. strat care reduce evaporarea 5. Cea mai mare cantitate de energie este eliberată în timpul divizării unui gram: a) C5H12O5 b) C6H10O6 c) C6H12O6 d) C6H12O5 6. În ce caz este scrisă corect formula moleculei de glucoză? a) eter b) alcool c) apă d) acid clorhidric

    Mesaj despre elementul chimic Cu (cupru)

    1. Înțeles chimic
    element pentru corpul uman
    2. La ce duce lipsa acestui element?
    3.La ce duce un exces al acestui element?
    4.Ce conțin alimentele

    Rolul biologic al elementelor chimice în corpul uman este extrem de divers.

    Funcția principală a macroelementelor este de a construi țesuturi, menține presiunea osmotică constantă, compoziția ionică și acido-bazică.

    Microelementele, facand parte din enzime, hormoni, vitamine, substante biologic active ca agenti de complexare sau activatori, sunt implicate in metabolism, procesele de reproducere, respiratia tesuturilor si neutralizarea substantelor toxice. Microelementele influențează activ procesele de hematopoieză, oxidare - reducere, permeabilitatea vaselor de sânge și a țesuturilor. Macro și microelemente - calciu, fosfor, fluor, iod, aluminiu, siliciu - determină formarea țesuturilor osoase și dentare.

    Există dovezi că conținutul unor elemente din corpul uman se modifică odată cu vârsta. Astfel, conținutul de cadmiu în rinichi și molibden în ficat crește odată cu înaintarea în vârstă. Conținutul maxim de zinc se observă în perioada pubertății, apoi scade și atinge un minim la bătrânețe. Conținutul altor oligoelemente, cum ar fi vanadiul și cromul, scade și el odată cu vârsta.

    Au fost identificate multe boli asociate cu o deficiență sau acumulare în exces a diferitelor microelemente. Deficitul de fluor provoacă carii dentare, deficitul de iod provoacă gușă endemică, iar excesul de molibden provoacă gută endemică. Aceste tipuri de modele sunt asociate cu faptul că corpul uman menține un echilibru al concentrațiilor optime de elemente biogene - homeostazia chimică. Încălcarea acestui echilibru este urmată de

    Deficiența sau excesul unui element poate duce la diferite boli

    Pe lângă cele șase macroelemente principale - organogeni - carbon, hidrogen, azot, oxigen, sulf și fosfor, care alcătuiesc carbohidrați, grăsimi, proteine ​​și acizi nucleici, macroelementele „anorganice” sunt necesare pentru alimentația normală a oamenilor și animalelor - calciu, clor, magneziu, potasiu, sodiu - și oligoelemente - cupru, fluor, iod, fier, molibden, zinc și, de asemenea, eventual (dovedit pentru animale), seleniu, arsen, crom, nichel, siliciu, staniu, vanadiu.

    Lipsa unor elemente precum fier, cupru, fluor, zinc, iod, calciu, fosfor, magneziu și unele altele din dietă duce la consecințe grave asupra sănătății umane.

    Cu toate acestea, trebuie amintit că nu numai o deficiență, ci și un exces de nutrienți sunt dăunătoare pentru organism, deoarece homeostazia chimică este perturbată. De exemplu, atunci când excesul de mangan este consumat cu alimente, nivelul de cupru din plasmă crește (sinergismul Mn și Cu), iar în rinichi scade (antagonism). O creștere a conținutului de molibden din alimente duce la o creștere a cantității de cupru din ficat. Excesul de zinc din alimente determină inhibarea activității enzimelor care conțin fier (antagonismul 2n și Fe).

    Componentele minerale, care sunt vitale în cantități neglijabile, devin toxice la concentrații mai mari.

    Necesitatea vitală, deficiența și toxicitatea unui element chimic sunt prezentate sub forma unei curbe de dependență „Concentrația unui element în produsele alimentare - reacția organismului” (Fig. 5.5). Secțiunea aproximativ orizontală a curbei (podis) descrie zona de concentrații corespunzătoare creșterii, sănătății și reproducerii optime. Întinderea mare a platoului indică nu numai toxicitatea scăzută a elementului, ci și capacitatea mai mare a organismului de a se adapta la modificări semnificative ale conținutului acestui element. Dimpotrivă, un platou îngust indică o toxicitate semnificativă a elementului și o tranziție bruscă de la cantitățile necesare organismului la cele care pun viața în pericol. Când depășești un platou (creșterea concentrației de microelemente), toate elementele devin toxice. În cele din urmă, o creștere semnificativă a concentrației de oligoelemente poate duce la moarte.

    Se numără o serie de elemente (argint, mercur, plumb, cadmiu etc.).

    Sunt toxice, deoarece intrarea lor în organism chiar și în microcantități duce la fenomene patologice severe. Mecanismul chimic al efectelor toxice ale unor oligoelemente va fi discutat mai jos.

    Elementele biogene sunt utilizate pe scară largă în agricultură. Adăugarea în sol a unor cantități mici de microelemente - bor, cupru, mangan, zinc, cobalt, molibden - crește dramatic randamentul multor culturi. Se dovedește că microelementele, prin creșterea activității enzimelor din plante, favorizează sinteza proteinelor, vitaminelor, acizilor nucleici, zaharurilor și amidonului. Unele dintre elementele chimice au un efect pozitiv asupra fotosintezei, accelerează creșterea și dezvoltarea plantelor și coacerea semințelor. Microelementele sunt adăugate în hrana animalelor pentru a le crește productivitatea.

    Folosit pe scară largă diverse elementeși compușii lor ca medicamente.

    Astfel, studierea rolului biologic al elementelor chimice, elucidarea relației dintre metabolismul acestor elemente și alte substanțe biologic active - enzime, hormoni, vitamine - contribuie la crearea de noi medicamente și la dezvoltarea unor regimuri de dozare optime atât terapeutic, cât și profilactic. scopuri.

    Rolul biologic al elementelor chimice în organismele vii

    1. Macro și microelemente din mediu și corpul uman

    Rolul biologic al elementelor chimice în corpul uman este extrem de divers.

    Funcția principală a macroelementelor este de a construi țesuturi, de a menține presiunea osmotică constantă, compoziția ionică și acido-bazică.

    Microelementele, facand parte din enzime, hormoni, vitamine, substante biologic active ca agenti de complexare sau activatori, sunt implicate in metabolism, procesele de reproducere, respiratia tesuturilor si neutralizarea substantelor toxice. Microelementele influențează activ procesele de hematopoieză, oxidare - reducere, permeabilitatea vaselor de sânge și a țesuturilor. Macro și microelemente - calciu, fosfor, fluor, iod, aluminiu, siliciu determină formarea țesuturilor osoase și dentare.

    Există dovezi că conținutul unor elemente din corpul uman se modifică odată cu vârsta. Astfel, conținutul de cadmiu în rinichi și molibden în ficat crește odată cu înaintarea în vârstă. Conținutul maxim de zinc se observă în perioada pubertății, apoi scade și atinge un minim la bătrânețe. Conținutul de alte microelemente, precum vanadiu și crom, scade și el odată cu vârsta.

    Au fost identificate multe boli asociate cu o deficiență sau acumulare în exces a diferitelor microelemente. Deficitul de fluor provoacă carii dentare, deficitul de iod provoacă gușă endemică, iar excesul de molibden provoacă gută endemică. Aceste tipuri de modele sunt asociate cu faptul că corpul uman menține un echilibru al concentrațiilor optime de nutrienți - homeostazia chimică. Perturbarea acestui echilibru din cauza deficienței sau excesului de element poate duce la diferite boli.

    Pe lângă cele șase macroelemente principale - organogeni - carbon, hidrogen, azot, oxigen, sulf și fosfor, care alcătuiesc carbohidrați, grăsimi, proteine ​​și acizi nucleici, macroelemente "anorganice" - calciu, clor, magneziu, potasiu, sodiu - și oligoelemente - cupru, fluor, iod, fier, molibden, zinc și, eventual, (dovedit pentru animale), seleniu, arsen, crom, nichel, siliciu, staniu, vanadiu.

    Lipsa unor elemente precum fier, cupru, fluor, zinc, iod, calciu, fosfor, magneziu și unele altele din dietă duce la consecințe grave asupra sănătății umane.

    Cu toate acestea, trebuie amintit că nu numai o deficiență, ci și un exces de nutrienți sunt dăunătoare pentru organism, deoarece homeostazia chimică este perturbată. De exemplu, atunci când excesul de mangan este consumat cu alimente, nivelul de cupru din plasmă crește (sinergismul Mn și Cu), iar în rinichi scade (antagonism). O creștere a conținutului de molibden din alimente duce la o creștere a cantității de cupru din ficat. Excesul de zinc în alimente determină inhibarea activității enzimelor care conțin fier (antagonismul Zn și Fe).

    Componentele minerale, care sunt vitale în cantități neglijabile, devin toxice la concentrații mai mari.

    O serie de elemente (argint, mercur, plumb, cadmiu etc.) sunt considerate toxice, deoarece intrarea lor în organism chiar și în microcantități duce la fenomene patologice severe. Mecanismul chimic al efectelor toxice ale unor oligoelemente va fi discutat mai jos.

    Elementele biogene sunt utilizate pe scară largă în agricultură. Adăugarea în sol a unor cantități mici de microelemente - bor, cupru, mangan, zinc, cobalt, molibden - crește dramatic randamentul multor culturi. Se dovedește că microelementele, prin creșterea activității enzimelor din plante, favorizează sinteza proteinelor, vitaminelor, acizilor nucleici, zaharurilor și amidonului. Unele dintre elementele chimice au un efect pozitiv asupra fotosintezei, accelerează creșterea și dezvoltarea plantelor și coacerea semințelor. Microelementele sunt adăugate în hrana animalelor pentru a le crește productivitatea.

    Diverse elemente și compușii acestora sunt utilizați pe scară largă ca medicamente.

    Astfel, studierea rolului biologic al elementelor chimice, elucidarea relației dintre schimbul acestor elemente și alte substanțe biologic active - enzime, hormoni, vitamine contribuie la crearea de noi medicamente si dezvoltare moduri optime dozarea acestora atât în ​​scop terapeutic, cât și profilactic.

    Baza studierii proprietăților elementelor și, în special, a rolului lor biologic este legea periodică a D.I. Mendeleev. Proprietăți fizico-chimice, și, în consecință, rolul lor fiziologic și patologic, sunt determinate de poziția acestor elemente în tabelul periodic al D.I. Mendeleev.

    De regulă, odată cu creșterea sarcinii nucleare a atomilor, toxicitatea elementelor unui grup dat crește și conținutul lor în organism scade. Scăderea conținutului se datorează, evident, faptului că multe elemente de perioade lungi, datorită razelor atomice și ionice mari, încărcăturii nucleare mari, complexității configurațiilor electronice și solubilității scăzute a compușilor, sunt slab absorbite de organismele vii. Corpul conține elemente ușoare în cantități semnificative.

    Macroelementele includ elementele s din prima (hidrogen), a treia (sodiu, magneziu) și a patra (potasiu, calciu), precum și elementele p din a doua (carbon, azot, oxigen) și a treia (fosfor, sulf, clor) perioade. Toate sunt vitale. Majoritatea elementelor s- și p rămase din primele trei perioade (Li, B, Al, F) sunt active fiziologic, elementele s- și p ale perioadelor mai lungi (n>4) rareori acționează ca esențiale. Excepție fac elementele s - potasiu, calciu, iod. Unele elemente s- și p din perioadele a patra și a cincea - stronțiu, arsen, seleniu, brom - sunt clasificate ca active fiziologic.

    Dintre elementele d, sunt vitale în principal elementele perioadei a patra: mangan, fier, zinc, cupru, cobalt. Recent, s-a stabilit că rolul fiziologic al altor elemente d din această perioadă este incontestabil: titan, crom, vanadiu.

    d-Elementele din perioada a cincea și a șasea, cu excepția molibdenului, nu prezintă activitate fiziologică pozitivă pronunțată. Molibdenul face parte dintr-un număr de enzime redox (de exemplu, oxid de xantină, aldehidă oxidază) și joacă un rol important în cursul proceselor biochimice.


    2. Aspecte generale ale toxicității metalelor grele pentru organismele vii

    Un studiu cuprinzător al problemelor asociate cu evaluarea stării mediu natural arată că este foarte dificil să se traseze o graniță clară între factorii naturali și antropici ai schimbării sistemelor ecologice. Ultimele decenii ne-au convins de acest lucru. că impactul uman asupra naturii nu numai că îi cauzează daune directe, ușor de identificat, ci provoacă și o serie de procese noi, adesea ascunse, care transformă sau distrug mediul înconjurător. Procesele naturale și antropice din biosferă sunt într-o relație complexă și interdependență. Astfel, cursul transformărilor chimice care conduc la formarea de substanțe toxice este influențat de climă, starea solului, apă, aer, nivelul de radioactivitate etc. În condițiile actuale, la studierea proceselor de poluare chimică a ecosistemelor, se pune problema găsirii naturale, în principal din cauza factorilor naturali, a nivelurilor de conținut ale anumitor elemente chimice sau compuși. Rezolvarea acestei probleme este posibilă numai pe baza observațiilor sistematice pe termen lung ale stării componentelor biosferei, conținutului diferitelor substanțe din acestea, adică pe baza monitorizării mediului.

    Poluarea mediului cu metale grele este direct legată de monitorizarea analitică a mediului a supertoxicanților, deoarece multe dintre ele prezintă o toxicitate ridicată chiar și în urme și sunt capabile să se concentreze în organismele vii.

    Principalele surse de poluare a mediului natural cu metale grele pot fi împărțite în naturale (naturale) și artificiale (antropice). Evenimentele naturale includ erupții vulcanice, furtuni de praf, incendii de pădure și de stepă, săruri de mare, ridicat de vânt, vegetație etc. Sursele naturale de poluare sunt fie sistematice, uniforme, fie spontane pe termen scurt și, de regulă, au un efect redus asupra nivelului general de poluare. Principalele și cele mai periculoase surse de poluare a naturii cu metale grele sunt antropice.

    În procesul de studiu a chimiei metalelor și a ciclurilor lor biochimice în biosferă, se dezvăluie rolul dublu pe care acestea îl joacă în fiziologie: pe de o parte, majoritatea metalelor sunt necesare pentru cursul normal al vieții; pe de altă parte, la concentrații ridicate prezintă toxicitate ridicată, adică au un efect dăunător asupra stării și activității organismelor vii. Limita dintre concentrațiile necesare și cele toxice ale elementelor este foarte vagă, ceea ce face dificilă evaluarea fiabilă a impactului acestora asupra mediului. Cantitatea la care unele metale devin cu adevărat periculoase depinde nu numai de gradul de contaminare a ecosistemelor de către acestea, ci și de caracteristicile chimice ale ciclului lor biochimic. În tabel Tabelul 1 prezintă seria de toxicitate molară a metalelor pentru diferite tipuri de organisme vii.

    Tabelul 1. Secvența reprezentativă a toxicității molare a metalelor

    Organisme Seria de toxicitate AlgeНg>Сu>Сd>Fe>Сr>Zn>Со>Мn FungiАg>Нg>Сu>Сd>Сr>Ni>Рb>Со>Zn>FePlante cu floriHg>Рb>Сu>Annel>Ni>Zn>Zn >Сu >Zn > Pb> CdFishAg>Hg>Cu>Pb>Cd>Al>Zn>Ni>Cr>Co >Mn>>SrMammalsAg, Hg, Cd> Cu, Pb, Sn, Be>> Mn, Zn, Ni , Fe , Сr >> Sr >Сs, Li, Al

    Pentru fiecare tip de organism, ordinea metalelor în rândurile tabelului de la stânga la dreapta reflectă creșterea cantității molare de metal necesare pentru a produce efectul toxic. Valoarea molară minimă se referă la metalul cu cea mai mare toxicitate.

    V.V. Kowalski, pe baza semnificației lor pentru viață, a împărțit elementele chimice în trei grupuri:

    Elemente vitale (de neînlocuit) conținute constant în organism (parte a enzimelor, hormonilor și vitaminelor): H, O, Ca, N, K, P, Na, S, Mg, Cl, C, I, Mn, Cu, Co, Fe, Mo, V. Deficiența lor duce la perturbarea funcționării normale a oamenilor și animalelor.

    Tabelul 2. Caracteristicile unor metaloenzime – complexe bioanorganice

    Enzimă metalică Atom central Mediul ligand Obiectul de concentrare Acțiunea enzimatică Anhidraza carbonică Zn (II) Reziduuri de aminoacizi Globule roșii Catalizează hidratarea reversibilă a dioxidului de carbon: CO 2+H 2O↔H 2CO 3↔H ++TVA 3Carbosky peptidaza Zn (II) Reziduuri de aminoacizi Pancreas, ficat, intestine Catalizează digestia proteinelor, participă la hidroliza legăturii peptidice: R 1CO-NH-R 2+H 2O↔R 1-COOH+R 2N.H. 2CatalazaFe (III)Reziduuri de aminoacizi, histidină, tirozinăSângeCatalizează reacția de descompunere a peroxidului de hidrogen: 2H 2DESPRE 2= 2H 2O + O 2PeroxidazaFe(III)ProteineTesuturi, sange Oxidarea substraturilor (RH 2) peroxid de hidrogen: RH 2+H 2O 2= R + 2H 2OxireductazaCu(II)Reziduuri de aminoaciziInima, ficat, rinichiCatalizeaza oxidarea cu oxigen molecular: 2H 2R+O 2= 2R + 2H 2O Piruvat carboxilază Mn (II) Proteine ​​tisulare Ficat, glanda tiroidă Îmbunătățește efectele hormonilor. Catalizează procesul de carboxilare cu acid piruvic Aldehid oxidaza Mo (VI) Proteine ​​tisulare Ficat Participa la oxidarea aldehidelor Ribonucleotid reductază Co (II) Proteine ​​tisulare Ficat Participa la biosinteza acizilor ribonucleici

    • elemente de impuritate continute continuu in organism: 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. Rolul lor biologic este prost înțeles sau necunoscut.
    • elemente de impuritate găsite în organism Sc, Tl, In, La, Pr, Sm, W, Re, Tb etc. Datele privind cantitatea și rolul biologic nu au fost clarificate.
    • Tabelul arată caracteristicile unui număr de metaloenzime, care includ metale vitale precum Zn, Fe, Cu, Mn, Mo.
    • În funcție de comportamentul lor în sistemele vii, metalele pot fi împărțite în 5 tipuri:
    • - elementele necesare, a cărui deficiență provoacă tulburări funcționale în organism;
    • - stimulente (atât metalele necesare organismului, cât și cele inutile pot acționa ca stimulente);
    • elemente inerte care, la anumite concentrații, sunt inofensive și nu au niciun efect asupra organismului (de exemplu, metale inerte folosite ca implanturi chirurgicale):
    • agenți terapeutici utilizați în medicină;
    • elemente toxice, la concentrații mari ducând la tulburări funcționale ireversibile și moartea organismului.
    • In functie de concentratia si timpul de contact, metalul poate actiona intr-unul din tipurile indicate.
    • Figura 1 prezintă o diagramă a dependenței stării corpului de concentrația ionilor metalici. Curba solidă din diagramă descrie răspunsul pozitiv imediat, nivelul optim și tranziția efect pozitiv la negativ după ce valorile concentrației elementului necesar trec prin maxim. La concentrații mari, metalul necesar devine toxic.
    • Curba punctată demonstrează răspunsul biologic la un metal care este toxic pentru organism și nu are efectul unui element necesar sau stimulator. Această curbă vine cu o anumită întârziere, ceea ce indică capacitatea unui organism viu de a „nu reacționa” la cantități mici. substanță toxică(concentrație prag).
    • Diagrama arată că elementele esențiale devin toxice în cantități în exces. Organismul animal și uman menține concentrația de elemente în intervalul optim printr-un complex procesele fiziologice numit homeostazie. Concentrația tuturor metalelor esențiale, fără excepție, este sub control strict al homeostaziei.
    • Fig. 1 Răspunsul biologic în funcție de concentrația metalului. ( Poziție reciprocă două curbe relativ la scara de concentrație în mod condiționat)
    • intoxicație cu ioni de toxicitate metalică
    • De interes deosebit este conținutul de elemente chimice din corpul uman. Organele umane concentrează diferite elemente chimice în moduri diferite, adică macro și microelemente sunt distribuite inegal între diferite organe și țesuturi. Majoritatea microelementelor (conținutul din organism este în 10 -3-10-5%) se acumulează în țesuturi hepatice, osoase și musculare. Aceste țesături sunt principalul depozit pentru multe metale.
    • Elementele pot prezenta o afinitate specifică pentru anumite organe și pot fi conținute în ele în concentrații mari. Se știe că zincul este concentrat în pancreas, iodul în glanda tiroidă, vanadiul, alături de aluminiu și arsen, se acumulează în păr și unghii, cadmiu, mercur, molibden în rinichi, staniu în țesuturile intestinale, stronțiu în glanda prostatică. , țesut osos, mangan în glanda pituitară etc. În organism, microelementele pot fi găsite atât în ​​stare legată, cât și sub formă de forme ionice libere. S-a stabilit că aluminiul, cuprul și titanul din țesutul cerebral sunt sub formă de complexe cu proteine, în timp ce manganul este sub formă ionică.
    • Ca răspuns la aportul de concentrații în exces de elemente în organism, organismul viu este capabil să limiteze sau chiar să elimine efectul toxic rezultat datorită prezenței anumitor mecanisme de detoxifiere. Mecanismele specifice de detoxifiere în raport cu ionii metalici sunt în prezent insuficient studiate. Multe metale din organism pot fi transformate în forme mai puțin dăunătoare în următoarele moduri:
    • formarea de complexe insolubile în tractul intestinal;
    • transportul metalului împreună cu sângele către alte țesuturi, unde poate fi imobilizat (cum ar fi Pb+2 în oase);
    - conversie de către ficat și rinichi într-o formă mai puțin toxică.

    Astfel, ca răspuns la acțiunea ionilor toxici de plumb, mercur, cadmiu etc., ficatul și rinichii umani cresc sinteza metalotioneinelor - proteine ​​cu greutate moleculară mică, în care aproximativ 1/3 din reziduurile de aminoacizi sunt cisteină. . Conținutul ridicat și aranjamentul specific al grupărilor sulfhidril SH oferă posibilitatea unei legături puternice a ionilor metalici.

    Mecanismele de toxicitate ale metalelor sunt în general bine cunoscute, dar este foarte dificil să le găsiți pentru orice metal anume. Unul dintre aceste mecanisme este concentrarea dintre metalele esențiale și cele toxice datorită prezenței situsurilor de legare în proteine, deoarece ionii de metal stabilizează și activează multe proteine, făcând parte din multe sisteme enzimatice. În plus, multe macromolecule proteice au grupări sulfhidril libere care pot interacționa cu ionii metalici toxici precum cadmiul, plumbul și mercurul, rezultând efecte toxice. Cu toate acestea, nu s-a stabilit exact care macromolecule dăunează unui organism viu. Manifestarea toxicității ionilor metalici în diferite organe și țesuturi nu este întotdeauna asociată cu nivelul de acumulare a acestora - nu există nicio garanție că cea mai mare deteriorare are loc în acea parte a corpului în care concentrația. a acestui metal superior. Deci ionii de plumb (II), fiind mai mult de 90% din număr total in organismul imobilizat in oase prezinta toxicitate datorita distributiei de 10% in alte tesuturi ale corpului. Imobilizarea ionilor de plumb în oase poate fi considerată un proces de detoxifiere.

    Toxicitatea unui ion metalic nu este de obicei legată de nevoia acestuia pentru organism. Cu toate acestea, toxicitatea și necesitatea au un lucru în comun: de regulă, există o relație între ionii metalici unul de altul, precum și între ionii metalici și nemetalici, în contribuția lor generală la eficacitatea acțiunii lor. De exemplu, toxicitatea cadmiului este mai pronunțată într-un sistem cu deficit de zinc, iar toxicitatea plumbului este agravată de deficitul de calciu. În mod similar, adsorbția fierului din alimentele vegetale este inhibată de liganzii de complexare prezenți în acesta, iar ionii de zinc în exces pot inhiba adsorbția cuprului etc.

    Determinarea mecanismelor de toxicitate a ionilor metalici este adesea complicată de existența diferitelor căi de pătrundere a acestora într-un organism viu. Metalele pot pătrunde cu alimente, apă, pot fi absorbite prin piele, pot pătrunde prin inhalare etc. Absorbția cu praf este principala cale de pătrundere în timpul poluării industriale. Ca urmare a inhalării, majoritatea metalelor se depun în plămâni și abia apoi se răspândesc în alte organe. Dar cel mai comun mod în care metalele toxice pătrund în organism este prin alimente și apă.

    Bibliografie

    1. Karapetyants M.Kh., Drakin S.I. Chimie generală și anorganică. - M.: Chimie, 1993. - 590 p.

    Akhmetov N.S. Chimie generală și anorganică. Manual pentru universități. - M.: Mai sus. şcoală, 2001. - 679 p.

    Drozdov D.A., Zlomanov V.P., Mazo G.N., Spiridonov F.M. Chimie anorganică. În 3 volume. T. Chimia elementelor de tranziție. / Ed. Yu.D. Tretiakov - M.: Editura. „Academie”, 2004, 368 p.

    5. Tamm I.E., Tretiakov Yu.D. Chimie anorganică: În 3 volume, T.1. Bazele fizico-chimice ale chimiei anorganice. Manual pentru studenți / Ed. Yu.D. Tretiakov. - M.: Editura. „Academie”, 2004, 240 p.

    Korzhukov N.G. Chimie generală și anorganică. Manual Beneficia. /Ed. V.I. Delyana-M.: Editura. MISIS: INFRA-M, 2004, 512 p.

    Ershov Yu.A., Popkov V.A., Berlyand A.S., Knizhnik A.Z. Chimie generală. Chimie biofizică. Chimia elementelor biogene. Manual pentru universități. /Ed. Yu.A. Ershova. Ed. a III-a, - M.: Integral-Press, 2007. - 728 p.

    Glinka N.L. Chimie generală. Tutorial pentru universități. Ed. 30 corectat./ Ed. A.I. Ermakova. - M.: Integral-Press, 2007, - 728 p.

    Chernykh, M.M. Ovcharenko. Metalele grele și radionuclizi în biogeocinoze. - M.: Agroconsult, 2004.

    N.V. Gusakova. Chimia mediului. - Rostov-pe-Don, Phoenix, 2004.

    Baletskaya L.G. Chimie anorganică. - Rostov-pe-Don, Phoenix, 2005.

    M. Henze, P. Armoes, J. Lyakuriansen, E. Arvan. Curatenie apa reziduala. - M.: Mir, 2006.

    Korovin N.V. Chimie generală. - M.: Mai sus. şcoală, 1998. - 558 p.

    Petrova V.V. și altele. Revizuirea proprietăților elementelor chimice și a compușilor acestora. Manual pentru cursul Chimie în Microelectronică. - M.: Editura MIET, 1993. - 108 p.

    Kharin A.N., Kataeva N.A., Kharina L.T. curs de chimie. - M.: Mai sus. şcoală, 1983. - 511 p.